1 前言
水電站設備設施淹沒事故在水電站發生的事故中占有較大比例,如果在此類事故中人員處理不及時不完全,則將進一步發展為水淹廠房的重大事故,那將對水電站仍至社會帶來巨大的經濟損失和社會影響。因此除了在汛期要加強對大壩、水工建筑、廠房等重點部位的監測和巡視,還要保證設備良好、電源可靠,由于水電站運行的特殊性,在任何時候也必須注意防止由于設備部件腐蝕、設備材質、設備缺陷等原因造成的水淹廠房事件的發生。
2 事故舉例
2. 1 主閥鎖錠間隙過大引起的淹沒事故
2. 1. 1 事故經過
某電站共三臺機組,其中#1 機正在進行大修作業,#1 機蝸殼進人口及尾水管進人口打開,#1 機尾水閘門落下,#1 機主閥在全關位置。另兩臺機正常并網發電運行。
因#1 機主閥接力器活塞串油現象比較嚴重,故決定在#1 機組檢修期間由廠家人員對#1 機主閥接力器進行處理,首先廠家人員將#1 機主閥接力器基礎固定螺栓旋松,然后開始用拆卸#1 機主閥接力器與主閥活門拐臂連接銷釘,銷釘折出一邊時,發現主閥活門漏水量有所增加,將 1 機主閥接力器與主閥活門拐臂連接銷釘完全撥出( 誤以為此時主閥主閥鎖錠處于全落位置,主閥活門不可能被沖開) ,但在該銷釘敲出瞬間,#1 機主閥漏水量猛增。
中控運行值班人員在工業電視器中發現#1 機蝸殼人孔大量冒水,隨即接到維護班人員報告#1 機主閥大量漏水,水位快速上漲到水輪機層。
運行值班員按下#2、#3 機緊急停機按鈕停機。立即斷開線路開關,全廠失電,啟動廠房柴油發電機。通知維護班人員提#1 機組尾水閘門,進行排水。
廠房水位趨于穩定,約低于水輪機層 80 厘米。經過 113 個小時緊張的作業,搶修工作結束,2 機、#3 機與系統并網運行正常。
2. 1. 2 事故原因分析
事故后對#1 機主閥活門檢查發現#1 機主閥活門已處于過關位置,主閥鎖錠桿與鎖錠孔單邊存在約 1mm 的間隙,對主閥活門限位及防止轉動存在一定誤差。該類型主閥為了保證可靠關閉,設計為在水壓的作用下就有一定的偏關力矩。當接力器未拆卸時,水壓作用到活門的關閉力被接力器活塞全關位置所限制,主閥活門剛好位于全關位置,主閥活門水密封正常,當主閥接力器與主閥活門拐臂連接銷釘完全拆出時,由于主閥鎖錠桿與鎖錠孔單邊存在約 1mm 的間隙,且主閥流道內無其它的防過關裝置,因而在水壓力作用下主閥活門即出現過關現象,活門與閥體之間出現最大約 5mm 間隙,在 0. 8MPa 的水壓作用下出現大量漏水。鎖錠裝置存在缺陷是本次水淹廠房的重要原因。
#1 機蝸殼進人孔、尾水管進人孔已打開,且轉輪已吊出機坑,但進水口閘門未落下的情況下,進行#1 機主閥接力器拆卸檢修,且未采取其他強制固定的措施防止主閥轉動。違章作業、安全措施不全是造成本次事件的主要原因。
2. 1. 3 處理措施
消除主閥系統存在的隱患。聯系廠家加裝活門過關機械限位裝置; 對主閥鎖錠裝置進行改造,更換拐臂內的銅套,使之配合緊密但又動作可靠,防止主閥鎖錠松動和變位。并定期對主閥鎖錠裝置進行維護檢查。主閥及其輔助機構的進行檢修工作時,應落下進水口、尾水閘門,完全隔絕來水。機組檢修時開蝸殼進人孔及尾水進人口前應將主閥活門拐臂完全固定使之不能轉動。
2. 2 檢修排水系統閥門故障引起的淹沒故障
2. 2. 1 故障經過
