《循环泵叶片断裂问题原因分析与治理》由会员分享，可在线阅读，更多相关《循环泵叶片断裂问题原因分析与治理（5页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、循环泵 叶片断裂问题原因分析与治理刘启民 摘要：由于设计原因导致循环泵叶轮连续断裂，经过多次审核泵体设计方案、叶片强度计算以及原因分析， 采取了重新修正设计与完善泵体方案等措施，治理后循环泵各振动指标达到合格标准，可以长周期连续运 行。关键词：叶片 振动 断裂 汽蚀1 概述国华陈家港发电公司2 x 660MW机组循环水泵自2011年5月16日开始试运，期间循环 泵振动情况：径向振动达到良好，但轴向振动偏大。机组通过168试运后，至2012年3月12日正常运行中，2B循环泵第一次发生首次叶 片断裂。截止2012年年1 0月份，循环泵叶片断裂5次/台（其中最终加厚叶片断裂2次）， 发现裂纹2次，解
2、体检修9次/台。日立泵业经过多次复核设计方案、强度计算与原因分析， 采取重新修正设计与完善泵体设计方案等措施 ，叶片厚度由初始 17.6mm、25.3mm 最终增加 至3 5. 1 mm ，截止2 0 1 2年8月2 0日最终确定了治理方案，并付诸实施。截止2012年10月20日，治理后的1A、2A、2B循环泵，径向、轴向振动均达合格标准， 各项运行指标与其它发电公司循环泵状态类似，就目前1A、2A、2B循环泵运行（2B备用） 情况看，可以尝试长期连续运行，叶片断裂的可能性大幅度降低，但还需时间考验。1B循 环泵正在进行永久方案的隐患治理中，预计10月28日具备试运条件。2 故障现象（1 ）泵
3、轴向振动较大，振动值在100160um波动；（2）运行中叶片断裂。3 故障原因2012年3月2B循环泵叶片首次断裂后，日立泵业分析原因为叶片强度不足，并连续增 加了叶片的厚度，经过实践考验，叶片又发生2次断裂。经过多次解体检查及运行状态分析， 最终确定了循环泵轴向振动大与叶片断裂的主要原因。（一）判定依据：（1）泵入口处漩涡增大，造成作用在叶片上的交变应力增加，实验室模型试验测量结 果显示，漩涡作用在叶片上的交变载荷与无漩涡状态比较，最大约1.7 倍程度；（2）泵入口汽蚀使得叶片交变载荷增加，试验结果为无汽蚀状态约3.7 倍；（3）喇叭口处电极孔（直径100mm）加剧了入口处水流态的绝缘板恶化
4、，使得作用在 叶片根部的交变应力过大，试验结果显示增加叶片交变载荷1 .4 倍；（二）原因分析（ 1 ）设计、制造原因 叶片疲劳强度不足 叶轮材料采用双相不锈钢，双向铸钢叶轮设计的疲劳强度无试验值，日立泵业参照该种材料钢板的疲劳强度数值（400MPa）进行设计，日方按照经验取值为： 400*0.6*0.92=221MPa,即叶片设计疲劳强度为221MPa。实践证明，双向铸钢实体疲劳强度 与日方参照双向钢板疲劳强度取值差异较大，制造厂未作该材料的铸钢疲劳强度实体试验数 据。首次叶片断裂后，在损伤叶片提取样块，实施实体疲劳强度试验，试验结果表明， 双向铸钢疲劳强度仅为161MPa，比设计值（221
5、MPa ）低，不能保证叶片安全运行。（叶轮铸造缺陷 首次叶片断裂后，日方对断裂口、损伤部位进行金相分析，认为叶片内部存在铸造 缺陷，多处有夹渣、气孔、组织粗大等现象，严重影响叶片的强度要求。（ 2）泵体结构影响 泵体静叶导流体固定不牢，解体发现有位移与磨擦痕迹； 泵吸入喇叭口处安装有阴极块，设计布置为2个孔洞（/100），由于阴极块脱落后， 孔洞加剧了泵吸入口处涡流、紊流的产生以及汽蚀现象加重； 外筒体各部分组合件刚性不足，连接螺栓松动。（ 3 ）泵体检修与组装 泵体组装技术标准低，检修与组装工艺过程管控不足，致使三根转子间连接装置即 锥形套接触面积不足、组装后晃动值过大（大于0.30um）,
