1、对轮螺栓断裂,机房大量进水【简述】2006 年 03 月 06 日 17 时 45 分,某水发电厂 4 号机组(型号为GZ (B34) -WP-640, 由日本富士电机公司和中国富春江机电设备总厂制造,于 1998 年 9 月 25 日投产) 。因水轮机主轴与转轮连接螺栓(M90,18 条,材质 3Cr13)运行中有 12 条断裂,造成转轮体与内导水锥接触摩擦,内导环与内导水锥把合螺栓(M20,48 条,普通碳钢) 、销钉剪断,水流从螺栓孔喷出,经水轮机竖井进入94.1m 层廊道,造成检修排水泵、渗漏排水泵、高压顶起油泵、调速器及电源盘等被淹。【事故经过】 事故前工况:2、 4、 6 号机组并
2、网运行, 分别带 30.0MW、 20.0MW、30.0MW 负荷;1、3、5 号在停机备用状态。2006 年 03 月 06 日 17 时 45 分,中控室振动很大,发出“轰轰”响声,监控画面各台机组负荷正常, 值长令值班员现场检查情况, 调节 4 号机组负荷,感觉声音有明显变化,这时一位现场作业人员到中控室报告厂房有大量漏水,值班员报告94.1m 层冒水点在 4 号机水轮机竖井。17 时 53 分,值长发出 4 号机停机令。17 时 54 分,4 号机停。92.1m 层渗漏排水泵自动启动排水。启动两台深井泵抽水。18 时 02 分,渗漏集水井水位高报警,由于漏水量大,两台深井泵抽水不及,联
3、系中调将 2、6 号机组退出运行。现场切除有关水泵、电机、控制柜等电源,做安全隔离措施。临时组织安装 4 台排水泵加强抽水,同时做好局部堵水准备等工作。18 时 50 分,尾水闸门关闭完毕,20 时 13 分,上游闸门关闭完毕。03 月 07 日 02 时,水位在100.8m 高程停止上涨。18 时,水全部抽干。03 月 08 日 23 时 58 分,5 号机组并网运行。03 月 11 日 08 时 40 分,6 号机组并网运行。03 月 12 日 07 时 40 分,2 号机组并网运行。03 月 09 日,抽干 4 号机流道水后,检查发现水轮机主轴与转轮联接螺栓(M90,18 根,材质 3C
4、r13)有 12 根断裂,其中脱落 5 根,在流道现场找到 3 根,2 根已找不到, 找到的脱落螺栓已有明显的弯曲,螺杆和螺帽有较多和较深的挤压变形痕迹,其中 3 根螺栓的断口已磨平;内导水锥从分瓣处断裂变形,散落在流道内;水轮机检修密封、主轴密封支撑板变形损坏;转轮叶片进水边、止漏环等有不同程度的被刮痕迹。经过 38 天的艰苦努力,04 月 13 日 14 时 21 分,4 号机组并网运行。【原因分析】1. 经电力试验研究院对失效螺栓材料力学性能、 化学元素及金相组织的试验和分析,并结合失效螺栓的宏观断口检查分析及相关设计资料的审查, 认为螺栓设计未考虑疲劳强度和螺栓材料力学性能不合格,导致
5、 4 号机组水轮机与主轴连接螺栓疲劳断裂,是造成此次事故的直接原因。2. 螺栓断裂后,和主轴密封板的分瓣连接部位相互撞击,脱出螺孔,同时主轴密封板及与其连接的主轴密封零部件受损脱落、卡阻、撞击检修密封支撑环、检修密封、内导水锥,使它们的连接螺栓及销钉在结合面折断,水轮机主轴密封失效, 水从内导水锥与内导环结合面的 48 个螺栓孔 (M20)和 4 个销钉孔(16)大量喷出(流量:1099 m3/h) ,经水轮机竖井进入94.1m 层廊道,造成94.1m 层廊道的渗漏,是造成此次事故的直接原因。3. 厂房排水系统设计时只考虑厂房、机组正常状态下的漏水,对事故大量漏水未作考虑,设计标准偏低,厂房设
6、计排水能力为 260 m3/h,只能满足正常情况下厂房内的渗漏水, 在事故大量漏水情况下, 排水能力明显不足。设计上机组流道进水口没有快速闸门,现有闸门紧急操作需要 2 小时,不能快速关闭闸门,是造成此次事故的间接原因。4. 由于安装质量问题,尾水闸门存在后仰现象(投运后存在的问题,多次组织专家分析解决,但由于是施工安装遗留问题,较难彻底解决) ,导致关闭不严密,是造成此次事故的间接原因。5. 应急预案对厂房意外进水量估计不足,设防标准偏低,发生大流量漏水时不能应对,显现出编制的应急预案没有考虑各种可能发生的事件,评估不足,是造成此次事故的间接原因。【防范措施】1. 加强技术监控的深度和广度。对金属结构进行一次全面的统计、检查、检测、分析、处理,有关项目列入检修项目。系统的分析机组的状况,确定各机组的大修时间间隔和项目,加强对各机组设备质量的监督。2. 加强对重要金属部件的金属监督,更换同材质的 5、6 号机组螺栓,加强对 1、2、3 号机组螺栓的检查,并将定期检验列入检修规程。3. 核算厂房意外进水量和现有水泵抽排水能力, 对厂房排水系统进行改造。对提高闸门关闭速度进行调究。解决尾水
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