某燈泡灌流式電站機組的檢修排水系統采用間接排水方式,機組檢修時前流道、后流道的積水通過 Ф300 管道排至排水廊道( 由 Ф300蝶閥控制) ,經過排水廊道引至檢修集水井,再用兩臺深井排水泵抽水至下游。
該機組投產運行后第一次進行小修工作,運行人員進行檢修排水工作,運行人員全開機組流量排水閥,兩臺深井泵手動啟動抽水正常,檢修集水井水位逐漸升高。約三分鐘后運行人員決定關閉前流量排水閥,關閉過程中發現蝶閥操作手輪突然失去力矩變的異常輕松,蝶閥操作手輪可以連續旋轉但排水管出水不變,即判斷蝶閥出現故障已無法正常關閉,檢修集水井水位繼續上升?,F場維護人員將蝶閥渦輪操作機構全部折除,待蝶閥閥桿和渦輪操作機構脫開后,維護人員迅速用管鉗卡住蝶閥閥桿,將蝶閥全關,廠房廊道層積水迅速退去。
2. 2. 2 故障原因分析
Ф300 蝶閥通過轉動操作手輪,帶動操作桿旋轉,操作桿通過一個約 4MM 銷釘帶動渦輪旋轉,渦輪旋轉傳給固定于蝶閥閥桿上的半圓形齒輪,帶動 Ф300 蝶閥的開、啟動作,蝶閥操作桿上銷釘偏小及材質不過關,使得在關閉蝶閥時銷釘折斷,使前流道排水蝶閥失去控制從而引起這次故障。
進水口閘門密封性能較差,漏水過大也是這次故障的一個原因之一。
2. 2. 3 處理措施
將流道排水蝶閥更換成不銹鋼閘閥,且在排水管出口處再增設一不銹鋼閘閥,互為備用防止類似情況的再次發生。正常排水時流道排水閥應緩慢開啟,保證一臺排水泵啟動時檢修集水井水位不升高,盡量做到略微下降。
3 容易發生淹沒事故的部位與預防措施
3. 1 主軸密封
主軸密封漏水是每一個水電站都無法回避的問題,由于主軸密封漏水嚴重引起的水導軸承、頂蓋淹沒事故較為常見。在運行中必須加強對主軸密封的監測與維護,主軸密封水壓應正常,應裝設主軸密封水壓過低故障保警裝置。同時水車室安裝工業電視及水位報警裝置,以便及時發現缺陷。
3. 2 供排水系統進出水管道及閥門等設備
例如鋼管取水口與冷卻水第一道閥門之問的管段,檢修泵、滲漏泵出水管閥門后管路,一旦發生嚴重漏水,很難及時進行堵漏處理。應對這些重點部位加強檢查、維護,定期用測厚儀對管路及附件的壁厚進行測量,發現問題及時處理。如果有更換這些管道、部件應盡量采用不銹鋼等耐腐蝕、強度高的材料和結構,投資增加不多,但對今后水電站的長期安全運行會有很大好處。
3. 3 真空破壞閥
由于真空破壞閥裝設在水車室,通過管路與水輪機流道的水流直接接觸,緊急停機時動作補氣,破壞轉輪室內真空,防止出現抬機現象,檢修維護人員應定期對其監測、維護。設計時應選擇耐腐蝕、強度高的材料和結構,以防止由于真空破壞閥零件腐蝕、松動、斷裂等引起的故障。
3. 4 主閥壓差繼電器前閥門及管道
主閥壓差繼電器前閥門小閘閥,前管路一般也無縫鋼管,因該閥門平時幾乎沒有操作,只有當處理主閥壓差斷電器時才關閉,從而容易忽視該閥門及其管路的腐蝕情況,雖然該閥門滲漏不至于產生重大損失,但處理起來非常麻煩,只有全廠停水才能處理。有條件應采用耐腐蝕、強度高的不銹鋼閘閥。
4 結語
主閥、真空破壞閥、頂蓋、技術供排水系統、蝸殼和尾水進人孔等過流設備,由于結構相對簡單,其安全可靠性容易被忽視,但是一旦出現腐蝕穿孔、松動等機械故障,往往引起廠房機組設備的嚴重淹沒事故。水電站水淹后恢復工作難度非常大,經濟損失更難以估量。因此,在設計、材料選擇和運行維護等方面應加以足夠重視,同時現場人員應加強各類預案的學習和管理,充分了解各設備的內部結構以及操作方法,以避免類似事故發生。