摘 要：膜片聯(lián)軸器目前廣泛應(yīng)用于礦山、印刷、紡織、電力、鋼鐵等企業(yè)的大型機(jī)械設(shè)備中，膜片聯(lián)軸器由于自身生產(chǎn)成本低、安裝便捷，應(yīng)用條件相對(duì)寬松，在機(jī)械設(shè)備實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)中適應(yīng)能力強(qiáng)，使用壽命長、耐腐蝕等優(yōu)點(diǎn)，正在逐漸替代齒式聯(lián)軸器，尤其是在大型的鋼鐵生產(chǎn)企業(yè)中，被廣泛的應(yīng)用于各種汽輪機(jī)組。雖然膜片聯(lián)軸器自身對(duì)應(yīng)用條件的要求并不嚴(yán)苛，但是在實(shí)際的應(yīng)用中，使用條件一旦由于某些原因超出了膜片聯(lián)軸器的適應(yīng)底線，也將造成重大的事故隱患。本文以珠海粵裕豐鋼鐵有限公司的汽輪機(jī)組故障為例，詳細(xì)分析并闡述了膜片聯(lián)軸器在鋼鐵企業(yè)汽輪機(jī)組中的重要作用。
關(guān)鍵詞：鋼鐵企業(yè)；汽輪機(jī)維修；膜片聯(lián)軸器；故障檢修
中圖分類號(hào)：U664.113 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A
珠海粵裕豐鋼鐵有限公司是一家年生產(chǎn)能力在250萬噸以上，注冊(cè)資金20多億元的大型鋼鐵生產(chǎn)企業(yè)，生產(chǎn)項(xiàng)目包括原料、燒結(jié)、煉鐵、煉鋼、軋鋼，生產(chǎn)類型齊全，產(chǎn)品型號(hào)眾多。公司擁有年產(chǎn)100萬噸棒材生產(chǎn)線、年產(chǎn)60萬噸高速線材生產(chǎn)線、450立方高爐等大型機(jī)械生產(chǎn)設(shè)備。
1 膜片聯(lián)軸器相關(guān)資料歸納
1.1 膜片聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
膜片連軸器的主要組成部分為兩個(gè)半聯(lián)軸器，一個(gè)中間套筒，其中的關(guān)鍵性元件是在它們之間由數(shù)片不銹鋼薄片組成的撓性元件，由于其由數(shù)片不銹鋼薄片組成，又被稱為疊片聯(lián)軸器。這種聯(lián)軸器，由于靈活性高，能夠利用自身彈性變形來解決聯(lián)結(jié)兩軸的相對(duì)位移，并不受溫度影響，能夠耐受實(shí)際生產(chǎn)中的各種酸、堿腐蝕，相對(duì)齒式聯(lián)軸器應(yīng)用更為廣泛、更為靈活，生產(chǎn)成本也更低廉，因此受到了各大機(jī)械設(shè)備應(yīng)用企業(yè)的青睞。
1.2 膜片聯(lián)軸器受力基理分析
基于膜片聯(lián)軸器的工作基理，膜片聯(lián)軸器在實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)中會(huì)受到以下幾種應(yīng)力的影響：
首先，由于膜片聯(lián)軸器所在機(jī)組的高速轉(zhuǎn)動(dòng)，會(huì)產(chǎn)生離心慣性力，這種作用力的計(jì)算在轉(zhuǎn)速極高的機(jī)械結(jié)構(gòu)中十分重要，下式中F表示由機(jī)械高轉(zhuǎn)速所產(chǎn)生的相應(yīng)作用力，R表示該作用力相對(duì)應(yīng)的半徑，N表示該組機(jī)械的轉(zhuǎn)速，t表示相應(yīng)的時(shí)間單位，其計(jì)算公式為：F=2R？籽（2？仔N/t）。
其次，在軸線某方向安裝的過程中產(chǎn)生的相應(yīng)作用力。這個(gè)作用力主要是由安裝過程中人為的操作失誤或偏差造成的，因?yàn)槟て?lián)軸器中的膜片部分十分脆弱，安裝過程中極易產(chǎn)生位移或彎曲等相關(guān)的形態(tài)變化，這個(gè)形態(tài)變化直接造成的影響就是螺栓軸線方向（正向或反向）會(huì)產(chǎn)生一個(gè)額外的力，這個(gè)力就是所謂的相應(yīng)作用力。
再次，機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)會(huì)產(chǎn)生正常的扭矩，在扭矩作用下任何部件都會(huì)產(chǎn)生一定的變形，膜片連軸器的螺栓孔在扭矩作用下也會(huì)產(chǎn)生一定的位移，由此所產(chǎn)生的相應(yīng)作用力會(huì)作用在相應(yīng)的膜片上，最終作用于膜片連軸器的中央螺栓孔上。
最后，由于安裝過程中造成的軸線角向誤差，而產(chǎn)生的相應(yīng)作用力。膜片連軸器由于在安裝過程中產(chǎn)生的誤差，會(huì)使其膜片產(chǎn)生相應(yīng)的變形，這種變形產(chǎn)生的作用力將嚴(yán)重影響膜片的使用周期。
