高压电机转子主轴断裂的修复实践.doc

高压电机转子主轴断裂的修复实践2011年6月第19卷第3期河南冶金HENANMETALLURGYJiin.2【】l1Vo1.19No.3高压电机转子主轴断裂的修复实践王琦杨钢怀(安阳钢铁股份有限公司)摘要针对高压电机主轴断裂修复过程中容易产生焊接弯曲变形的问题进行了分析,提l了具体的修复方案.邋过采用销孔定位更换轴头保护焊接的方法,很好地解决了主轴断裂焊接弯曲变形问题.关键词主轴断裂销孔定位保护焊接REPAIRPRACTICEoNSHAFTFRACTUREoFROToRINHIGHVoLTAGEMoToRWangQiYangGanghuai(AnyangIronandSteelStockCo.,Ltd)ABSTRACTByanalyzingtheprocessinrepairingoffractureofhighvoltagemotorshaft,thespecificrepairmethodswereputforward.Weldingdistortionwassuccessfullyresolvedbypositioningofthepinhole,changingtheshaftalldprotecringweld.KEYWORDSshaftfracturepositioningofthepinholeprotectingweld0前言大功率高压电机在运行过程中发生传动轴断裂,是一种罕见的恶性事故.由于大型电机更换传动轴十分困难,订购新的电机转子周期长,每次电机断轴事故的发生都会对生产产生严重影响.如何对断裂的转动轴进行紧急抢修,以应对生产的急需,是修复行业的一个难题.笔者通过对焦化厂煤气风机主电机的实际修复,实践了销孔定位保护焊接更换轴头加工的方法,成功地为该高压电机转子轴头断裂进行了紧急修复,为生产解决了难题.1问题及分析1.1故障现象安阳某焦化厂2010年一台隔爆型三相异步电动机(型号为YB560M12,功率为630kW,电压为6000V,转速2985r/min),在运转中出现了较为异常的震动和温度升高.停车检查,没有查到明显异常,通过分析认为是电机转子在动平衡上出现了问题.1)对转子解体时,将转子的冷却风机叶轮,联轴器两端轴承拆卸下来后,看到气封位置有明显的烧伤痕迹.2)把靠近联轴器端的轴承卸下后,发现该轴承靠近铁芷:处的轴肩处有一条非常细微用肉眼几乎看不到的裂纹,经过用直径为0.1film的探针检查,测得该裂纹的深度约为20miil,用铁锤试着对该轴头进行轻微敲打,该轴的轴头就彻底断落下米(如1所示).图l断开实物照片1.2故障分析经过了解,这台电机,曾经由于轴承跑内恻,轴承位磨损,该电机的轴承位被堆焊后机加I修复过由于在过去堆焊修复过程没有制汀严格的修复T艺,造成了严重的焊接脆裂隐患,这是本次故障的主要原因.2修复方案根据现场实际情况,即没有备J1电机及电机转子,定作新的电机转子周期太K,焦炉的两台风机仪剩一台工作.必须在最短的时日j1人J,对已发牛断的转子轴头进行快速修复.2.1采用方法为消除焊接变形的影响,联轴器一侧果删仃较大加余量的代用材料.代片材料应使川性能柑近的棒料,通过焊接,热处理和时效处理后,ff通过联系人:王琦,工程师,河南.安阳(455004),安阳钢铁股份有限公司没备管埋处;收稿H期:20114202011年第3期河南冶金机械加工消除因焊接变形而产生的变性影响,以确保对修复轴的最终精度要求.2.2选用材料选用与主材成分相近的修补材料40Cr棒料.经过化验,该电机的主轴材料为40Cr,其主要材料成分见表1.2.3工艺要求按照设备技术使用要求,该电动机转子的轴向跳应在O.03mm时可正常运转.表1主要材料成分%CSiMnPSCrCuNi0.370.170.50.O3O.O31.O0.03O.25按照设备使用技术要求,该电动机转子的径向跳动应在O.03mm时可正常运转.而断裂轴在运行过程中已经发生轻微变形,主要在A,B位置(如图2所示).所以在焊接修复时,既要纠正因断裂引起的变形,又要尽量减小焊接,热处理过程中产生的变形,还要保证焊缝的修复质量.图2断裂位置示意图3修复工艺3.1焊接工艺为便于对轴的对接施焊,先把靠近铁芯处的断口处切平,再在该处按(如图3所示)要求,机械加工出以轴为中心的3Omm100mm的定位孔,并钻出5mm的排气孔.在定位孔外侧加工出10.一15.的焊接坡口,坡口处过度圆角,半径为R5,倒角为1.545.,增加一套新的定位装置(其中包括四爪卡盘,中心架等),这是一个关键的工序,而且较为繁琐.要由机械工人和技术人员一块采用多种调整方法,尽量达到工件在修复完工后,径向跳动量在合格范围内.龅-.f_往lJ;,一,Hi图3棒料焊接位置其次,选一段qbl40mm420lTlm的Cr40棒料,按图4所示对40Cr棒料进行初加工,并将棒料的焊接端加工出10.