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乌鲁木齐石油化工总厂热电厂3号汽轮发电机组“2.25”特别重大事故详细原因分析

一、事故经过
1999年2月25日,乌石化热电厂汽机车间主任薛良、副主任顾宗军与汽机车间15名工人当班,其中3号汽机组由司机曹磊、副司机黄汉添和马新俊值班。
  凌晨1时37分48秒,3号发电机——变压器组发生污闪,使3号发电机组跳闸,3号机组电功率从41MW甩到零。汽轮机抽汽逆止阀水压联锁保护动作,各段抽汽逆止阀关闭。转速飞升到3159r/min后下降。曹磊令黄汉添到现场确认自动主汽门是否关闭,并确认转速。后又令马新俊启动交流润滑油泵检查。薛良赶到3号机机头,看到黄汉添在调整同步器。薛良检查机组振动正常,自动主汽门和调速汽门关闭,转速2960r/min,认为是污闪造成机组甩负荷,就命令黄汉添复位调压器,自己去复位同步器。由办公室赶至3号机控制室的顾宗军,在看到3号控制屏光字牌后(3号机控制盘上光字牌显示“发电机差动保护动作”和“自动主汽门关闭”),向曹磊询问有关情况,同意维持空转、开启主汽门,并将汽机热工联锁保护总开关切至“退除”位置。随后顾宗军又赶到3号机机头,看到黄汉添正在退中压调压器,就令黄汉添去复位低压调压器,自己则复位中压调压器。黄汉添在复位低压调压器时,出现机组加速,机头颤动,汽轮机声音越来越大等异常情况(事后调查证实是由于低压抽汽逆止阀不起作用,造成外管网蒸汽倒流引起汽轮机超速的)。薛良看到机组转速上升到3300r/min时,立即手打危急遮断器按钮,关闭自动主汽门,同时将同步器复位,但机组转速仍继续上升。薛良和马新俊又数次手打危急遮断器按钮,但转速依然飞速上升,在转速达到3800r/min时,薛良下令撤离,马新俊在撤退中,看见的转速为4500r/min 。
约1时40分左右,3号机组发生超速飞车。随即—声巨响,机组中部有物体飞出,保温棉渣四处散落,汽机下方及冷油器处起火。乌石化和热电厂领导迅速赶至现场组织事故抢险,并采取紧急措施对热电厂的运行设备和系统进行隔离。于凌晨4:20将火扑灭,此时,汽轮机本体仍继续向外喷出大量蒸汽,当将1.27MPa抽汽外网的电动门关闭后,蒸汽喷射随即停止。
  二、事故原因
  (一)1.27MPa抽汽逆止阀阀碟铰制孔螺栓断裂使阀碟脱落,抽汽逆止阀无法关闭,是机组超速飞车的主要直接原因。
  (二)运行人员在发电机差动保护动作后,应先关闭抽汽电动门后解列调压器,但依据制造厂资料编制的规程有关条款模糊不清,未明确上述操作的先后顺序,造成关闭抽汽电动门和解列调压器的无序操作,是机组超速飞车的次要直接原因。    
  (三)在事故处理中,司机曹磊在关闭抽汽电动门时没有确认阀门关闭情况,低压抽汽系统实际处于开启状态,使之与阀碟脱落的低压蒸汽逆止阀形成通道,是1.27MPa抽汽倒流飞车的间接原因。
  三、事故原因分析
  为分析原因,调查组反复多次进行了以下工作:1、现场观测、取证;2、查阅和分析原始记录、数据和资料;3.对事故当事人进行询问和笔录;4.解体设备;5.对关键设备和电汽机热工保护系统进行试验和测试;6。综合分析讨论。结果如下:
  (一)通过对事故当事人的调查表明,3号机超速飞车是发生在复位低压调压器时。根据对1.27MPa抽汽逆止阀解体检查和鉴定结果证实:抽汽逆止阀铰制孔螺栓断裂,阀碟脱落,致使该逆止阀无法关闭。证实3号机超速飞车是由于逆止阀无法关闭,造成1.27MPa蒸汽倒汽引起。
1.机组在保护动作后,自动主汽门、调速汽门关闭,转速升到3159r/rain后,最低转速降至2827r/min,历时约3分钟,这说明自动主汽门、调速汽门是严密的,该柳调节系统动作正常。
  2.发电机差动保护动作,机组转速上升到3159r/min,后降至最低时2827r/min;机组挂闸,开启自动主汽门,此时同步器在15.6mm,高压调速汽门没有开启,解列调压器,转速飞升到3300r/min;打闸后,自动主汽门关闭,转速仍继续上升,最后可视转速为4500r/min;经现场确认:自动主汽门和高压调速汽门关闭严密。说明主汽系统对机组超速没有影响。
  3.通过现场设备解体检查确定:4.02MPa抽汽逆止阀严密。4.02MPa蒸汽无法通过中压抽汽管道返汽至汽轮机。其它各段抽汽逆止阀经检查和鉴定均关闭严密。
 (二)运行人员在发电机差动保护动作自动主汽门关闭后,未先确认抽汽电动门关闭就解列调压器,中压调速汽门和低压旋转隔板开启,因低压抽汽逆止阀无法关闭,致使1.27MPa抽汽倒汽至低压缸中造成机组超速飞车。
1.乌石化热电厂标准化委员会发布的((CC50--8.83/4.02/1.27型汽轮机运行规程》规定,发电机差动保护动作,发电机故障跳闸和汽轮机保护动作时,应依照7.12款7.12.2条执行,按故障停机处理。故障停机处理步骤依照7.1.3款执行。该7.1.3.7规定:停止调整抽汽,关闭供汽门,解到列、低调压器。
2.乌石化热电厂标准化委员会发布的((CC50--8.83/4.02/1.27型汽轮机启动运行规程》规定,汽轮发电机组负荷甩到零以后,调节系统不能维持空负荷运行,危急遮断器动作时,应依照7.10.1款7.10.1.2条中d项执行,解列中、低压调压器、关闭供汽门。此时,汽轮发电机组的状况与发电机差动保护动作后汽轮发电机组的状况完全相同,但((CC50--8.83/4.02/1.27型汽轮机运行规程》中的处理规程却与之相抵触.
