汽轮机盘车棘轮折断原因分析及修复处理

兖矿国宏化工有限责任公司50万t/a甲醇项目于2007年12月全线工艺流程打通，生产出合格甲醇，创造了目前国内以煤为原料生产甲醇最大装置首次设计,首次成套设备制造、安装，首次在煤制甲醇项目上马洗煤系统和首次运用最大规模的低温甲醇洗系统。该项目以高硫煤为原料，采用先进的水煤浆加压气化、低温甲醇洗等高新技术生产甲醇。其空分装置于2005年10月开工建设，2007年9月15日正式投产，在投产后出现了汽轮机盘车棘轮的棘齿被打断的事故。

事故经过

2007年10月28日工艺班对A套系统停车，停车后，关闭空压机出口阀HV7101；投用汽轮机液压盘车装置后，对分子筛系统泄压，由于压力下降很慢，操作人员打开HV7101，用空压机放空阀泄压后，分子筛、空冷塔的压力很快下降，但汽轮机轴（8431、8432、8433、8434）振动过大报警；立即关闭HV7101，检查轴振动报警趋势，发现汽轮机在轴振动报警期间有转速，其最高转速达60 r/min，轴振动最大值达142 um，现场检查机组情况，发现盘车装置的盘车棘齿打断。

事故原因分析

系统停车后，分子筛、空冷塔内的空气泄压应从分子筛放空阀处进行，由于操作工缺乏经验，打开了HV7101，使空压机出口止回阀损坏，分子筛、空冷塔内的空气倒流入空压机内，空压机放空阀卸压不及时，导致整套机组转子倒转。     机组的倒转使汽轮机转子上的盘车棘轮与正常工作的液压盘车机构的拉杆发生逆向碰撞，导致1个棘齿被折断，相邻的2个轻度受损，盘车机构的拉销弯曲变形，液压缸里的活塞受冲撞使密封环损坏。　　

棘齿的修复措施

       1.对盘车棘轮的完好棘齿部位进行测绘，复模出标准形状和几何尺寸，做出样板。

       2.将缺陷部位打磨出金属光泽，然后进行100％磁粉检测，确定是否还有其他缺陷。

       3.断齿开出坡口。

       4.将断齿按照原位置点固定在母体上，再用模拟好的样板测量是否和原尺寸吻合，确认后方可进行焊接修复。

       5.焊接修复采用手工TIG进行，采用ZX7-315ST焊机，21CrMoNiV-5母材，NIR82万能焊丝（Φ2.6 mm）。焊接参数：焊接电流70～80 A；焊接电压16～18 V；焊接速度100～120 mm/min；氩气（纯度为99.9%）流量7 L/min。焊接前做好各项准备工作：包括焊前清理、焊前预热至100 ℃、焊接电源调试、焊接环境（手工电弧焊风速＜8 m/s，相对湿度＜90％）等。

       6.焊接过程中应精心操作，引弧应在焊接部位进行，不能在焊接部位以外随意引弧，严格防止电弧划伤母体；保证引弧和收弧处的质量，收弧时应将弧坑填满；每焊1道焊缝，即进行焊后锤击消除焊接应力，但第1层与盖面层不能锤击，其余焊道焊接时，应检查上层焊道，若有缺陷，应及时用砂轮机将缺陷清除，按原工艺要求重新进行焊接；多层、多道焊的层间接头应错开，搭接量50%～60%。

       7.焊接完成，外观检查合格后，做PT检查，探伤抽检比例为100%，结果符合JB/T4730-2005中Ⅰ级合格；根据棘齿样板，对棘齿进行手工打磨，使其恢复到折断前的状态。