一15.的焊接坡口,坡口处的过度圆角,半径为R5,倒角为1.545.然后把初加工的轴头与待修复的电机转子上的定位孔进行对接.为保证两工件的对接严实可靠,要先对转子上的孔用氧气乙炔火焰进行预加热至200oC左右.对接后保证其焊缝底部要留出6mm的间隙,以保证焊接底部焊缝的密实度.r_hr/.:=0一jJl一B,图4棒料示意图两焊接件对焊接前的的准备工作很重要.首先要对转子加工出qb30mmX100mm孔的部位进行探伤检验,在焊接区不许有以前留下的脆性裂纹.如发现裂纹要提前处理掉,以保证其修复工件的焊接质量.焊接前用氧气乙炔火焰在部件两侧加热至200左右,并在整个焊接过程中保证其层间温度不低于150c【=,但不得超过200.焊接方法采用手工电弧焊,对所使用的2.5mm和3.2mm的857焊条进行100oC1h烘干处理,烘干后迅速将焊条放人保温桶内,随用随取.对两个焊接件的焊接过程要引起注意.首先用中2.5mm的焊条,沿整个坡口面堆焊一层,焊接电流为65A70A.然后在降低预热温度至200以下时,用3.2mm的焊条进行填充和盖面焊接.焊接电流为75A90A.进行整个焊接时,要求两台焊机,两人在对面同时进行.这样可以尽量缩小焊接件在焊接过程中的塑性变形.并采用多层,多道,短焊段的施焊方法,每次焊缝高度增加15mm时停焊.然后立即对焊接区进行适当锤击,以减小焊接应力对工件的变形影响.要做到依次焊接,直至焊接工作完成.焊好后要求焊缝与母材圆滑过度,焊缝必须高出母材2mill以上.当焊缝冷至150以下时,立即对焊缝及其热影响区用氧气乙炔火焰进行加热至400,并保温至少1h的热处理.焊缝两侧的加热宽度每侧不得低于50mm保温,用石棉进行保温.保温结束后,对焊缝和热影响区进行着色探伤.检验不得有裂纹存在.如发现没有裂纹,选用碳弧气刨沿裂纹处开U形坡口,再采用以上方法对其进行补焊及保温处理.若无裂纹等缺陷发生,在常温下放置34天时间.待到焊接内应力彻底消除后,再按图纸要求,对其进行最终机械加工,如图5所示.3.2机械加工加工时首先用四爪卡盘和中心架对转子进行找正,其在铁芯处径外的跳动量要0.03mm,然后对河南冶金图5Jm-r示意图轴承位进行精加工,将中心架移至新加工完成的轴2Ol1年第3期承位处,并找正至轴的径向跳动小于0.025mi13时,对轴端加工中心孔.中心孑L加工完成后,用尾座顶尖顶牢,再进行找正.然后按要求完成对轴的修复部位的最终机械加工.3.3动平衡校验电机转子动平衡校验是保证电机稳定运行的重要措施.动平衡试验报告数据见表2.表2转动平衡试验报告4使用效果该电机2010年元月修复投运后已经正常使用至今运行状态优良,通过测量,测得电机输出端:垂直振动值1.8mm/s,水平振动值2.1mm/s,各项运行指标正常.5结束语通过对这台功率630kW,型号YB560M12的隔爆型三相异步电动机转子的紧急修复,使价值数十万元的一台报废设备恢复到了完好设备状态,为企业节约了资金;为企业恢复生产赢得了时间,减少了企业的经济损失.6参考文献1李亚江,张永喜,王娟,等,焊接修复技术.北京:化Tr,fi版社.2005:9294(上接第44页)敷设进水管路,制作并安装进水喇叭管,弯头,法兰,进行泵体与进水管路的联接.5)在泵出水管路上焊接DN450焊管,并接至5泵(300ZJIA(52)DN600手动阀门后的立管上.同时安装对夹式蝶阀(D3711.0,DN450)和电动对夹式蝶阀(D9711.0,DN450),该两种阀门均为立式安装方式(孑L径为DN450).6)为承受管路压力所产生的推力,在进出水管的三通,弯头,阀门下部设置支座,为避免管路上的应力(自重,温度应力,水锤)传至水泵,在出水管路上设置橡胶接头.4改进效果安钢2800mm中厚板轧机水处理系统一沉供水泵组改进后(如图2所示),工艺流程更加合理,流畅,项目投用一年以来,设备运行稳定可靠,减少了故障停机维修时间,彻底根除了生产过程中的设备隐患.图2改造后管路新增备用泵运行以来,原有的一路向斜板沉淀池供水的四台立式长轴泵(400LC一39Q)的l作时间大大缩短,现在四台泵一年合计I作时问超过240小时,没有大的维修,只做了简单的维护,而原来四台立式长轴泵(400LC一39Q)一年需更换:整套备件和易损件,包括不锈钢轴,轴套,导流器,十轮等,且价格昂贵,现在300zJIA(52)渣浆泵年的备件维修费用还没有立式长轴泵(4OO1(:一39Q)一套轴的费用高.立式长轴泵(400LC一39Q)不仅维修费用高,维修工期长,而且维修强度大,原来检修一台立式泵需要四个钳工8小时工作制满负荷作5个工作【j现在检修一台300zJIA(52)渣浆泵四个钳I只需半个工作日就可完成,大