6、未达到优秀标准。 叶轮动平衡标准低，叶轮修后残余不平衡余量大，致使动平衡未达优良标准。 金属检验仅靠着色检查表面裂纹，叶片铸造缺陷，未进行超声或射线探伤，未 能发现严重缺陷，也未进行挖补处理。4 治理方案与实施状态（1）1A、2A、2B 循环泵治理按照既定方案，完善、治理已经完成（2）1B 泵永久性治理方案，正在进行中。 1B 泵基础局部重新浇筑，台板基础找水平，泵体台板增加厚度； 泵体填料部分增加径向支持轴承；泵入口喇叭口尺寸增大；入口处加装防涡、 防汽蚀固定导流锥。 其它部分与1A2A2B泵体治理措施相同。目前项目正在实施中，预计10月28 日完成，具备试运行条件。（3）已采取主要措施 双
7、向铸钢叶轮，已经通过实体试验，疲劳强度数值真实、有效； 叶轮铸造缺陷已经得到控制，检测、修补以及动平衡等措施得到完善并实施； 泵体结构设计局部得到完善，包括静叶导流体固定方式、筒体连接螺栓更换，筒 体孔洞封堵等。5 治理效果1A2A2B循环泵目前初步治理方案已经实施，取得一定效果。截止10月20日，除了 1B 泵正在按照既定永久治理方案进行实施外，其余泵体运行状态良好，径向与轴向振动合 格，具备连续运行能力。至2012年10月20日，1A、2A与2B循环泵振动与叶片断裂问题治理效果已初见成效， 1B循环泵正在按照重大隐患治理方案进行设备治理中。目前1A、2A、2B循环泵振动情况， 明显优于自循
8、环泵运行以来的振动值。振动情况如下：（1）1A循环泵振动情况图示说明：2012年9月13日1A循环泵处理后，径向振动、轴向振动均小于60um，较9月 1 3日前轴向振动（ 801 2 0um ）有大幅度较低。已经达到合格标准，可以长周期连续运行。但叶轮的疲劳强度是否能够满足长周期运行要求，还需要时间来检验。2)1B 循环泵振动情况图示说明：9月1317日运行时，1B循环泵径向振动在3060um,达到合格值，但轴向 振动在160180um,严重不合格，对泵体安全特别是叶片断裂具有很大的威胁。目前停运, 正在隐患治理中。3)2A 循环泵振动情况图示说明：2A泵体振动2012年9月1810月15日，
9、泵体径向振动、轴向振动均小于60um， 较8月27日前轴向振动(80160um)有大幅度降低。已经达到合格标准，可以长周期连续 运行。但叶轮强度也需要长期连续运行考验。(3) 2B循环泵振动情况100806040200图示说明：2B泵体振动2012年9月14日，泵体径向振动、轴向振动均小于60um，较 9月1日前轴向振动（80160um）有大幅度较低。已经达到合格标准，可以长周期连续运行。 叶轮强度同1A、2A泵一样需要时间考验。目前处于备用状态。7 结论与建议（1）循环泵轴向振动是叶轮轴向受力较大的实质表现，即叶片受到介质的交变载荷在 泵转动部件上作用力的体现。从轴向振动大小变化情况来看，轴向振动由160um降至2060um, 说明泵体叶轮叶片上的交变载荷大幅度较低，即作用在叶片上的交变应力下降至最低。（2）参照同类型循环泵运行中振动情况看，港电循环泵1A、2A、2B振动已经达到合格 标准，表象显示该泵具有长周期连续运行能力，但鉴于该型式循环泵叶片连续出现断裂事件， 还需要长周期连续运行的考验。（3）1B循环泵继续按照永久性整改方案执行，目前正在进行。治理完成后，视该泵运 行效果如何，特别是加装导流锥后对轴向振动是否得到更佳改善，与1A、2A、2B循环泵运 行状态进行比较，以确定其它循环泵是否进行永久性改造。