2 3#汽輪機(jī)膜片聯(lián)軸器導(dǎo)致無法正常啟機(jī)的事故分析
2.1 事故概述
2009年2月20日，珠海粵裕豐鋼鐵有限公司動(dòng)力廠3#汽輪機(jī)于因小故障停機(jī)檢修，檢修后重新啟動(dòng)汽輪機(jī)的過程中，由于設(shè)備發(fā)生劇烈沖擊振動(dòng)，造成機(jī)組軸系動(dòng)不平衡的綜合性故障，增加了設(shè)備故障分析和維修的難度，設(shè)備維修時(shí)間用了143天，反復(fù)啟機(jī)調(diào)試33次。2009年2月20日12時(shí)50分，3#汽輪機(jī)抽汽器濾網(wǎng)螺紋塞頭（鑄鐵）被突然沖脫引起蒸汽外泄，機(jī)組無法正常運(yùn)行。13：00啟動(dòng)3#電動(dòng)風(fēng)機(jī)于13：15時(shí)為高爐送風(fēng)。為保證高爐正常生產(chǎn)，汽機(jī)于13：20才停機(jī)。
3#汽機(jī)停機(jī)后，動(dòng)力廠及時(shí)組織人員對(duì)主抽汽器問題進(jìn)行處理。故障排除后，15：04時(shí)再次啟動(dòng)3#汽機(jī)。15：45沖臨界轉(zhuǎn)速至3823r/min時(shí)，汽輪機(jī)發(fā)生帶沖擊性的劇烈振動(dòng)，設(shè)備同時(shí)發(fā)出了強(qiáng)烈的噪聲，車間管理人員采取緊急停車操作把設(shè)備停了下來。根據(jù)動(dòng)力廠匯報(bào)召開了專題會(huì)議，決定對(duì)3號(hào)汽輪機(jī)作中修計(jì)劃安排。
2.2 事故原因總結(jié)
經(jīng)分析，機(jī)組膜片聯(lián)軸器設(shè)計(jì)長度偏大的缺陷，是設(shè)備無法正常投入運(yùn)行的客觀原因。聯(lián)軸器安裝標(biāo)準(zhǔn)長度為F-F=1274mm，過度軸采取空心設(shè)計(jì)，其壁厚為20mm，兩端為法蘭與膜片聯(lián)軸器連接。由于過度軸剛性不足，高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)必然出現(xiàn)撓度，當(dāng)轉(zhuǎn)速越高時(shí)撓度就越大，撓度越大振動(dòng)值就越大。該設(shè)備初期安裝完畢，調(diào)試三個(gè)月無法投入運(yùn)行，也是基于這種原因。這次檢修考慮設(shè)備投入運(yùn)行一年多，已無法變更設(shè)計(jì)，最后采取軸系動(dòng)平衡以克服撓度的問題，但潛在故障仍然存在，1#軸瓦的振動(dòng)值78um一直居高不下。
3 借鑒3#汽輪機(jī)組事故經(jīng)驗(yàn)，靈活處理類似故障
珠海粵裕豐鋼鐵有限公司動(dòng)力廠鑒于3#機(jī)組和6#汽輪鼓風(fēng)機(jī)組工作原理相同，借鑒3#機(jī)組的故障維修經(jīng)驗(yàn)，對(duì)6#機(jī)組進(jìn)行了汽輪鼓風(fēng)機(jī)組節(jié)能技改。
3.1 6#汽輪鼓風(fēng)機(jī)組型號(hào)、指標(biāo)歸納
6#汽輪鼓風(fēng)機(jī)組汽輪機(jī)采用單缸、沖動(dòng)式中溫中壓凝汽式汽輪機(jī)，轉(zhuǎn)子采用整鍛式結(jié)構(gòu)，通流部分由一個(gè)雙列調(diào)節(jié)級(jí)和8個(gè)壓力級(jí)組成（型號(hào)：N32/01 機(jī)組號(hào)HS4093）；鼓風(fēng)機(jī)采用全可控渦三元葉輪離心式鼓風(fēng)機(jī)（型號(hào)：SJK2100-390/97）。
3.2 6#汽輪鼓風(fēng)機(jī)組節(jié)能技改結(jié)果分析
節(jié)能技改開始后，機(jī)組經(jīng)過二個(gè)月的調(diào)試仍無法達(dá)到額定轉(zhuǎn)速，調(diào)試失敗。經(jīng)現(xiàn)場調(diào)查分析，機(jī)組聯(lián)軸器設(shè)計(jì)過長的缺陷，導(dǎo)致機(jī)組設(shè)備無法正常投入運(yùn)行，需要整改。經(jīng)協(xié)調(diào)，要求總包單位將聯(lián)軸器中部設(shè)軸承座兩套，克服過度軸在高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)撓度的產(chǎn)生，改造后一次投入運(yùn)行成功。
4 事故處理經(jīng)驗(yàn)總結(jié)
一是由于汽機(jī)事故引起，以軸系動(dòng)不平衡為主要原因的綜合性設(shè)備故障；二是機(jī)組膜片聯(lián)軸器設(shè)計(jì)長度偏大的缺陷，是設(shè)備無法正常投入運(yùn)行的客觀原因。由于以上原因，為汽機(jī)故障的技術(shù)判斷和維修工作帶來了難度和阻力，延長了維修時(shí)間。
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