3.哈尔滨汽轮机有限责任公司为乌石化热电厂提供的((CC50--8.83/4.02/1.27型汽轮机运行维护说明书//112.003.SM》,对关闭供热门和解列中、低压调压器这两项操作的顺序未做出说明。
4.当发电机差动保护动作、发电机出口油开关跳闸时,电磁解脱阀动作,危急遮断滑阀动作,泄去自动关闭器油,自动主汽门关闭。综合滑阀NO.1下一次脉动油泄去,增大高、中、低压油动机错油门下三路二次脉动油的泄油口。同时,由于发电机出口油开关跳闸,超速限制滑阀动作,直接泄去高、中、低压油动机错油门下三路二次脉动油使高、中、低压油动机加速关闭,以防止甩负荷时机组动态超速过大,使机组能可靠地维持空转。超速限制滑阀动作约三秒后自动恢复原位。与此同时,调压器切除阀也接受油开关跳闸信号而动作,泄去NO.2、NO.3综合滑阀下脉冲油压,使其落至下止点,从而增大高压油动机滑阀下脉冲油排油口,高压油动机得以迅速关闭,有效地消除了调压器在甩负荷时出现的反调作用。但同时也减少了低压油动机下二次脉动油的泄油口和上述综合滑阀NO.1增大低压油动机错油门下二次脉冲油的泄油口的作用恰好相反。然而,哈尔滨汽轮机有限责任公司提供的((CC50--8.83/4.02/1.27型汽轮机调节保安系统说明书//112.002.SM》未对此做出说明,导致无法对低压旋转隔转板此时的启闭状态进行确认,给使用单位乌石化热电厂的有关人员判定上述情况下低压旋转隔板的启闭状态造成困难,在编制该型汽轮机运行规程中针对上述情况进行事故处理的有关条款时,误认为低压旋转隔板处于开启状态,因而无需对关闭电动抽汽门和解列调压器这两项操作规定先后顺序,给编制该型汽轮机运行规程造成误导。当发电机甩负荷时,汽轮机调节系统不能维持空负荷运行,危急遮断器动作时,也存在同样的问题。
5.乌石化热电厂标准化委员会在编写发布((CC50--8.83/4.02/1.27型汽轮机运行规程》时,编写、审核和批准等有关人员未就哈尔滨汽轮机有限责任公司提供的((CC50—8.83/4.02/1.27型汽轮机启动维护说明书//112.003.SM》和《CC50---8.83/4.02/1.27型汽轮机调节保安系统说明书//112.002.SM》上述内容向哈尔滨汽轮机有限责任公司提出疑义。
(三)3号机低压抽汽逆止阀因铰制孔螺栓断裂阀碟脱落,使1.27MPa外网蒸汽通过低压抽汽管道返到低压缸中,这是导致机组超速飞车的主要直接原因。在中低压调压器复位后,即机组在纯凝工况下,手打危急遮断器时,只能使自动主汽门和高压调速汽门关闭,中压调速汽门和低压旋转隔板不能关闭,无法将返汽量限制至最小,因而不能避免机组超速飞车。
(四)司机曹磊在出现“发电机差动保护动作”和“自动主汽门关闭”信号后,进行停机操作。在DCS画面上关闭各段抽汽电动门,但没有对电动门关闭情况进行确认,使1.27MPa蒸汽倒流至汽轮机低压缸成为可能(实际事故中1.27MPa抽汽三个电动门均在开启状态)。
(五)副司机黄汉添没有准确地向汽机车间主任薛良反映机组的真实情况。
(六)汽机车间主任薛良和运行副主任顾宗军在事故发生时及时赶到现场是尽职尽责的行为。但违章代替司机与副司机操作,造成关闭抽汽电动门和解列调压器的无序操作。
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