某油田壓縮機(jī)事故案例

10某油田壓縮機(jī)事故案例—、事故經(jīng)過:2023年1月18日9:05，某油田某輸氣作業(yè)區(qū)增壓站的Z265-4＃壓縮機(jī)組的壓縮缸靠曲軸端進(jìn)氣閥在生產(chǎn)運(yùn)行過程中發(fā)生異響。該站站長經(jīng)請示作業(yè)區(qū)調(diào)度室同意后，安排當(dāng)班員工進(jìn)展停機(jī)檢修作業(yè).10:30左右完成檢修，經(jīng)置換空氣、驗(yàn)漏后，在進(jìn)展空載啟機(jī)時(shí)，覺察該閥閥蓋處有少許泄漏，隨即停機(jī)并再次修理；1040左右，完成檢修,經(jīng)置換空氣、驗(yàn)漏后,再次進(jìn)展空載啟機(jī)。在機(jī)組空載運(yùn)行過程中,發(fā)生超速飛車現(xiàn)象，操作員工實(shí)行了操作規(guī)程要求的全部緊急掌握措施，均未能掌握住飛車勢態(tài)，直至飛輪裂開解體.措施，包括啟動儀表盤手動停車按鈕、手動關(guān)閉燃?xì)怆姶徘袛嚅y，直至關(guān)閉燃料氣進(jìn)氣球閥等均不能人為掌握壓縮機(jī)組停機(jī),本班的其他兩名員工聞訊趕到現(xiàn)場后,經(jīng)過兩次重復(fù)以上操作仍不能制止飛車狀況.員死亡，并損壞局部設(shè)備設(shè)施，釀成事故。二、事故現(xiàn)場勘察狀況〔一、事故機(jī)組勘察狀況1、壓縮機(jī)飛輪11.1T1.423m。2〕經(jīng)現(xiàn)場查驗(yàn),4＃壓縮機(jī)飛輪碎塊共12塊〔其中一塊編號45＃遺失),除編號為23#的碎塊以外,余下11塊碎塊的落點(diǎn)都分別處于飛輪150m飛輪碎塊撞擊損壞，飛離機(jī)體約3米.飛輪斜下端靠近中體的機(jī)組底撬邊緣有金屬切削痕跡。因此，分析編號23#的飛輪碎塊在沿飛輪切線飛出后撞擊機(jī)組底撬，轉(zhuǎn)變運(yùn)動方向，偏離了飛輪徑向水平方向。線方向。飛輪碎塊斷面描述11〔45＃遺失〕21＃碎塊6—11mm5mm,2227#碎塊有靠近軸孔邊緣30mm處有芯部疏松各一處，43#碎塊輪輻邊緣有直徑5—20mm以上11塊飛輪碎塊的斷面查驗(yàn)，未見陳舊裂紋和其它致命缺陷.經(jīng)與皮帶輪斷面晶粒比較，該飛輪碎塊斷面晶粒較粗大。4〕飛輪碎塊復(fù)原狀況6飛輪輪轂從飛輪鍵槽兩銳角處斷裂。2、曲軸飛輪軸頸發(fā)蘭，并有穎氧化層；其鍵槽有塑形變形且略呈傾斜喇叭口狀；說明軸頸與輪轂有相對位移,鍵槽部位承受過巨大應(yīng)力作用。3、皮帶輪經(jīng)現(xiàn)場查驗(yàn)，皮帶輪碎塊都散落于曲軸皮帶輪徑下端，碎塊共6塊。風(fēng)扇皮帶共21根，水泵皮帶1痕跡,并變形,落于曲軸皮帶輪軸徑下端。通過對6塊皮帶輪碎塊的斷面查驗(yàn)，未見渣孔、疏松部位、陳粒較細(xì).63從薄弱截面處斷裂,3槽兩銳角的一測斷裂〔一測未斷裂)，一處從鍵槽斜向的兩輪輻連續(xù)裂。由現(xiàn)場查驗(yàn)可以看出：壓縮機(jī)飛輪和皮帶輪均被解體損壞，但皮帶輪碎塊未飛出護(hù)罩。經(jīng)分析認(rèn)為：飛輪的質(zhì)量大且主要分布于輪緣，承約束；因而消滅現(xiàn)場明顯差異。