一起意想不到的發(fā)電機漏氫起火非停事故

1、一起意想不到的發(fā)電機漏氫起火非停事故某公司 1 號 660MW配套汽輪發(fā)電機組，發(fā)電機為QFSN-660-2-22型隱極式、二極、三相同步汽輪發(fā)電機，采用水、氫、氫冷卻方式。發(fā)電機密封油系統(tǒng)密封瓦采用單流環(huán)形式，系統(tǒng)由2 臺交流主油泵、1 臺直流事故油泵、密封油回油擴大槽、浮子油箱、空氣抽出槽、排煙風機、壓差調節(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)過及原因分析（ 1 ）事故經(jīng)過8 月25 日13:30 ，1 號機負荷升至 660MW ，機組運行參數(shù)穩(wěn)定，氫壓436kPa ，發(fā)電機密封油系統(tǒng)運行正常，氫油差壓83kPa 。 14 ： 15 ， 1 號機組光字報警

2、 “發(fā)電機漏氫 ”，發(fā)電機汽端、 勵端回油漏氫含量點由零迅速上升到 3.9% ，達到報警值報警。發(fā)電機氫氣壓快速下降，汽機房13.7m發(fā)電機汽端和勵端出現(xiàn)明火，密封油防爆風機排煙口也出現(xiàn)明火，運行人員立即破壞真空停機，并對發(fā)電機緊急排氫, 發(fā)電機氫壓降至48kPa左右后進行充CO2置換，經(jīng)現(xiàn)場人員撲救，發(fā)電機兩端明火撲滅。由于及時發(fā)現(xiàn)，采取措施得當，本次事故只燒損了部分熱工電纜及測量探頭，未造成汽輪機油系統(tǒng)著火以及氫氣系統(tǒng)爆炸的重大設備損壞事故。（ 2 ）發(fā)電機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位卡死，浮子油箱處 “油封 ”破壞，造成發(fā)電機內(nèi)氫氣從回油擴大槽大量漏至空氣抽

3、出槽。由于漏氫量較大，防爆風機來不及將氫排出，空氣抽出槽內(nèi)氫氣通過兩端回油管道返回至發(fā)電機汽、勵兩端，再通過發(fā)電機大端蓋從軸端外漏，同時造成7 ，8號瓦回油不暢，大量氫氣攜帶潤滑油回油從發(fā)電機大端蓋噴出，最終造成7，8 號瓦處氫氣及潤滑油外漏。發(fā)電機大量漏氫路徑見圖1 。圖 1發(fā)電機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氫氧站設計規(guī)范要求，在管道中“氫氣工作壓力為 0.1 1.6MPa ，在不銹鋼管中最大流速可為25m/s”。計算該1 號機組漏氫停機事故期間發(fā)電機漏氫速率，部分時段漏氫速率達到約25m 3/min ，換算為

4、密封油防爆風機排煙口最大氫氣流速可達150m/s，大幅超過了國標規(guī)定的氫氣安全流速?？梢婎~定氫壓運行的發(fā)電機組浮子油箱處油封破壞后，如果此時浮球閥卡在較大開度時，發(fā)生氫氣著火、爆炸幾乎是不可避免的，遇到此類事故必須立即打閘停機。2. 密封油浮子油箱浮球閥卡澀原因分析事故發(fā)生后，對密封油浮子油箱浮球閥進行了檢查，發(fā)現(xiàn)浮球閥卡死在開位，手搖不動，檢查閥體內(nèi)未發(fā)現(xiàn)異物，閥芯橡膠密封圈完好。閥芯導向和閥蓋導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)場運行人員了解得知，該1 號機組浮子油箱浮球閥故障前，油箱有周期性異音，同時伴有浮子油箱油位周期性波動，油位上、下波

5、動幅度最大時可達30mm 。與密封油系統(tǒng)完全相同配置的2號機組對比，2 號機組密封油浮子油箱無異音，油箱油位只有幾個毫米的小幅波動。 2015年 3 月，利用 1， 2 號機組同時停備的機會對兩臺機組浮子油箱浮球閥解體，經(jīng)對比后發(fā)現(xiàn)，浮球閥在關鍵部位存在明顯差異，從而判斷造成 1 號機組浮球閥卡澀的主要原因有下幾點：（ 1 ）浮球閥制造工藝存在不足該 1 號機組密封油浮子油箱浮球閥閥芯材質為不銹鋼，經(jīng)對比2號機組浮球閥發(fā)現(xiàn)，閥體內(nèi)孔與閥芯結合面有一層厚度約5mm的銅質內(nèi)襯套，由于單油環(huán)密封油系統(tǒng)浮子油箱浮球閥長期處于頻繁調整狀態(tài)，閥芯與閥體內(nèi)孔處金屬表面頻繁發(fā)生碰磨，而銅質地較軟，可有效地保護

