黑化集团有限公司尿素厂有3台二氧化碳压缩机,两开一备,型号为4M22C往复式压缩机,在1998年年底尿素开车时投用。使用约1 年后,1#机三段中体断裂,最近3#机三段中体也出现断裂事故。直接原因为缸体进水,间接原因为缸体头部弹性支撑折断。对于弹性支撑问题,经过分析后,将缸体头部弹性支撑地脚螺栓去掉,在厚度方向上加肋筋补强,变成滑动支撑。缸体摆动,滑动支撑在地脚附近滑动。改造后有一定效果。但作者认为这不能从根本上解决问题。因为随着时间的推移,滑动支撑会产生磨损,在活塞运动时缸体的上下抖动(约2 mm振幅)加剧了磨损。经现场实测,此磨损量最大可达3 mm,即设备停止运转时此滑动支撑与地脚滑道之间有3 mm缝隙,设备仍然处于悬臂状态。
此外,三段中体材质为球墨或灰铸铁,便于制造,但脆性很大,抗拉强度低。 在设计中,从理论上计算中体的强度是足够的,但作者认为用铸铁构件作为动载荷的悬臂结构是不合理的,存在安全隐患。中体属于爆裂,由于作用力和反作用力的存在,瞬间曲轴箱移位、十字头变形、水泥基础的损坏都给事后的检修工作带来了一定的困难。
在中体更换过程中遇到一些困难,因为中体约有200 mm长的圆筒直段插入曲轴箱内。在设计中体段地脚螺栓时,采用了活动式可拆卸地脚螺栓,即将地脚螺栓沉到螺栓孔内,将中体圆筒直段从曲轴箱侧面拔出,更换新的中体。但在更换过程中,从地脚孔内取出螺栓很困难,前后两次采用了不同的方法:1#机雇用专业队伍,采用凿岩机成功抠出了地脚孔内的混凝土,取出了螺栓,费时、费力;此次3#机采用水钻技术成功取出了地脚孔内螺栓,简便、快捷。
通过以上分析,作者认为应从以下几个方面来解决:从工艺上彻底改变这种悬臂受力的状况;改变中体材质或在中体制造时上部增加几根抗拉螺栓;从根本上解决缸体进水问题;选择好事故排放点,一旦出现内力不平衡,将事故排放点(最薄弱环节)设置到设备容易维修的位置,或者设置超压自动联锁保护装置。