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钻井液高速离心机爆炸着火原因分析

钻井队处理泥浆净化的卧式高速离心机突然出现剧烈振动,同时伴有撞击声,作业人员准备切断电源时,高速离心机突然爆炸破碎,飞出的碎片将一员工击伤,高速离心机内部着火。

1.高速离心机爆炸着火原因分析

钻井液高速离心机是利用离心沉降原理分离钻井悬浮液中粒径≥2LLm的固相颗粒,转速一般在2000—3000r/min。分离时,悬浮液自螺旋推进器的出液孔进入转鼓,在离心力作用下,固相颗粒被推向转鼓内壁,通过螺旋推进器上的叶片推至转鼓小端排渣口排出,液相则通过转鼓大端的溢流孔溢出,实现分离的目的。从爆炸着火必备的基本条件分析,高速离心机内需同时具备有可燃气体和着火源,才可能发生爆炸着火。

(1)可燃气体。当时钻井循环使用的泥浆发生气侵,泥浆中含有大量的硫化氢等可燃气体,且泥浆处理净化的上道工序未使用除气器,使得含有大量可燃气体的泥浆进入高速离心机继续分毒缝缸。

离,分离出来的大量气体不能马上排出,积聚在高速离心机内部。

(2)着火源。卧式高速离心机在现场已使用10年,从现场离心机破碎情况分析,铸造转鼓上脱落下的铸块和螺旋推进器上长期磨损脱落的叶片,在离心机高速旋转的惯性作用下具备很大动能,在离心机内无规则地高速旋转运动,瞬间击碎离心机壳体的同时产生高温火花,点爆离心机内存在的带压可燃气体,引发高速离心机爆炸着火。

另一方面,卧式高速离心机是一种特殊的承压设备,尤其是在循环泥浆发生气侵又不按规定使用除气器的情况下,离心机内部积聚大量带压可燃气体。转鼓因疲劳破坏产生的裂纹在带压气体的作用下,会加速扩展,超过转鼓强度极限,带压气体瞬间急剧膨胀发生爆炸,破碎金属块相互撞击产生火花,点爆带压可燃气体。

2.高速离心机主要构件疲劳破坏分析

高速离心机运行过程中,转鼓主要承受由于转鼓自身质量高速旋转引起的离心力作用,可通过转鼓角速度求得;而转鼓受到的物粒离心压力作用,与回转半径的平方成正比。实际上高速离心机可视为一种特殊的承压容器,转鼓一般用铸造毛坯精加工而成,其回转体质量大,为保证其动平衡精度,要求回转部件材料均匀性要好,对铸件毛坯铸造质量要求高,各部件连接处配合精度要求高,以尽可能消减局部残余应力。但由于铸件客观存在一些不易发现的内部缺陷,在循环交变应力作用下,产生疲劳裂纹持续扩展进而断裂,造成转鼓强度降低,严重时局部铸块从转鼓上脱落。

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