一起意想不到的發(fā)電機(jī)漏氫起火非停事故

1、起意想不到的發(fā)電機(jī)漏氫起火非停事故某公司1號(hào)660MW 配套汽輪發(fā)電機(jī)組，發(fā)電機(jī)為QFSN-660-2-22 型隱極式、二極、三相同步汽輪發(fā)電機(jī)，采用水、氫、氫冷卻方式。發(fā)電機(jī)密圭寸油系統(tǒng)密封瓦采用單流環(huán)形式，系統(tǒng)由2臺(tái)交流主油泵、1臺(tái)直流事故油泵、密封油回油擴(kuò)大槽、浮子油箱、空氣抽出槽、排煙風(fēng)機(jī)、壓差調(diào)節(jié)閥、濾 油器、真空油箱、真空泵、再循環(huán)泵、儀表箱等部件組成。1. 事故經(jīng)過(guò)及原因分析(1 )事故經(jīng)過(guò)8月25日13:30 , 1號(hào)機(jī)負(fù)荷升至660MW ,機(jī)組運(yùn)行參數(shù)穩(wěn)定，氫壓436kPa，發(fā)電機(jī)密封油系統(tǒng)運(yùn)行正常，氫油差壓83kPa。14： 15，1號(hào)機(jī)組光字報(bào)警發(fā)電機(jī)漏氫”發(fā)電機(jī)汽端、勵(lì)

2、端回油漏氫含量點(diǎn)由零迅速上升到3.9%，達(dá)到報(bào)警值報(bào)警。發(fā)電機(jī)氫氣壓快速下降，汽機(jī)房13.7m發(fā)電機(jī)汽端和勵(lì)端出現(xiàn)明火，密圭寸油防爆風(fēng)機(jī)排煙口也出現(xiàn)明火，運(yùn)行人員立即破壞真空停機(jī)，并對(duì)發(fā)電機(jī)緊急排氫，發(fā)電機(jī)氫壓降至48kPa左右后進(jìn)行充CO2置換，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)人員撲救，發(fā)電機(jī)兩端明火撲滅。由于及時(shí)發(fā)現(xiàn)，采取措施得當(dāng)，本次事故只燒損了部分熱工電纜及測(cè)量探頭，未造成汽輪機(jī)油系統(tǒng)著火以及氫氣系統(tǒng)爆炸的重大設(shè)備損壞事故。(2) 發(fā)電機(jī)大量漏氫著火原因分析檢查發(fā)現(xiàn)，密封油浮子油箱浮球閥在全開(kāi)位卡死，浮子油箱處油封”破壞,造成發(fā)電機(jī)內(nèi)氫氣從回油擴(kuò)大槽大量漏至空氣抽出槽。由于漏氫量較大， 防爆風(fēng)機(jī)來(lái)不及將氫排出，

3、空氣抽出槽內(nèi)氫氣通過(guò)兩端回油管道返回至發(fā)電機(jī)汽、勵(lì)兩端，再通過(guò)發(fā)電機(jī)大端蓋從軸端外漏，同時(shí)造成7，8號(hào)瓦回7, 8號(hào)油不暢，大量氫氣攜帶潤(rùn)滑油回油從發(fā)電機(jī)大端蓋噴出，最終造成瓦處氫氣及潤(rùn)滑油外漏。發(fā)電機(jī)大量漏氫路徑見(jiàn)圖1圖1 發(fā)電機(jī)漏氫路徑示意圖氫氣在高流速下，易與管道摩擦產(chǎn)生靜電，氫氣遇到靜電后極易發(fā)生著火或爆炸。GB 50177 93氫氧站設(shè)計(jì)規(guī)范要求，在管道中氫氣工作壓力為0.11.6MPa，在不銹鋼管中最大流速可為25m/s ”。計(jì)算該1號(hào)機(jī)組漏氫停機(jī)事故期間發(fā)電機(jī)漏氫速率，部分時(shí)段漏氫速率達(dá)到約25m Emin，換算為密圭寸油防爆風(fēng)機(jī)排煙口最大氫氣流速可達(dá)150m/s，大幅超過(guò)了國(guó)標(biāo)

4、規(guī)定的氫氣安全流速?？梢?jiàn)額定氫壓運(yùn)行的發(fā)電機(jī)組浮子油箱處油封破壞后，如果此時(shí)浮球閥卡在較大開(kāi)度時(shí)，發(fā)生氫氣著火、爆炸幾乎是不可避 免的，遇到此類(lèi)事故必須立即打閘停機(jī)。2. 密封油浮子油箱浮球閥卡澀原因分析事故發(fā)生后，對(duì)密封油浮子油箱浮球閥進(jìn)行了檢查，發(fā)現(xiàn)浮球閥卡死在開(kāi) 位，手搖不動(dòng)，檢查閥體內(nèi)未發(fā)現(xiàn)異物，閥芯橡膠密封圈完好。閥芯導(dǎo)向 和閥蓋導(dǎo)向活塞處有明顯卡澀磨損痕跡。檢查發(fā)現(xiàn)油箱底部有較多橡膠、油漆皮等非金屬顆粒。經(jīng)與現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行人員了解得知，該1號(hào)機(jī)組浮子油箱浮球閥故障前，油箱有周期性異音，同時(shí)伴有浮子油箱油位周期性波動(dòng)，油位上、下波動(dòng)幅度最大時(shí)可達(dá)30mm。與密封油系統(tǒng)完全相同配置的2號(hào)機(jī)組

