虽然发电厂的裂缝塞似乎是一个小故障，但根本原因表明可能会发生更大，更昂贵的事件。

兰德尔中午

以下案例研究涉及发电厂中的机油塞。总体而言，在大型工业设施中，断裂的油塞并不是重大故障。但是，即使对看似小的失败事件的后面分析也可以揭示应解决的较大模式。

最初的失败故事

上面照片中显示的油插头已从300马力的垂直安装电动机中取出。该电动机在发电厂中驱动混合流，单级垂直泵。泵将冷水从河流进食到各种热交换器。该插头来自较低的储油罐，该储油罐为低电动机轴承提供服务。上层水库为电动机的上轴承服务。

当卸下塞子以收集润滑剂样品以进行定期分析时，发现裂缝。过去偶尔报告了这种插头的泄漏。每次注意到泄漏时，都会派遣机械师来修复它。

在提供照片供审查时，没有提供其他信息。图像可能会告诉我们什么？

观察

插头的线程（标准右手类型）未损坏。插头的头部在公寓边缘有工具标记，IE。，在照片的左上方。这些标记与工具从头部滑落时制定的标记是一致的。在这种情况下，当塞子松开时，它们通常会出现在头部的侧面。

两个可见公寓之间的边缘被四舍五入。当工具滑到头上时，这通常会导致。在握住插头的人的拇指附近，有刀具痕迹对面。这些标记是锯齿状的，类似于用牙齿握住的工具制成的标记。

该插头配备了O形圈，IE。，垫圈。垫片轮廓不是圆形的，而是变形。垫圈中间的一个山脊表明它已经被拧紧会压碎，并且没有弹性地恢复其原始的圆形。

请注意，插头中的裂缝从线根开始。这种裂缝位于塞轴的最小直径内，并且带有理发型裂缝角约为15度。裂缝还穿过孔穿过插头的最小直径的孔。叠加裂缝一分为骨的孔的两侧，可以看到该孔在裂缝穿过的区域略有扩张。这表明插头受到较高的拉伸应力。

分析

裂纹始于插头的最弱部分，相对于轴向拉伸应力：在螺纹的根部，轴直径最小并且有3倍应力立管。

15度。裂纹的角度表明不仅是拉伸应力下断裂的区域，而且还存在扭转应力。骨折的角度提供了一种确定拉伸应力与塞子裂缝时存在的扭转应力之比的方法。回忆一点材料机制，IE。，Mohr的应力方程圆，假设由于拧紧或因塞子松动而引起的拉伸应力以及剪切应力，则以下是正确的：

棕褐色（2q）=（2t）/s

其中Q =裂缝的断裂角

t =扭转应力

S =轴向拉伸应力

在这种情况下，切线为2 x 15度。（或30度）为0.577。因此，当发生裂缝时，施加扭转应力等于存在的拉伸应力的28.8％。将该数据替换为最大主要应力方程式，以二维情况，当塞子裂缝时存在的最大原理应力如下：

s_最大限度=S /2 + [（S /2）²+t²这是给予的^1/2

s_最大限度= 1.077 s

当插头达到抵抗内部压力的能力极限时，插头明显断裂。因此，s_最大限度（上）等于材料的最终强度。前面的方程式还告诉我们，油塞被拧紧，以使其轴向拉伸应力约为其最终材料强度的93％。

对于简单的机油塞来说，这种拉伸压力是不必要的。插头不是必须将其伸展到其突破点的结构螺栓。它仅需要足够的张力来充分压缩橡胶O形圈或垫圈，以防止低压油系统泄漏。

在将扭转施加到塞子上时，将剪切应力添加到轴向拉伸应力中。额外的剪切应力导致主要应力角度移动约15度。然后，拉伸应力和剪切应力超过了材料的最终强度。简而言之，将油塞拧紧直到破裂。

为什么？

电动机维护手册建议在两次油插头拧紧后更换垫圈。这是一个合理的建议，因为垫片中的弹性体，给定时间，压缩程度和环境工作温度不会弹性反弹至其原始形状。随着压缩和释放的每个循环，垫圈变成了畸形的东西。

对电动机的维护历史的评论显示，几年来，该特定工作任务没有从库存中释放出库存。每次报告油泄漏时，塞子都会被拧紧，直到泄漏停止为止。

在其他发电厂的故障报告中，在类似机器中经历了类似的机油塞，一些作者将油插头中的原始材料归咎于太弱。然后，这些站点的人员将插头的原始材料规范更改为更强的材料。他们显然认为，更强大的材料可以使他们根据需要收紧油塞，而不必担心会破裂。

如果这些发电厂的主要关注点是石油插头本身，那么理由将成立。通过更大的油插头拧紧可提供的垫圈上的额外压缩将使垫圈在发生泄漏或塞子裂缝之前再使用几次。不幸的是，通过选择使用用更强材料制成的油塞，现场人员可能会损坏泵运动室的壳体。考虑到新垫片的适度成本与重新设计的插头或更换破裂的泵运动外壳的成本相比，经济学没有意义。

要学的教训

可以从该案例研究中学到几堂课。

垫片便宜。鉴于这样做可以减少压缩垫圈并停止泄漏所需的拧紧量，每次卸下油插头都会比每次替换一次。

更改材料规格以使油塞强大的插头实际上会在泵运动室内引入不必要的压力。在这种情况下，破裂住房的风险将增加。比较垫圈的成本与重新设计油塞的成本，或更换破裂的300马力泵外壳。这要少得多 - 非常重要。

设备维护手册是宝贵的资源，但前提是阅读。这个故事中的事实表明，无论出于何种原因，发电厂的人员都没有遵循汽车制造商的建议。对于其他植物资产，这种情况发生多久一次？

最后，对于其他植物来说，最重要的一课是确保这种情况不会在其操作中发生。EP

兰德尔中午是注册专业工程师，也是有关失败分析的几本书和文章的作者。他在核和非核电设施中进行了四十年的根本原因调查。与他联系
中午@carsoncomm.com。