4、調(diào)速器燃?xì)廪D(zhuǎn)閥覺察，轉(zhuǎn)閥閥芯與閥座轉(zhuǎn)動不敏捷，有“卡死”跡象；轉(zhuǎn)閥閥芯開啟,80-90%；轉(zhuǎn)閥閥芯外外表有光亮帶；轉(zhuǎn)閥搖臂與轉(zhuǎn)閥閥芯端軸的鎖緊螺釘，以及轉(zhuǎn)閥閥芯端軸定位圓弧槽，有磨損痕跡.5、啟動氣進(jìn)氣球閥于關(guān)閉狀態(tài),手柄軸線與閥芯軸軸線有約2-3°的偏轉(zhuǎn)；經(jīng)查驗(yàn)，此球閥關(guān)閉不嚴(yán),存在內(nèi)漏。6、燃料氣進(jìn)氣球閥進(jìn)氣球閥覺察閥芯處于關(guān)閉狀態(tài)。7、就地儀表掌握柜133壓力表指針均指示“0”狀態(tài)，故障報(bào)警器MARK—Ⅳ—N場拆下故障報(bào)警器MARK-Ⅳ—N的后備電池測試顯示電量低.儀表掌握箱外接線路及燃?xì)怆姶徘袛嚅y損壞。(二〕人員傷亡及機(jī)組、四周建筑物損壞狀況1、機(jī)組零部件及附屬系統(tǒng)損壞狀況裝的超速保護(hù)裝置、調(diào)速器、啟動氣安排閥、機(jī)身油位顯示器與曲軸箱的連接收線、底撬、臥軸箱體等零部件，以及啟動氣進(jìn)氣管線及閥、燃附屬系統(tǒng)損壞.2、四周建筑物損壞狀況設(shè)備裝置區(qū)廠棚、站場圍墻、油庫房、四周居民房屋等構(gòu)建筑物，造成其損壞。三、事故緣由分析(一)、飛輪解體緣由分析時(shí)，依據(jù)43＃飛輪碎塊落點(diǎn)位置，按拋物線原理理論計(jì)算飛輪的初始速度，在不考慮43＃飛輪碎塊突破飛輪護(hù)罩、撞擊廠棚鋼制橫梁、撞600r/min，但實(shí)際轉(zhuǎn)速應(yīng)大大高于本理論轉(zhuǎn)速。因此，此時(shí)飛輪的轉(zhuǎn)速已大大超過機(jī)組額定轉(zhuǎn)速(額定轉(zhuǎn)速，處于嚴(yán)峻超速狀態(tài)。2、以下因素均可能導(dǎo)致飛輪解體：A飛輪在高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動中的離心力超過了飛輪本身強(qiáng)度,導(dǎo)致飛輪強(qiáng)度較為薄弱的輪輻從危急截面處斷裂，進(jìn)而解體〔注:依據(jù)設(shè)計(jì)，該機(jī)組飛輪解體的最小轉(zhuǎn)速為；飛輪在高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動中,連結(jié)飛輪與曲軸飛輪軸頸的夾緊螺栓，在離心力作用下，抑制其預(yù)緊力，造成螺栓拉伸變形，飛輪與曲軸飛輪軸頸連接松動，導(dǎo)致飛輪與曲軸飛輪軸頸發(fā)生滑動位移(沿飛輪旋轉(zhuǎn)方向，飛輪輪轂鍵槽承受巨大的應(yīng)力集中，造成強(qiáng)度失效開裂；出來后進(jìn)一步比較分析.從現(xiàn)場損壞件分析認(rèn)為：飛輪解體是典型的強(qiáng)度失效破壞。〔二、飛輪飛車緣由分析等被損壞難以復(fù)原，燃?xì)廪D(zhuǎn)閥根本保持完整。依據(jù)現(xiàn)場查驗(yàn)狀況分析認(rèn)為：1、依據(jù)設(shè)計(jì)，該機(jī)組在正常負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)狀況下,轉(zhuǎn)閥開度為1/2；現(xiàn)80-90%,根本處于最大燃?xì)夤馕恢谩?、轉(zhuǎn)閥閥芯根本被卡死，搬動搖臂只能微動。