迷宫压缩机弹性联轴器螺栓断裂原因分析

　　摘　要：为了消除安全隐患，提高压缩机设备的安全性、可靠性和经济性，针对2台大型迷宫压缩机的联轴器螺栓断裂原因进行了深入细致的分析，找到事故发生的原因，与联轴器配套商交流，优化联轴器结构，更换后的联轴器在现场使用情况良好，保证了压缩机在额定工况下长期运行的要求。
　　关键词：迷宫压缩机；弹性联轴器；螺栓断裂
　　1　引言
　　公司的2台大型迷宫压缩机，于1月份投入运转，在额定工况下运行不足一周，A、B2台机组先后出现弹性联轴器螺栓断裂机械事故，并且事故现象基本一致。配套的国内联轴器厂商对联轴器结构进行改进后，压缩机在额定工况下运行仅3天，A、B机组的联轴器螺栓又出现断裂机械事故，严重影响了用户的正常生产进度，造成了较大的经济损失。为了避免类似事故再次发生，提高压缩机设备的安全性、可靠性和经济性，公司专门对该2台迷宫压缩机配套的弹性联轴器螺栓断裂的原因进行了分析。
　　2　事故现场螺栓断裂情况
　　本次发生机械事故的配套联轴器的结构如图1所示。 　　A、B机联轴器螺栓的2次断裂情况基本一致，现场联轴器的损坏情况如图2所示。 　　3　联轴器螺栓的受力分析
　　螺栓个数Z=10，起作用为10/2=5，螺栓分布圆直径为ф495mm，螺栓直径为doф=40mm，螺栓材质为35CrMo，调质处理，图3为螺栓的理论受力图。 　　根据螺栓的材料特性，螺栓的力学性能如下： 　　根据压缩机正常工作时联轴器的实际受力情况，采用专业软件，对联轴器的螺栓进行有限元结构应力分析，分析结果如图4所示。由图4可以看出，螺栓的应力Z大值同样发生在膜片剪切处，但是剪应力的Z大值为139.39MPa，高于理论值，这是因为在有限元结构分析中，考虑了联轴器工作时的实际情况，定义了各部件之间的连接关系，给定了摩擦系数等，更符合联轴器实际受力条件，所以分析值大于理论值，这结果是与理论分析相吻合的。 　　综合以上结果可以看出，联轴器工作时候的安全系数仅为1.5左右，安全系数过低。
　　4　事故原因分析
　　根据上述计算，联轴器螺栓的安全系数过低，是螺栓断裂的一个原因。经过对现场联轴器损坏情况深入仔细的分析，分析螺栓断裂的原因如下：
　　（1）联轴器螺栓与法兰及膜片上螺栓孔配合
　　间隙过大，且大小不均匀，如图5所示，带载后节点产生较大位移，进而导致膜片发生失稳屈曲变形，传动扭矩过程中膜片没有很好地发挥作用。 　　（2）膜片定位套孔均有明显不完整的修整加工痕迹，粗糙度25以上，见图6所示。定位套孔过于粗糙，对联轴器螺栓表面咬合破坏明显，诱发螺栓多源疲劳断裂，且螺栓定位表面没有采取防腐措施。联轴器厂家配发的新螺栓，定位表面已能清晰看见锈迹，见图7所示。 　　（3）联轴器的中间节与定位套配合的5处螺栓孔周围表面全部有明显的圆周向的转动咬合痕迹，表明压紧定位套有松动的情况，在联轴器正常工作时候，定位套有明显地转动的现象，紧固力矩不够，见图8所示。 　　（4）螺栓的防松垫片采用的是开口弹簧垫片，此设计不符合API671第8.10.3条的规定。
　　5　结语
　　2台大型迷宫压缩机由于联轴器螺栓的先后断裂，使机组不能长周期的运行，影响正常生产，造成经济损失。经过深入细致的分析，安全系数低、零部件加工质量差、结构不合理是此次联轴器螺栓断裂的主要原因。经过和联轴器厂家的仔细交流，更换了经过结构优化后的联轴器在现场使用情况良好，保证了压缩机在额定工况下长期运行的要求。