脫硫側進式攪拌器葉輪端蓋頻繁脫落原因分析與處理

翟建松

摘 要：某電廠1 000 MW機組配套脫硫吸收塔和事故漿液箱側進式攪拌器在調試和運行過程中曾多次出現葉輪端蓋頻繁脫落現象，文章分析了造成葉輪端蓋脫落的原因，并提出了避免葉輪端蓋脫落缺陷的處理方案，有效控制了葉輪端蓋脫落問題的發生。

關鍵詞：側進式攪拌器；葉輪端蓋；脫落；分析；防范措施

中圖分類號：TH136 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2015）30-00102-02

1 攪拌器概述

某電廠2×1 000 MW機組配套煙氣脫硫裝置采用石灰石-石膏濕法脫硫技術，設計脫硫效率≥95%。每座脫硫吸收塔配置側進式攪拌器8臺吸收塔，其中4臺SR5D7F-55型為上層用攪拌器，4臺SR5D7F-45型為下層用攪拌器。事故漿液箱配有3臺SR5D7F-45型攪拌器。

攪拌器軸和緊固螺桿的材料為1.4529，葉輪材料為1.4517，軸端蓋材料為1.4462。設備在到貨時已對合金材料部件進行了光譜復核。

葉輪的安裝方法是先把1只Viton橡膠制的O形圈放在攪拌器軸肩的凹槽內，再安裝鍵、葉輪，最后再使用緊固螺桿、螺帽及塑料墊圈，由軸端蓋把1只Viton橡膠制的O形圈壓緊在葉輪端面上，這樣就形成葉輪前后兩側由O型圈密封以及緊固螺帽的塑料墊圈密封，漿液進入不到葉輪與軸之間和鍵槽內。攪拌器葉輪位置示意圖，如圖1所示。

2011年6月因配合#1機組進行吹管，#1吸收塔脫硫系統投入使用。吹管結束后，在進入整套啟動前，打開#1吸收塔對其進行檢查時發現一臺攪拌器的緊固螺桿、螺帽、塑料墊圈和軸端蓋已脫落，該攪拌器的軸頸、軸肩、葉輪的內頸磨損嚴重。軸的鍵槽局部開裂，但葉輪尚未脫落。仔細尋找僅發現軸端蓋，而緊固螺桿、螺帽、塑料墊圈因尺寸過小，未能找到。

2 攪拌器故障原因分析

對此故障現象進行了分析，認為有三種可能造成此現象。

2.1 螺帽旋轉松脫或緊固螺桿斷裂

螺帽旋轉松脫或者是緊固螺桿斷裂導致葉輪緊固螺帽及塑料墊圈、軸端蓋脫落，而該攪拌器葉輪和軸之間存在間隙，造成在運行過程中漿液進入間隙中逐步磨損，導致攪拌器葉輪和軸磨損嚴重。但考慮到緊固螺帽、螺桿采用合格的力矩扳手按說明書和廠家的要求進行緊固，故因安裝不緊造成的松脫的可能性不大。而且葉輪是順時針旋轉（從電機側看），而緊固螺帽是右旋緊固的，在運行過程中很難發生螺桿旋轉松脫。

因此緊固螺桿旋轉松脫導致軸端蓋脫落的可能性不大，軸端蓋脫落的原因有可能是緊固螺桿斷裂導致。而設備在到貨時已對合金材料部件進行了光譜復核，因螺桿材質問題造成斷裂的可能性不大。

2.2 葉輪和軸配合尺寸不良

葉輪和軸配合尺寸不良，造成因葉輪和軸間隙過大導致變形使緊固螺桿受力過載脫落，造成在運行過程中漿液進入葉輪和軸間隙中逐步磨損，導致攪拌器葉輪和軸磨損嚴重。而經咨詢廠家和現場解體其它攪拌器測量發現攪拌器葉輪內徑和攪拌器軸正常為0.1 mm左右的間隙配合，每臺攪拌器間隙相互有一定偏差。

廠家保證葉輪和軸配合尺寸經過精加工，可進行互換。葉輪和軸配合尺寸不良導致故障的可能性不大，如間隙偏大的話應最終反映在緊固螺桿受力過載脫落。

2.3 安裝不到位

安裝不到位造成O型圈或緊固螺帽的塑料墊片密封不嚴，導致漿液進入葉輪和軸之間的間隙中以致磨損變形使螺桿受力過載脫落。雖然葉輪安裝經過驗收，但考慮到因電建公司在安裝中是否損壞了密封件的情況難以確定，所以該可能性無法排除。

