對輪螺栓斷裂,機房大量進水
【簡述】2006年03月06日17時45分,某水發(fā)電廠4號機組(型號為GZ(B34)-WP-640,由日本富士電機公司和中國富春江機電設備總廠制造,于1998年9月25日投產(chǎn))。因水輪機主軸與轉(zhuǎn)輪連接螺栓(M90,18條,材質(zhì)3Cr13)運行中有12條斷裂,造成轉(zhuǎn)輪體與內(nèi)導水錐接觸摩擦,內(nèi)導環(huán)與內(nèi)導水錐把合螺栓(M20,48條,普通碳鋼)、銷釘剪斷,水流從螺栓孔噴出,經(jīng)水輪機豎井進入▽94.1m層廊道,造成檢修排水泵、滲漏排水泵、高壓頂起油泵、調(diào)速器及電源盤等被淹。
【事故經(jīng)過】事故前工況:2、4、6號機組并網(wǎng)運行,分別帶30.0MW、20.0MW、30.0MW負荷;1、3、5號在停機備用狀態(tài)。
2006年03月06日17時45分,中控室振動很大,發(fā)出“轟轟”響聲,監(jiān)控畫面各臺機組負荷正常,值長令值班員現(xiàn)場檢查情況,調(diào)節(jié)4號機組負荷,感覺聲音有明顯變化,這時一位現(xiàn)場作業(yè)人員到中控室報告廠房有大量漏水,值班員報告▽94.1m層冒水點在4號機水輪機豎井。17時53分,值長發(fā)出4號機停機令。17時54分,4號機停。▽92.1m層滲漏排水泵自動啟動排水。啟動兩臺深井泵抽水。18時02分,滲漏集水井水位高報警,由于漏水量大,兩臺深井泵抽水不及,聯(lián)系中調(diào)將2、6號機組退出運行?,F(xiàn)場切除有關水泵、電機、控制柜等電源,做安全隔離措施。臨時組織安裝4臺排水泵加強抽水,同時做好局部堵水準備等工作。18時50分,尾水閘門關閉完畢,20時13分,上游閘門關閉完畢。
03月07日02時,水位在▽100.8m高程停止上漲。18時,水全部抽干。03月08日23時58分,5號機組并網(wǎng)運行。03月11日08時40分,6號機組并網(wǎng)運行。03月12日07時40分,2號機組并網(wǎng)運行。
?? 03月09日,抽干4號機流道水后,檢查發(fā)現(xiàn)水輪機主軸與轉(zhuǎn)輪聯(lián)接螺栓(M90,18根,材質(zhì)3Cr13)有12根斷裂,其中脫落5根,在流道現(xiàn)場找到3根,2根已找不到,找到的脫落螺栓已有明顯的彎曲,螺桿和螺帽有較多和較深的擠壓變形痕跡,其中3根螺栓的斷口已磨平;內(nèi)導水錐從分瓣處斷裂變形,散落在流道內(nèi);水輪機檢修密封、主軸密封支撐板變形損壞;轉(zhuǎn)輪葉片進水邊、止漏環(huán)等有不同程度的被刮痕跡。
? 經(jīng)過38天的艱苦努力,04月13日14時21分,4號機組并網(wǎng)運行。
【原因分析】
1. 經(jīng)電力試驗研究院對失效螺栓材料力學性能、化學元素及金相組織的試驗和分析,并結合失效螺栓的宏觀斷口檢查分析及相關設計資料的審查,認為螺栓設計未考慮疲勞強度和螺栓材料力學性能不合格,導致4號機組水輪機與主軸連接螺栓疲勞斷裂,是造成此次事故的直接原因。
2. 螺栓斷裂后,和主軸密封板的分瓣連接部位相互撞擊,脫出螺孔,同時主軸密封板及與其連接的主軸密封零部件受損脫落、卡阻、撞擊檢修密封支撐環(huán)、檢修密封、內(nèi)導水錐,使它們的連接螺栓及銷釘在結合面折斷,水輪機主軸密封失效,水從內(nèi)導水錐與內(nèi)導環(huán)結合面的48個螺栓孔(M20)和4個銷釘孔(φ16)大量噴出(流量:1099 m3/h),經(jīng)水輪機豎井進入▽94.1m層廊道,造成▽94.1m層廊道的滲漏,是造成此次事故的直接原因。
3. 廠房排水系統(tǒng)設計時只考慮廠房、機組正常狀態(tài)下的漏水,對事故大量漏水未作考慮,設計標準偏低,廠房設計排水能力為260 m3/h,只能滿足正常情況下廠房內(nèi)的滲漏水,在事故大量漏水情況下,排水能力明顯不足。設計上機組流道進水口沒有快速閘門,現(xiàn)有閘門緊急操作需要2小時,不能快速關閉閘門,是造成此次事故的間接原因。
4. 由于安裝質(zhì)量問題,尾水閘門存在后仰現(xiàn)象(投運后存在的問題,多次組織專家分析解決,但由于是施工安裝遺留問題,較難徹底解決),導致關閉不嚴密,是造成此次事故的間接原因。
5. 應急預案對廠房意外進水量估計不足,設防標準偏低,發(fā)生大流量漏水時不能應對,顯現(xiàn)出編制的應急預案沒有考慮各種可能發(fā)生的事件,評估不足,是造成此次事故的間接原因。
【防范措施】
1. 加強技術監(jiān)控的深度和廣度。對金屬結構進行一次全面的統(tǒng)計、檢查、檢測、分析、處理,有關項目列入檢修項目。系統(tǒng)的分析機組的狀況,確定各機組的大修時間間隔和項目,加強對各機組設備質(zhì)量的監(jiān)督。
2. 加強對重要金屬部件的金屬監(jiān)督,更換同材質(zhì)的5、6號機組螺栓,加強對1、2、3號機組螺栓的檢查,并將定期檢驗列入檢修規(guī)程。
3. 核算廠房意外進水量和現(xiàn)有水泵抽排水能力,對廠房排水系統(tǒng)進行改造。對提高閘門關閉速度進行調(diào)究。解決尾水閘門后仰問題
4. 修訂、完善《水淹泵(廠)房應急預案》,并加強演練。修訂、完善其它安全生產(chǎn)危急事件應急預案,加強事故預想,定期組織演練。
?