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全自动离心机转鼓爆裂事故分析

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全自动离心机转鼓爆裂事故分析

发布日期:2016-10-26 00:00 来源:http://xankim.com 点击:

某糖厂煮炼车间2#甲糖分离机(型号为XZ1200B型上悬式自动卸料离心机全自动离心机以下简称离心机)在运行中转鼓(筛蓝)突然爆裂,撞击离心机转鼓保护外壳.使部分外壳飞脱 击中操作台面的四名人员,造成重大伤亡事故:据槠广介绍该离心机已运行了十八年 在该榨季一直安全运行 事故发生前,已完成甲糖的第一筛分离.接着进行第:筛,在装料时正常运转,但在丹离运转的加速过程巾,离心机转鼓突然破裂,造成事故。

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事故发生后,经过现场调查,美国28割取破裂试样,进行了各项梭测、强度校棱分析等工作.对离心机转鼓破裂的原因进行调查分析研究 具体分析如下文2离心机转鼓破裂后各项检测结果

(1) 材料力学性能

首先要了解该机运行了I8年后,材质有什么变化和对安全运行的影响 因此,分别在转鼓的筛鼓及顶盖耐处各割取三件试样,接国标要求加工成拉伸武样,拉仲实验结果与标准值比较见表1。

从表1对比结果表明:使用l8年后,转鼓材质的屈服点叫显提高(分别提高50%和49%)而且接近抗拉强度,张家港离心机这表明转鼓材料由于应力疲劳的作用使其塑性明显下降.产生材质硬化现象,这就为转鼓的突然破裂埋下危险隐患 从拉伸试驻过程中也发现 试样没有明显的屈服点,也说明材质有疲劳硬化现象.容易诱发脆性断裂。


(2)转鼓壁厚

为了解使用l8年后的转鼓壁厚的变化,用超声波测厚慢对转鼓的顶盖、筛鼓及筛孔边缘部分进行了多点的厚度测量,测试结果与原始壁厚比较如表2


从表2所列结果可看出:转鼓材料壁厚减薄现象已经非常严重 由啼鼓的强度计算结果可知.筛鼓设计计算壁厚为9mm,而现有摄小壁厚(整个筛鼓多处存在)为5.5mm.远远不能满足强度设计的最低要求。因此,转鼓继续运行存在非常不安全的隐患转鼓壁厚减薄的原因.最主要是长期运行中,糖浆液中的徽晶粒对转鼓的磨损和冲蚀,尤其在筛鼓中下部位.其筛孔边缘减薄最严重,而靠近盖板的啼鼓(转鼓上部位)壁厚臧薄较小 同时在运行中应力反复变化和工作介质的作用产生的应力腐蚀.也可能使壁厚减薄

(3)机械强度校棱

事故离心机原始资料中.未提供离心机的设计计算书.为了解转鼓的设计合理性、可靠性、为骧薄的转鼓提供安全可靠性分析依据,美国28对转鼓的机械强度进行丁校核.从校核结果表明:

① 转鼓的设计是合理的.可靠的,取原始壁厚12mm的20g材料,已留有较大的安全系数(设计壁厚为9mm),按此壁厚计算,转鼓的理论总应力为77.2'MPa.远低于材料的许甩应力(10OMP口)。

② 当壁厚减薄至设计壁厚时,其总应力等于许用应力;当壁厚减薄至7mm时.其总应力提高到IlI 9MPa,已超过许用应力l1.9%;当壁厚减薄至5mm时,其总应力提高到145MPa,已超过许用应力45%。

⑧ 当转鼓中增加物料由500kg(正常)增加到600kg时,转鼓的应力增加。如壁薄减薄至7mm时,其总应力提高到136.9MPa,已超许用应力36.9% ;如壁厚减薄至5mm时,其总应力提高到180MPa,已超许用应力80%。

综上分析所述,转鼓壁厚的明显减薄和转鼓装料的增加,均会使转鼓承受的总应力大大提高,大大超过了材质的许用应力,成为该转鼓破裂的主要原因之一。但按屈服应力选取以上情况的最小安全系数~=245/180=1.36,此值虽然低于规定值 =2~2.5,但材料离屈服还有相当距离,仅仅从转鼓的薄膜应力观点还难以解释转鼓突然爆裂,这与文献报道了一台直径为800mm的三足式离心机转鼓的爆裂事故非常相似。文献报道的转鼓材料为1Crl8Ni9Ti,屈服应力 =200MPa。在许用应力[叮1=67.5MPa时,转鼓壁厚应为6.2mm,当实际壁厚由于腐蚀减薄到3mm时,离心机转鼓发生了爆裂。转鼓壁厚3mm时。其实际应力推算为1删Pa。

按屈服应力选取的安全系数n,=200/140=-1.43,此值虽然低于通常值 =2~2.5,但材料离屈服还有相当距离,仅仅从转鼓的薄膜应力观点还难以判断事故的根源。文献从转鼓屈曲(失圆)的观点出发,推算SSN800离心机转鼓的最小应该壁厚为6mm才能保持其刚度。指出事故的根源不仅在于焊缝质量差,还在于转鼓刚度不足。

文献认为三足式离心机由于转鼓壁太薄、焊缝质量所造成的转鼓爆裂事故所占比例非常高。文献报道了4起因离心机使用时间过长、腐蚀严重,使转鼓变薄而导致转鼓运转时爆裂事故。其中有1起“因离心机受红矾钠严重腐蚀,转鼓壁厚仅3mm,且外壳为铸铁材质,厚薄不均,加上投料量过大,致使离心机突然破碎成126块”。


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