3 攪拌器改進方案

3.1 檢 查

針對上述原因，隨后對#1吸收塔各攪拌器葉輪和軸間隙進行了檢查，并采用力矩扳手按要求緊固攪拌器螺帽、螺桿，還對葉輪密封進行了仔細復查確保無誤。此后在事故漿液箱和#2吸收塔側進式攪拌器安裝中嚴格按照廠家要求和上述注意事項進行了安裝。

3.2 投 產

2012年6月當#1吸收塔投產半年多后，在#1機組D級檢修中打開#1吸收塔有發現上層一臺攪拌器葉輪發生了脫落現象，但葉輪和軸未有明顯磨損，經調取該攪拌器運行電流曲線，發現葉輪脫落不久，故未造成損失。仔細尋找僅發現軸端蓋，而緊固螺桿、螺帽、塑料墊圈因尺寸過小，本次也未能找到。

3.3 問題判斷

通過這次葉輪脫落基本可以判定本次葉輪脫落由于安裝不到位造成O型圈或緊固螺帽的塑料墊片密封不嚴，導致漿液進入葉輪和軸之間的間隙中以致磨損變形使螺桿受力過載脫落的可能性是基本可以排除的。而緊固螺桿旋轉松脫或者是斷裂導致葉輪緊固螺帽及塑料墊圈、軸端蓋脫落的可能性是存在的。考慮到緊固螺桿緊固葉輪的緊力可能不夠，遂決定增大緊固力，調高了力矩扳手設定力矩由58 n.m提高到60 n.m。該次檢修把#1吸收塔攪拌器緊固螺帽、螺桿采用力矩扳手全部復緊一遍。

3.4 問題再現

2012年7月在對事故漿液箱進行清箱檢查時，再次發現一臺攪拌器葉輪發生了脫落現象，且葉輪和軸之間有輕微的磨損。考慮到緊固螺桿緊固葉輪的強度可能不夠，遂決定增大緊固力，調高了力矩扳手設定力矩由58 n.m提高到62 n.m，但在緊固時發生了緊固螺桿斷裂。對緊固螺桿進行觀察，該螺桿規格為M12×85，材質為1.4529，比較細長，且為全螺紋結構。

通過這次緊固螺桿斷裂，可以看出側進式攪拌器頻繁軸端蓋脫落，葉輪脫落的直接原因應是緊固螺桿斷裂造成。而造成緊固螺桿斷裂的原因應是緊固螺桿設計的強度裕量不足，而攪拌器在運行中因吸收塔液位、漿液密度經常變化而工況多變，導致了緊固螺桿或因疲勞或因過載而發生斷裂。

3.5 解決方案

針對緊固螺桿強度不足，葉輪軸向緊固力不夠的問題。有兩種解決方案，一是采用較粗的緊固螺桿如M16、M20，但還需對攪拌器軸拆除加工后再安裝，工作量較大。另一種方案是將葉輪和軸點焊在一起，因為軸肩有O型圈所以葉輪與軸肩不能焊接，而攪拌器軸端部和葉輪存在軸向間隙故可以進行焊接。最后在裝好葉輪后采用ERNiCrMo-3合金焊絲在攪拌器軸端部與葉輪每相隔120 °點焊一處后再按常規安裝緊固螺栓。經過試運行后運轉良好。經推廣使用徹底解決了該電廠側進式攪拌器葉輪端蓋頻繁脫落，造成葉輪脫落和損壞的問題。

4 結 語

通過這幾次故障問題的處理，在今后該型側進式攪拌器的安裝和檢修工作中應采取以下防范措施：注意安裝前對葉輪和軸間隙尺寸進行復核，確保間隙正常；對合金鋼部件進行光譜復查；葉輪密封件在安裝前應仔細檢查密封件不能有損壞；攪拌器葉輪安裝時應按照正確的方法和步驟進行；采用力矩扳手按技術要求緊固攪拌器螺帽、螺桿；可采用攪拌器軸端部與葉輪點焊方法加強葉輪的軸向緊固。

參考文獻：

[1] 聶鵬飛.磁力傳動技術在脫硫側邊式攪拌器上的應用[J].磁性材料及 器件，2011，（5）.