摘要：大风机风叶在中盘与轴盘连接法兰出现这么大的裂纹，国内比较少见，风机厂如果能充分考虑风叶中盘的抗疲劳强度及安全系数，改进加工工艺，和在出厂前对焊缝作探伤检查就有可能避免此种情况的发生。
1 存在的问题
我公司现有两条2500t/d熟料生产线，一线投产时间为2006年12月23日, 二线投产时间为2008年5月13日。一线的尾排风机为浙江某厂生产，型号为Y4-73No.28D，处理风量480000m3/h，全压为1 800Pa，转速593 r/min，电机功率400kW 。在一线生产过程中发现尾排风机能力有时会不足，特别是余热发电投入使用后，表现为高温风机出口负压值偏低，甚至会出现正压冒灰尘的情况。因此在二线建设时在选择同一个风机生产厂的前提下把尾排风机选稍大一些，所选择的窑尾排风机型号为XY4G-SY2850D，流量510000 m3/h，全压1900 Pa，转速580 r/min。 电机型号为YKK450-10，功率450kW，电压6kV。
二线尾排风机使用到2009年11月19日，二级巡检时发现振动值偏大，但是风机轴承温度正常，高值为38.9 ℃;电机轴承温度正常，高值为41.3 ℃;风机电流正常，为50 A(6 kV)，波动很小;停机检查联轴器同心度偏差0.2 mm。由于正值生产旺季，振动也还不太大，决定继续生产，但是要求加强巡检频次。到11月24日，现场发现风机振动已明显加剧，短时还发生剧烈的跳动，现场立即紧急停机，止料停窑处理。
由于风机进口百叶阀风门无法完全关死，此时C1筒出口温度还有400多度，风机内温度有130多度，一时无法进入风机内部进行检查。决定本着先易后难的原则分两步进行检查排除故障。在等待窑系统冷却时先对风机的传动部分进行调整同心度，如还不解决问题再进入机壳内检查风叶。将电机连轴器拆掉后，调整同心度到轴承座水平度每米0.04 mm，连轴器径向跳动为0.035 mm。完成后，空机试车，发现振动值依旧很大(此前注意开启C1筒出口冷风阀，关闭去余热发电的风门和进增湿塔的风门，在这个时候要确保高温风机叶轮转动，如辅传无法使用，必须用人工盘车)。打开风机壳体上的检视门，利用烟囱抽力，以确保风机腔体温度快速下降。等内部温度只有30多度时从检修门进风机内部检查：我们首先进行风叶清扫，发现积灰很少，可以排除因积灰引起的振动;仔细检修后发现尾排风叶的中盘与轴盘连接法兰的焊缝已经出现近大半个圆周的裂纹，总长度超过2 m，而且还有数条裂纹已经向风叶外缘方向放射状扩散，而且从两面看都有非常清晰的裂纹，可见裂纹已经裂透了20 mm厚的叶轮中盘钢板，见图1。
2 原因分析
(1)加工工艺不合理。中盘与轴盘的连接除用16根螺栓固定外，在中盘背面与轴盘法兰外圈有焊缝，裂纹是沿着焊缝边开裂，加了焊缝后反而使焊缝应力集中，造成中盘抗疲劳强度减弱易开裂。
(2)在长期的使用过程中受窑系统升温或止料而产生多次冷热交替，在沿应力集中的部位产生裂纹开始沿焊缝发展，到后期开始径向发展，最后引发剧烈振动，导致风叶失效。
(3)风机厂在生产风叶时为了增加风量和全压，只是将风叶尺寸和角度进行调整，叶轮中盘的尺寸和钢板厚度未加大(一、二线两台尾排风机叶轮的中盘规格和轴盘尺寸完全相同，而且钢板厚度一样)，或者在设计时选用的安全系数较小，抗疲劳强度偏小是本次叶轮出现裂纹的另一原因。
(4)风机出厂时没有做探伤试验，出现焊接裂纹也可能是造成本次事故的原因之一。
3 处理方法
由于没有备件，生产又紧张，现场采用如下办法进行抢修：
(1)查风机厂家风叶板面材质为16Mn，准备用焊接的办法和增加中盘刚度的办法临时处理。现场准备大功率直流焊机、气刨等工具，拆掉尾排风机百叶阀门和进风锥(轮盖)后，打开尾排风机机壳上盖，将产生的裂纹双面均用碳弧气刨刨开坡口，用507焊条进行焊接，在焊接时注意连续焊接，及时清理结渣，同时不时用小铁锤轻轻敲打焊缝，使焊缝晶化，防止出现裂纹。如果出现裂纹，一定要刨开重焊。焊接前后情况见图2、3。
(2)检查风叶中盘两面确认没有裂纹后，在连轴器侧的中盘上均匀地加6道径向加强筋，以减轻叶轮中盘的轴向力。筋板选用厚为20 mm的钢板，尺寸为50×400。避开连接法兰螺栓均布进行满焊。
(3)在中盘的另一面(风叶端)把一块外径为Φ1 300 mm，内径为Φ780 mm，厚为12 mm的钢板作为加强板焊接在叶轮中盘上。在预制加强板的时候应当预留16个Φ30孔，以避开连接法兰螺丝帽，注意焊接质量。
(4)现场仔细清理风叶积灰，为下一步找好动平衡作准备。
完成后，将风阀、进风锥(轮盖)、机壳上盖安装回去，现场调节动平衡。空机试车后测水平振动值为4.6 mm/s，轴向振动值为2.2 mm/s，振动值为1.0 mm/s，完全达到使用要求。
4 结束语
大风机风叶在中盘与轴盘连接法兰出现这么大的裂纹，国内比较少见，风机厂如果能充分考虑风叶中盘的抗疲劳强度及安全系数，改进加工工艺，和在出厂前对焊缝作探伤检查就有可能避免此种情况的发生。对此事故，我公司现场处理后风机运行效果很好，但也造成了70多小时的停窑损失。因为此次处理时采用焊接的方法，焊接应力无法完全消除，而且在处理叶轮中盘时不能钻止裂孔，还存在一定的设备运行隐患。对此台设备公司设备部门特别要求：加强三级巡检，只要有机会就一定要进风机内部检查焊缝。公司还准备了一个叶轮，作为备用。