轉(zhuǎn)閥搖臂是通過螺釘與轉(zhuǎn)閥閥芯端軸上的圓弧槽定位，可能造成搖臂在閥芯端軸面上轉(zhuǎn)很好地掌握轉(zhuǎn)閥開啟度大小。4＃壓縮機(jī)處于空載運(yùn)行階段，調(diào)速器無法有效掌握轉(zhuǎn)閥，造成掌握假象。轉(zhuǎn)閥失效?！踩w車失控緣由分析1、啟開工作原理420MPa(表壓)左右,啟動氣介質(zhì)為凈化自然氣。〔壓力2.0MPa左右進(jìn)入動力缸內(nèi)，啟動氣安排閥為兩只動力缸安排進(jìn)缸的挨次和氣量，兩缸的安排凸輪定位在臥軸上，由機(jī)組的曲軸齒輪傳動，相位差180°。在機(jī)組啟動過程中,缸頭卸壓閥處于關(guān)閉狀態(tài),啟動氣通過啟動球閥→啟動安排閥→缸頭單流閥→缸頭啟動安全閥進(jìn)入缸內(nèi)推動動力活塞做功,使機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)到達(dá)肯定轉(zhuǎn)速〔100r/min左右。這時(shí)飛輪內(nèi)側(cè)的啟動磁極拂過觸發(fā)線圈,產(chǎn)生足夠的感應(yīng)電動勢,此電動勢翻開機(jī)組點(diǎn)火系統(tǒng)的可控硅,使得由磁電機(jī)所產(chǎn)生的并儲存在點(diǎn)火系統(tǒng)的電容中的電能產(chǎn)生高壓電火花，點(diǎn)燃缸內(nèi)燃料與空氣的混合氣.這時(shí)缸內(nèi)的自然氣分運(yùn)動。隨著動力活塞由上止點(diǎn)向下止點(diǎn)運(yùn)動，排氣口翻開，這局部混合氣就排出動力缸外。2、燃燒工作原理40034～0083MPa(表壓).極產(chǎn)生的點(diǎn)火正時(shí)信號點(diǎn)燃缸內(nèi)混合氣，燃燒加劇(現(xiàn)場人員可以清楚聽出缸內(nèi)點(diǎn)火的聲音),轉(zhuǎn)速上升。此時(shí)，開啟燃?xì)馇蜷y向動力缸注入燃料氣,缸內(nèi)的點(diǎn)火就由運(yùn)轉(zhuǎn)磁極觸發(fā)產(chǎn)生的點(diǎn)火正時(shí)信號掌握〔啟動磁極產(chǎn)生的信號因電容中的電能已經(jīng)釋放而不再掌握點(diǎn)火氣猛烈、穩(wěn)定燃燒〔到達(dá)空燃比范圍)，壓縮機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。機(jī)組轉(zhuǎn)速的凹凸由進(jìn)入動力缸的燃料氣的氣量打算,氣量大則燃燒產(chǎn)生的壓力、溫度就越高,推動動力活塞的作用力就大,壓縮機(jī)組轉(zhuǎn)速就高；反之，氣量少則機(jī)組轉(zhuǎn)速就低。3、燃燒時(shí)缸內(nèi)爆發(fā)壓力0.034～0.083MPa(表壓)燃料氣在動1932729〔燃〕中快速平穩(wěn)地傳播，形成穩(wěn)定燃燒，燃燒產(chǎn)生高溫高壓從而推動動力活塞做功。動力缸內(nèi)的壓力在動力活塞上止點(diǎn)后2—3°左右到達(dá)最3.5MPa，在空負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)0.4-0。5MPa80％～90%2。4～2。7Nm3/min。