5、對(duì)比，2號(hào)機(jī)組密封油浮子油箱無(wú)異音，油箱油位只有幾個(gè)毫米的小幅波動(dòng)。2015年3月，利用1，2號(hào)機(jī)組同時(shí)停備的機(jī)會(huì)對(duì)兩臺(tái)機(jī)組浮子油箱浮球閥解體，經(jīng)對(duì)比后發(fā)現(xiàn)，浮球閥在關(guān)鍵部位存在明顯差異，從而判斷造成1號(hào)機(jī)組浮球閥卡澀的主要原因有下幾點(diǎn)：（1）浮球閥制造工藝存在不足該1號(hào)機(jī)組密封油浮子油箱浮球閥閥芯材質(zhì)為不銹鋼，經(jīng)對(duì)比2號(hào)機(jī)組浮球閥發(fā)現(xiàn)，閥體內(nèi)孔與閥芯結(jié)合面有一層厚度約5mm的銅質(zhì)內(nèi)襯套，由于單油環(huán)密封油系統(tǒng)浮子油箱浮球閥長(zhǎng)期處于頻繁調(diào)整狀態(tài)，閥芯與閥體內(nèi)孔處金屬表面頻繁發(fā)生碰磨，而銅質(zhì)地較軟，可有效地保護(hù)閥體及閥芯。該1號(hào)機(jī)組浮球閥閥體內(nèi)孔與閥芯表面材質(zhì)相同，均為不銹鋼材質(zhì)，相同 硬度的金屬

6、長(zhǎng)期反復(fù)碰磨，必然造成閥芯表面磨損，最終造成浮球閥在全開(kāi)位卡澀，是引發(fā)該1號(hào)發(fā)電機(jī)大量漏氫停機(jī)的主要原因。（2）機(jī)組安裝及大修后，對(duì)密封油系統(tǒng)回油管路大流量沖洗不徹底查看機(jī)組近3年汽輪機(jī)潤(rùn)滑油、發(fā)電機(jī)密封油油質(zhì)監(jiān)測(cè)報(bào)告，未出現(xiàn)過(guò)油質(zhì)超標(biāo)現(xiàn)象。同時(shí)該機(jī)組密封油供油管路設(shè)置20目的濾網(wǎng)，可見(jiàn)固體雜質(zhì)不是來(lái)自密封油供油系統(tǒng)及管路。而追溯最近一次密封油系統(tǒng)檢修發(fā)現(xiàn)，橡膠、油漆皮等顆粒物主要來(lái)自7，8瓦潤(rùn)滑油回油，來(lái)自密封瓦安裝以及發(fā)電機(jī)內(nèi)、外端蓋安裝后的密封膠以及發(fā)電機(jī)外端蓋，機(jī)組安裝及大修后 對(duì)密封油系統(tǒng)回油管路大流量沖洗不徹底，造成密封油浮子油箱內(nèi)沉積較 多非金屬顆粒物。（3）浮子油箱內(nèi)部密封油進(jìn)

7、油口布置不合理在密封油浮子油箱內(nèi)部檢查過(guò)程中還發(fā)現(xiàn)，該1號(hào)機(jī)組浮子油箱密封油進(jìn)油口布置不合理，油箱進(jìn)油口正對(duì)浮球閥球體，密封油系統(tǒng)運(yùn)行期間油流對(duì)浮球閥造成連續(xù)沖擊力，此沖擊力方向垂直于閥芯活動(dòng)方向，增大了閥芯與閥體間的摩擦， 從而加快了閥芯的磨損。對(duì)比Alstom 公司設(shè)計(jì)的密圭寸油浮子油箱內(nèi)部設(shè)計(jì)可發(fā)現(xiàn)，Alstom 公司在回油口裝設(shè)了擋油板，有效避免了密圭寸油進(jìn)油對(duì)浮球閥造成的沖擊3. 防止浮子油箱浮球閥卡澀及異常擴(kuò)大的運(yùn)行措施發(fā)電機(jī)單油環(huán)密封油系統(tǒng)浮子油箱浮球閥卡澀，將造成發(fā)電機(jī)進(jìn)油或發(fā)電 機(jī)大量跑氫的重大異常，鑒于單油環(huán)密封油系統(tǒng)的這一薄弱環(huán)節(jié)，在系統(tǒng) 改造升級(jí)未完成之前，為了指導(dǎo)運(yùn)行

