水力透平(1107JHT)故障原因分析与对策1.docVIP

水力透平（1107-JHT）故障原因分析与对策 摘要 本文对水力透平壳体内缸磨损原因进行分析，提出解决方法；并介绍如何修复水力 透平壳体内缸的磨损面。 关键词 水力透平 导叶 壳体内缸 磨损 修复 水力透平（1107-JHT）是我厂一九七九年从美国“Bingham”公司引进的。设备经过二十多年的运行磨损老化严重，近来故障不断发生。本文针对水力透平故障频发的特点，进行查找原因实施对策，就消除水力透平故障进行论述。 水力透平流程和结构性能简介 1.1 流程简介 该透平是利用从CO2吸收塔（1101-E）底部出来的压力为2.7MPa含27%–––30%K2CO3富液来作功，将流体的动能转变为机械能，回收能量用来驱动一台半贫液泵（1107-JA），27%–––30%K2CO3富液通过水力透平后压力降到0.59MPa被引入到再生塔（1102-E）顶部。工艺流程图见图1。1.2 结构性能简介 水力透平（1107-JHT）的型号是HST10″×12″，主要性能参数：吸入压力2.7MPa，排出压力0.59MPa，设计流量1165.2M3/h，设计压头161.8米，额定转速3640r/min。该透平为单级水平剖分、卧式结构，主要由上下壳体、导叶、转子、密封环、机械密封和轴承等几部件构成。导叶是安装固定在壳体内缸内的。透平是在有一定压力的K2CO3溶液进入，经过导叶的喷嘴，以一定速度喷射，冲动转子旋转来实现工作。结构如图2所示。 2．故障提出及原因分析 该透平每次大修更换转子和导叶后连续运行二、三个星期便出现噪音大、振动高、转速降低等现象，严重时透平发生卡转子停车事故。停下来后进行解体检查发现如下问题：﹙1﹚导叶耳断。﹙2﹚导叶喷嘴损坏。﹙3﹚叶轮叶片损坏。﹙4﹚壳体内缸磨损严重。 针对上述损坏现象，根据水力透平的结构特点和工作原理分析，故障发生的主要原因是：导叶与透平壳体间存在间隙，接触面积不够造成的。这是因为： 过大的间隙造成导叶耳承受过大的扭转冲击力矩，使导叶耳被剪断。 水力透平导叶结构图3所示，导叶外园侧面上有四个导叶耳，它的作用是防止导叶在缸内转动，按设计要求导叶的固定是靠导叶外圆与壳体内圆间的配合压紧力产生的静摩擦力矩来满足的，过盈量越大，接触面积越大的话，产生的静摩擦力矩就越大。为防止压紧力过大造成导叶变形，一般过盈量控制在0.02-0.03mm之间，导叶被压紧在透平壳体内；但现在透平壳体内缸严重磨损，导叶安装在缸里存在间隙（径向1.80mm,轴向3.40mm）M导就会作用到导叶耳上。使导叶耳承受较大的剪切应力，当大于其许用应力时，导叶耳就容易发生变形进而断裂损坏。 2、透平工作时，在导叶耳断裂后，在介质的水力冲击作用下，造成导叶径向跳动，撞击、损坏壳体。 3、导叶耳断片造成转子叶轮叶片损坏。由于导叶耳断裂掉进转子的叶轮中，打坏叶片，造成水力透平振动大，致使轴承损坏，机械密封泄漏，又进一步造成壳体损坏，转子弯曲等故障，透平作功能力下降，无法维持工艺生产的要求，被迫停车。 4因为导叶制造上的原因，即导叶叶片角度的误差和流道宽度的偏差也会使导叶受力分布不均匀产生附加的轴向力，导叶受到轴向力的作用在缸内产生轴向窜动，撞击磨损透平壳体内缸面。 3.修复处理对策. ⑴. 内缸磨损面的修复 根据原因分析，要控制导叶窜动、消除对内缸的磨损，必须对透平壳体内缸面进行修复。 ⑵ 修复方案的确定 根据透平壳体材质（AISI 304）4. 尺寸φ362D4磨损1.8mm，尺寸159D4磨损3.4mm），经同工程技术人员一起分析研究，确定下述可行的修复方案：首先，对内缸φ362 D4×159D4面进行补焊，并补焊到有足够的加工余量；然后，在镗床上进行精加工，并达到设计要求的尺寸。在修复过程中，必须克服两个主要难点： a.壳体内缸材质（AISI 304）为铬镍耐酸铸造合金,焊接性能较差，焊后易产生变形和裂纹。 b.在切削加工时，必须上下壳体合起来进行加工，刀具在缸内不能观察到加工情况，因而加工比较困难。 ⑶ 修复工艺措施 针对修复中的技术难点，在修复之前我们做了周密细致的技术准备工作，包括：有高焊接技术的焊工和高技术的车工，制定科学严密的焊接工艺和精加工工艺，设计出合理的精加工用的夹具。其修复工艺措施如下： ①.补焊工艺措施 首先对内缸材质进行理化分析，为焊接提供理论依据。 对内缸的磨损面进行清洗、除油、除垢、打磨待焊处露出新的金属组织，提高焊接质量。 焊接时分层焊接，先围绕边缘，逐次堆高，直至将该焊区完全堆满；每堆焊一层且在尚未冷却时，用圆头铁锤快速锤击焊缝，以释放焊缝收缩时产生的应力；同时还采用对称性堆焊，防止内缸发生变形。 质量检查：