4、內(nèi)漏的啟動氣進(jìn)入缸內(nèi)的時(shí)機(jī)：在動力活塞做功、排氣、掃氣的壓力到達(dá)能夠推動啟動安全閥開啟時(shí),在動力活塞掃氣沖程末到吸氣沖程開頭階段，啟動氣就進(jìn)入缸內(nèi)，成為額外的燃燒氣源，與自動吸入缸內(nèi)的空氣一起參與壓縮，并由火花塞點(diǎn)火燃燒〔點(diǎn)火電源未切斷在燃燒到達(dá)缸內(nèi)最大峰值壓力前后至排氣開頭階段,缸內(nèi)壓力較大,啟動氣進(jìn)缸內(nèi)的可能性較小。ZTY265壓縮機(jī)組的動力局部為二沖程貧然式發(fā)動機(jī),空燃比在1：18～1：16之間。從啟動氣管道進(jìn)入發(fā)動機(jī)的自然氣形成額外的燃料氣,雖然不能完全到達(dá)機(jī)組正常燃燒的空燃比比,但能夠參與燃燒,2場先后3名員工分別依據(jù)操作規(guī)程對燃料氣進(jìn)氣球閥、燃?xì)怆姶徘袛嗉辞袛嗳剂蠚庀到y(tǒng)進(jìn)入動力缸的自然氣。啟動氣管道內(nèi)的自然氣向缸內(nèi)供氣,并由運(yùn)轉(zhuǎn)磁極給出的點(diǎn)火定時(shí)信號,點(diǎn)燃從啟動氣管道進(jìn)入缸內(nèi)的的自然氣，所以壓縮機(jī)組連續(xù)維持高速運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài),未能夠?qū)崿F(xiàn)人為緊急停機(jī),導(dǎo)致壓縮機(jī)組轉(zhuǎn)速連續(xù)上升,最終導(dǎo)致壓縮機(jī)組飛車失控。、壓縮機(jī)飛輪質(zhì)量為1.1T，且大局部質(zhì)量分布在Φ1423的輪弧使全部切斷外來動力源,飛輪也將維持一段時(shí)間的飛車狀態(tài)備的損壞。5、飛輪飛車緣由由上分析,在燃料氣壓力肯定的條件下，當(dāng)調(diào)速燃?xì)廪D(zhuǎn)閥開度越大，80～90%的狀況下，機(jī)組能夠在很短的時(shí)間內(nèi)〔CED-430雙波浪流量計(jì)記錄卡片顯示數(shù)據(jù)分析缺乏1分鐘〕飛速提高到達(dá)或超過機(jī)組額定轉(zhuǎn)速〔4#機(jī)組額定轉(zhuǎn)速，停機(jī)保護(hù)轉(zhuǎn)速0，導(dǎo)致飛輪飛車。動機(jī)氣缸，成為連續(xù)燃燒的意外氣源，支撐飛車的惡性進(jìn)展。三、對事故性質(zhì)的生疏14#壓縮機(jī)組的飛輪的解體是飛車造成的強(qiáng)度失效破壞.2、燃料氣轉(zhuǎn)閥特別卡死和啟動氣進(jìn)氣球閥內(nèi)漏致使啟動自然氣進(jìn)入氣缸等狀況都被外表現(xiàn)象掩蓋，操作人員難以識別和準(zhǔn)時(shí)排解。2、在儀表掌握系統(tǒng)、自然氣燃?xì)庀到y(tǒng)和啟動系統(tǒng)的多個(gè)環(huán)節(jié)和零掌握均失效。因此，Z265-4＃壓縮機(jī)的飛輪解體致使員工死亡是一次機(jī)械事故。四、建議1、機(jī)械事故的設(shè)備制造單位及使用單位應(yīng)認(rèn)真總結(jié)事故教訓(xùn)，準(zhǔn)時(shí)似的問題，并準(zhǔn)時(shí)予以整改。2、完善壓縮機(jī)操作說明書、操作維護(hù)規(guī)程，強(qiáng)化對發(fā)生氣械事故和校驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)的制定及執(zhí)行，確保設(shè)備的