8、人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)密封油浮球閥運(yùn)行中出 現(xiàn)的異常，防止浮子油箱浮球閥卡澀造成事故擴(kuò)大，可采取以下措施：（1）重點(diǎn)做好密封油浮子油箱浮球閥選型及日常維護(hù)，保證密封油系統(tǒng)關(guān) 鍵閥門(mén)可靠運(yùn)行。密封油浮子油箱浮球閥在單油環(huán)密封油系統(tǒng)中屬于非常核心 的重要閥門(mén)，浮球閥發(fā)生卡澀必然引起發(fā)電機(jī)大量進(jìn)油或大量漏氫的嚴(yán)重 后果，此類(lèi)閥門(mén)在選型、檢修維護(hù)、日常運(yùn)行均需要重點(diǎn)對(duì)待，發(fā)現(xiàn)不符 合規(guī)范的閥門(mén)應(yīng)盡早更換，選擇使用可靠性高、不易發(fā)生卡澀的閥門(mén)是防 止重大事故發(fā)生的關(guān)鍵。（2）加強(qiáng)點(diǎn)檢定修維護(hù)管理。重視發(fā)電機(jī)密封油系統(tǒng)、密封瓦等部件安裝、檢修后，對(duì)發(fā)電機(jī)軸承潤(rùn)滑 油、發(fā)電機(jī)密封油回油系統(tǒng)死角的清理，做好密封油進(jìn)、回

9、油系統(tǒng)的大流 量沖洗，避免系統(tǒng)大量遺留雜質(zhì)造成浮球閥卡澀。逢機(jī)組停備要對(duì)浮子油 箱浮球進(jìn)行檢查。逢機(jī)組檢修，應(yīng)對(duì)密封油系統(tǒng)真空油箱、浮子油箱、空 氣抽出槽、濾網(wǎng)等進(jìn)行檢查和清理（3）加強(qiáng)油質(zhì)監(jiān)督管理。定期檢驗(yàn)汽輪機(jī)潤(rùn)滑油、密封油供油，保證回油系統(tǒng)油質(zhì)合格（4）針對(duì)密封油浮子油箱浮球閥運(yùn)行期間有異音或浮子油箱液位有較大波動(dòng)的機(jī)組，建議對(duì)密封油浮子油箱出口門(mén)進(jìn)行節(jié)流，避免重大異常發(fā)生。通過(guò)該1號(hào)發(fā)電機(jī)大量漏氫案例可以發(fā)現(xiàn)，浮子油箱油封”破壞后，發(fā)電機(jī)漏氫速度非?？?，甚至超過(guò)了事故排氫閥全開(kāi)后的排氫速度。為避免浮 球閥再次在全開(kāi)位卡澀造成大量漏氫，現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行了以下試驗(yàn)：發(fā)電機(jī)額定 氫壓、密封油氫油差壓

10、狀態(tài)下，將密封油浮子油箱出口門(mén)逐漸關(guān)小，關(guān)小至約10%開(kāi)度時(shí)，浮球閥調(diào)整仍能滿足正常運(yùn)行需要并有一定余量。試驗(yàn)說(shuō)明浮球閥本身設(shè)計(jì)考慮了發(fā)電機(jī)各種氫(風(fēng))壓工況下，不同密封回油 差壓下浮球閥的調(diào)整能力。而機(jī)組正常運(yùn)行期間，發(fā)電機(jī)風(fēng)壓基本維在持430450kPa，因此機(jī)組正常運(yùn)行期間，可對(duì)密封油浮子油箱出口門(mén)進(jìn)行適當(dāng)節(jié)流，可有效避免浮球閥在全開(kāi)位卡澀情況下發(fā)電機(jī)氫氣大量溢出， 有效避免瞬間氫氣漏氫量過(guò)大造成氫氣著火，為運(yùn)行人員進(jìn)行事故處理爭(zhēng) 取時(shí)間。但在節(jié)流方式下運(yùn)行時(shí)，應(yīng)注意在發(fā)電機(jī)風(fēng)壓非額定情況下需進(jìn) 行跟蹤調(diào)整。(5) 在密封油浮子油箱上裝設(shè)可以遠(yuǎn)程監(jiān)視的液位計(jì)，設(shè)置發(fā)電機(jī)漏氫速 率大光字報(bào)警，為運(yùn)行人員提供判斷浮子油箱異常的可靠依據(jù)。同時(shí)定期 進(jìn)行浮子油箱浮球閥液位擾動(dòng)試驗(yàn)，驗(yàn)證浮球閥在變工況下的調(diào)整能力。(6) 針對(duì)單油環(huán)密封油系統(tǒng)浮子油箱存在的安全隱患，定期開(kāi)展培訓(xùn)、演 練和總結(jié)。4. 結(jié)論密封油系統(tǒng)真空油箱、浮子油箱等浮球閥因布置在油箱內(nèi)部，機(jī)組運(yùn)行期 間容易忽視其重要性，但從現(xiàn)場(chǎng)事故案例