呂衛(wèi)軍

（渤海鉆探工程有限公司 天津）

鉆井隊(duì)處理泥漿凈化的臥式高速離心機(jī)突然出現(xiàn)劇烈振動(dòng)，同時(shí)伴有撞擊聲，作業(yè)人員準(zhǔn)備切斷電源時(shí)，高速離心機(jī)突然爆炸破碎，飛出的碎片將一員工擊傷，高速離心機(jī)內(nèi)部著火。

1.高速離心機(jī)爆炸著火原因分析

鉆井液高速離心機(jī)是利用離心沉降原理分離鉆井懸浮液中粒徑≥2μm的固相顆粒，轉(zhuǎn)速一般在2000-3000r/min。分離時(shí)，懸浮液自螺旋推進(jìn)器的出液孔進(jìn)入轉(zhuǎn)鼓，在離心力作用下，固相顆粒被推向轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁，通過(guò)螺旋推進(jìn)器上的葉片推至轉(zhuǎn)鼓小端排渣口排出，液相則通過(guò)轉(zhuǎn)鼓大端的溢流孔溢出，實(shí)現(xiàn)分離的目的。從爆炸著火必備的基本條件分析，高速離心機(jī)內(nèi)需同時(shí)具備有可燃?xì)怏w和著火源，才可能發(fā)生爆炸著火。

（1）可燃?xì)怏w。當(dāng)時(shí)鉆井循環(huán)使用的泥漿發(fā)生氣侵，泥漿中含有大量的硫化氫等可燃?xì)怏w，且泥漿處理凈化的上道工序未使用除氣器，使得含有大量可燃?xì)怏w的泥漿進(jìn)入高速離心機(jī)繼續(xù)分離，分離出來(lái)的大量氣體不能馬上排出，積聚在高速離心機(jī)內(nèi)部。

（2）著火源。臥式高速離心機(jī)在現(xiàn)場(chǎng)已使用10年，從現(xiàn)場(chǎng)離心機(jī)破碎情況分析，鑄造轉(zhuǎn)鼓上脫落下的鑄塊和螺旋推進(jìn)器上長(zhǎng)期磨損脫落的葉片，在離心機(jī)高速旋轉(zhuǎn)的慣性作用下具備很大動(dòng)能，在離心機(jī)內(nèi)無(wú)規(guī)則地高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，瞬間擊碎離心機(jī)殼體的同時(shí)產(chǎn)生高溫火花，點(diǎn)爆離心機(jī)內(nèi)存在的帶壓可燃?xì)怏w，引發(fā)高速離心機(jī)爆炸著火。

另一方面，臥式高速離心機(jī)是一種特殊的承壓設(shè)備，尤其是在循環(huán)泥漿發(fā)生氣侵又不按規(guī)定使用除氣器的情況下，離心機(jī)內(nèi)部積聚大量帶壓可燃?xì)怏w。轉(zhuǎn)鼓因疲勞破壞產(chǎn)生的裂紋在帶壓氣體的作用下，會(huì)加速擴(kuò)展，超過(guò)轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度極限，帶壓氣體瞬間急劇膨脹發(fā)生爆炸，破碎金屬塊相互撞擊產(chǎn)生火花，點(diǎn)爆帶壓可燃?xì)怏w。

2.高速離心機(jī)主要構(gòu)件疲勞破壞分析

高速離心機(jī)運(yùn)行過(guò)程中，轉(zhuǎn)鼓主要承受由于轉(zhuǎn)鼓自身質(zhì)量高速旋轉(zhuǎn)引起的離心力作用，可通過(guò)轉(zhuǎn)鼓角速度求得；而轉(zhuǎn)鼓受到的物粒離心壓力作用，與回轉(zhuǎn)半徑的平方成正比。實(shí)際上高速離心機(jī)可視為一種特殊的承壓容器，轉(zhuǎn)鼓一般用鑄造毛坯精加工而成，其回轉(zhuǎn)體質(zhì)量大，為保證其動(dòng)平衡精度，要求回轉(zhuǎn)部件材料均勻性要好，對(duì)鑄件毛坯鑄造質(zhì)量要求高，各部件連接處配合精度要求高，以盡可能消減局部殘余應(yīng)力。但由于鑄件客觀(guān)存在一些不易發(fā)現(xiàn)的內(nèi)部缺陷，在循環(huán)交變應(yīng)力作用下，產(chǎn)生疲勞裂紋持續(xù)擴(kuò)展進(jìn)而斷裂，造成轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度降低，嚴(yán)重時(shí)局部鑄塊從轉(zhuǎn)鼓上脫落。

螺旋推進(jìn)器表面葉片采用連續(xù)單螺旋整體葉片，葉片與懸浮液中的固相高速摩擦，葉片容易被物料磨損，特別是錐段部分的葉片更易磨損，造成局部葉片從根部斷裂脫落。

3.預(yù)防控制措施

（1）泥漿發(fā)生氣侵，禁止使用高速離心機(jī)。泥漿凈化處理過(guò)程中，應(yīng)嚴(yán)密監(jiān)測(cè)泥漿變化，一旦發(fā)現(xiàn)泥漿氣侵，立即停止使用高速離心機(jī)，避免可燃?xì)怏w來(lái)源。另外，除氣器要按規(guī)定使用，以及時(shí)除掉泥漿中混存的可燃?xì)怏w。

（2）加強(qiáng)設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)。配備測(cè)振儀等必要監(jiān)測(cè)工具，對(duì)高速離心機(jī)關(guān)鍵部位進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，及早發(fā)現(xiàn)設(shè)備異常征兆，消除設(shè)備隱患。設(shè)備旋轉(zhuǎn)部件應(yīng)定期進(jìn)行探傷檢查，預(yù)防內(nèi)部裂紋擴(kuò)展；轉(zhuǎn)動(dòng)部件按規(guī)定進(jìn)行動(dòng)平衡檢查，防止疲勞斷裂。

（3）建立離心機(jī)報(bào)廢技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。現(xiàn)場(chǎng)使用的高速離心機(jī)沒(méi)有量化的報(bào)廢技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，尤其是對(duì)轉(zhuǎn)鼓等關(guān)鍵部件沒(méi)有明確的技術(shù)報(bào)廢標(biāo)準(zhǔn)，致使一些內(nèi)部隱患不經(jīng)過(guò)探傷很難發(fā)現(xiàn)。應(yīng)建立高速離心機(jī)報(bào)廢技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，明確具體使用年限。超過(guò)規(guī)定年限的，必須進(jìn)行量化綜合評(píng)估，評(píng)估合格后方可監(jiān)控延期使用。

（4）優(yōu)化設(shè)備選型。加強(qiáng)高速離心機(jī)選型管理，從源頭上保證離心機(jī)質(zhì)量。一要嚴(yán)格選廠(chǎng)，嚴(yán)格廠(chǎng)家資質(zhì)審查，尤其是對(duì)高速離心機(jī)轉(zhuǎn)鼓鑄件毛坯質(zhì)量控制，轉(zhuǎn)鼓動(dòng)平衡試驗(yàn)?zāi)芰l件，應(yīng)細(xì)化技術(shù)規(guī)范。開(kāi)展離心機(jī)經(jīng)濟(jì)技術(shù)評(píng)價(jià)，從可靠性、維修性，供貨廠(chǎng)家的售后服務(wù)、產(chǎn)品質(zhì)量等方面，提供量化評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，優(yōu)化高速離心機(jī)選型，逐步推廣變頻高速離心機(jī)，避免離心機(jī)超載運(yùn)行。