6、閥體及閥芯。該 1 號機組浮球閥閥體內(nèi)孔與閥芯表面材質相同，均為不銹鋼材質，相同硬度的金屬長期反復碰磨，必然造成閥芯表面磨損，最終造成浮球閥在全開位卡澀，是引發(fā)該 1 號發(fā)電機大量漏氫停機的主要原因。（ 2 ）機組安裝及大修后，對密封油系統(tǒng)回油管路大流量沖洗不徹底查看機組近3 年汽輪機潤滑油、發(fā)電機密封油油質監(jiān)測報告，未出現(xiàn)過油質超標現(xiàn)象。同時該機組密封油供油管路設置20 目的濾網(wǎng)，可見固體雜質不是來自密封油供油系統(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自7 ，8 瓦潤滑油回油，來自密封瓦安裝以及發(fā)電機內(nèi)、外端蓋安裝后的密封膠以及發(fā)電機外端蓋，機組安裝及大修后對密

7、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)部密封油進油口布置不合理在密封油浮子油箱內(nèi)部檢查過程中還發(fā)現(xiàn)，該1 號機組浮子油箱密封油進油口布置不合理，油箱進油口正對浮球閥球體，密封油系統(tǒng)運行期間油流對浮球閥造成連續(xù)沖擊力，此沖擊力方向垂直于閥芯活動方向，增大了閥芯與閥體間的摩擦，從而加快了閥芯的磨損。對比 Alstom公司設計的密封油浮子油箱內(nèi)部設計可發(fā)現(xiàn)，Alstom公司在回油口裝設了擋油板，有效避免了密封油進油對浮球閥造成的沖擊。3. 防止浮子油箱浮球閥卡澀及異常擴大的運行措施發(fā)電機單油環(huán)密封油系統(tǒng)浮子油箱浮球閥卡澀，將造成發(fā)電機進油或發(fā)

8、電機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)改造升級未完成之前，為了指導運行人員及時發(fā)現(xiàn)密封油浮球閥運行中出現(xiàn)的異常，防止浮子油箱浮球閥卡澀造成事故擴大，可采取以下措施：（ 1 ）重點做好密封油浮子油箱浮球閥選型及日常維護，保證密封油系統(tǒng)關鍵閥門可靠運行。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，浮球閥發(fā)生卡澀必然引起發(fā)電機大量進油或大量漏氫的嚴重后果，此類閥門在選型、檢修維護、日常運行均需要重點對待，發(fā)現(xiàn)不符合規(guī)范的閥門應盡早更換，選擇使用可靠性高、不易發(fā)生卡澀的閥門是防止重大事故發(fā)生的關鍵。（ 2 ）加強點檢定修維護管理。重視發(fā)電機密封油系統(tǒng)、密

9、封瓦等部件安裝、檢修后，對發(fā)電機軸承潤滑油、發(fā)電機密封油回油系統(tǒng)死角的清理，做好密封油進、回油系統(tǒng)的大流量沖洗，避免系統(tǒng)大量遺留雜質造成浮球閥卡澀。逢機組停備要對浮子油箱浮球進行檢查。逢機組檢修，應對密封油系統(tǒng)真空油箱、浮子油箱、空氣抽出槽、濾網(wǎng)等進行檢查和清理（ 3 ）加強油質監(jiān)督管理。定期檢驗汽輪機潤滑油、密封油供油，保證回油系統(tǒng)油質合格。（ 4）針對密封油浮子油箱浮球閥運行期間有異音或浮子油箱液位有較大波動的機組，建議對密封油浮子油箱出口門進行節(jié)流，避免重大異常發(fā)生。通過該 1 號發(fā)電機大量漏氫案例可以發(fā)現(xiàn)，浮子油箱“油封 ”破壞后，發(fā)電機漏氫速度非常快，甚至超過了事故排氫閥全開后的排氫

10、速度。為避免浮球閥再次在全開位卡澀造成大量漏氫，現(xiàn)場進行了以下試驗：發(fā)電機額定氫壓、密封油氫油差壓狀態(tài)下，將密封油浮子油箱出口門逐漸關小，關小至約 10% 開度時，浮球閥調整仍能滿足正常運行需要并有一定余量。試驗說明浮球閥本身設計考慮了發(fā)電機各種氫（風）壓工況下，不同密封回油差壓下浮球閥的調整能力。而機組正常運行期間，發(fā)電機風壓基本維在持430 450kPa ，因此機組正常運行期間，可對密封油浮子油箱出口門進行適當節(jié)流，可有效避免浮球閥在全開位卡澀情況下發(fā)電機氫氣大量溢出，有效避免瞬間氫氣漏氫量過大造成氫氣著火，為運行人員進行事故處理爭取時間。但在節(jié)流方式下運行時，應注意在發(fā)電機風壓非額定情況下需進行跟蹤調整。（ 5）在密封油浮子油箱上裝設可以遠程監(jiān)視的液位計，設置發(fā)電機漏氫速率大光字報警，為運行人員提供判斷浮子油箱異常的可靠依據(jù)。同時定期進行浮子油箱浮球閥液位擾動試驗，驗證浮球閥在變工況下的調整能力。（ 6）針對單油環(huán)密封油系統(tǒng)浮子油箱存在的安全隱患，定期開展培訓、演練和總結。4. 結論密封油系統(tǒng)真空油箱、浮子油箱等浮球閥因布置在油箱內(nèi)部，機組運行期間容易忽視其重要性，但從