摘要： 对某热电厂锅炉送、引风机风机电机断轴事故进行分析，发现应力疲劳失效是导致断轴的主要原因。针对轴的疲劳损伤情况，对电机轴进行了改造，彻底解决了电机使用中存在的问题，取得了良好的效果。
Abstract： This paper analyzes the shaft broken accident of boiler blower motor in thermal power plant， and finds that the stress fatigue failure is the main reason. According to the fatigue damage of the shaft， the motor is transformed， so that the problem of the motor is completely solved and good results have been achieved.
关键词： 锅炉；电机；断轴
Key words： boiler；motor；broken shaft
中图分类号：TM307+.1 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2012）31-0034-02
0 引言
风机是电厂锅炉生产的重要设备，风机运行中出现的各种问题，会造成机组负荷降低，甚至造成被迫停机，直接影响电厂的安全生产。
某热电厂#1、#2号锅炉均为BG-220/9.81-M锅炉，每台锅炉配置2台送风机和引风机，配50MW汽轮发电机组用于集中供热。
1 断轴经过
2010年1月23日，13：30时#2炉甲送风机电机跳闸，锅炉运行立即安排检查，发现电机本体有焦糊味。电气人员测量电机三相绕组绝缘到零，电机外壳温度达140℃。查阅DCS记录画面，显示13：25分时甲送风机电流尚正常，21A左右，13：26之后电流突升，温度随之上升，13：30速断保护动作，动作电流达1750A，电机已经烧毁。
2010年1月29日17：18分，运行人员发现#1炉乙引风机运行中液耦振动大，经监测发现轴向振动9.7丝，至1月30日6：50分，振动值最大8.8丝；1月30日11：00检修值班人员巡检测振乙引风机轴向轴向最大振动22丝，15：00巡检测振35丝，20：00巡检测振35～44丝晃动， 1月31日03：17分，#1炉乙引风机电机轴承断裂，扫膛，电流突增100A跳闸，炉膛正压迅速变大，MFT动作，#1炉熄火。
短期内连续发生两起风机电机设备损坏，国内极为罕见。从设备损坏的现象看，电机烧毁的原因是运行中电机转子负荷侧轴断裂，造成转子扫膛，绝缘瞬时被破坏，从而烧毁电机。
2 断轴原因分析
从轴断面上看，断轴是在同一部位，即转子肋板焊接处，裂纹均起始于轴上焊接点。送引风机电机轴均使用的是#45中碳钢，含碳量较高，焊接性能较差，在进行焊接时，极易形成淬硬组织，并形成局部应力集中，在焊缝及其热影响区内产生微裂纹，这些微裂纹成为两风机大轴的裂纹起始源。在轴断面上可以看到多个起始点形成的裂纹源。从轴断面上瞬时断裂区和扩展区的面积比例来看，其断裂前的工作应力并不大，属于低应力疲劳失效。
从表2的化学成份分析可以看出，引风机乙电机轴碳含量略偏高，其他元素与45号钢相符；送风机甲电机轴材质与45号钢相符。
由于轴旋转工作，产生交变应力。在交变应力的作用下，微裂纹由小变大并在风机工作时所形成的动载荷作用下不断扩展，在裂纹长度达材料断裂韧性允许的临界值时，最终导致两风机电机轴的断裂失效。
使用日本岛津HMV-2T显微硬度计对在送、引风机电机轴金相样面进行显微硬度测试，从硬度检查看，两风机电机轴焊缝硬度值不均匀，热影响硬度值较高，达427～362超标。
从金相分析看：引风机和送风机电机轴的焊缝和母材熔合热影响区组织粗大；送风机电机轴裂纹从焊缝开始裂向热影响区到母材，裂纹穿晶走向；焊缝上有未熔合的孔洞和裂纹（图3、图4、图5）。两风机电机轴热影响区组织晶粒粗大，在（熔合区）热影响区存在严重的脆性组织和极大的焊接残余应力；使热影响区的塑性形变能力变小，强度变低，为裂纹迅速扩展起着积极的作用，使轴抗疲劳的强度降低，早日失效断裂。
3 处理措施
用着色探伤方法对现有的同批次风机电机轴进行了全面检查，发现电机转轴普遍存在由焊接问题产生的横向裂纹。最大横向裂纹有的长达45mm，并且经表面打磨，并作着色探伤在纵向深度5mm后，裂纹仍存在。
在找到断轴的原因后，考虑到打磨裂纹不能从根本上解决转轴裂纹的缺陷，于是采取更换电机转轴这一比较经济、安全的处理手段的方法，对旧轴压出后进行全面准确测量并绘制图纸。主轴材质（新轴）；采用40Cr调质热处理HLR240～260。在500T油压机下热过盈将新主轴压入转子铁芯内。采用原转子主轴与铁芯的焊接工艺进行焊接牢固。新轴安装后，铁芯两端各位置段尺寸进行第一次精加工。新轴更换和进行第一次精加工后，整个转子上磨床对铁芯外各位置段进行通磨至图纸上规定的尺寸数据。
精加工工作全部结束，转子上机床检测主轴的弯曲度、轴颈的跳动度、平行度、光洁度等符合国家标准。再将转子做动平衡试验与调整，动平衡调试后其残留不平衡量≤5g。
同时为了消除焊接热应力，对电机转轴焊缝处环形车削约2cm的沟槽。
4 结语
①相关企业应应对同类型电机转子进行仔细检查，以检查发电机转子是否存在类似情况和其他缺陷。
②风机是电厂生产的重要设备，应采用无损探伤仪器对主轴状态定期监测，可及时发现裂，推行设备运行寿命管理和检修更换。
③电厂应增加转子状态分析系统，以实时监控转子运行情况。
④设备制造厂家除应考虑其机械强度外，还要考虑应力集中的问题。应控制钢中夹杂物及有害杂质，严格按热处理工艺进行焊接热处理，以减少应力集中。
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