2015年6月11日20点11分许,位于海盐县沈荡镇工业园区的浙江恒洋热电有限公司汽轮机厂房内2号汽轮机设备爆炸引发厂房内发生重大火灾,接到报警后,消防人员迅速赶赴现场奋力扑救将大火扑灭。

2015年6月12日海盐县安全生产监督管理局牵头组织了事故调查组,开展事故现场查勘和人员访谈,了解事故发生、现场施救和企业损失情况。

企业概况

浙江恒洋热电有限公司于 2003 年 12 月注册成立,由中达联合控股集团有限公司和嘉兴大洋纸业股份有限公司共同投资组建,位于海盐县沈荡镇开发区,是一家热电联产股份制企业,其主要产品:热能、发电、硫酸铵。恒洋热电联产项目是一座区域性的公用热电厂,采用高效率、低污染的循环流化床锅炉集中供热。项目建设规模为四台130t/h 次高温次高压循环流化床锅炉、一台 24.5MW 抽凝式汽轮机组和三台 12MW 背压式汽轮机组及相应配套设施,形成年发电量
32000 万 KWh,年供热大于 280 万吨的生产能力,供热管网设计供热能力 456t/h,出口母管蒸汽压力 0.98MPa、温度 300℃;供热覆盖区域为沈荡、于城、百步、武原镇西片、西塘桥西片及南湖区余新镇、凤桥镇南片等区域,蒸汽管网分东、西、南管线及凤桥支线,现有 200 家左右用户接入蒸汽管网,实现了集中供热,替代传统小锅炉。

 

设备简介

发生事故的 2 号汽轮机是青岛捷能汽轮机股份有限公司 2004 年制造的 C25‐4.90/0.981(470℃),次高温次高压、单缸、抽汽凝汽式汽轮机,与东风厂制造的两台 QF2‐30‐2A 发电机配套使用。汽轮机本体主要由静子和转子部分组成,静子部分的汽缸为单缸结构,由前、中、后缸三部分组成,前缸采用合金铸钢,中缸采用铸钢,后缸采用钢板焊接式结构,通过垂直中分面连接成一体。主汽门、高压调节汽阀蒸汽室与汽缸为一体,新蒸汽从两侧主汽门直接进入高压调节汽阀蒸汽室内,为防止主汽门阀杆下涩,主汽门阀杆可作活动试验。汽缸下部有工业抽汽口和加热器用回热抽汽口,汽缸排汽室通过排汽接管与凝汽器刚性连接。转子部分采用套装型式,叶轮及联轴器套装在转子上,共有 13 级动叶,其中一级双列调节级、一级单列调节级、11 级压力级(其中包括三级扭叶级)。转子通过刚性联轴器与发电机转子连接,转子前端装有主油泵叶轮。机组前轴承箱装有推力轴承前轴承、主油泵、调节滑阀、保安装置、油动机等。后轴承箱装有汽轮机后轴承、发电机前轴承、盘车装置、联轴器护罩等。

本机组采用的是数字电液调节系统(DEH)。主要由数字式调节器、电液转换器、液压伺服机构、调节汽阀油动机等组成。汽轮机保安系统主要由危急遮断器、危急遮断油门、试验控制阀、电磁阀、主汽门、TSI 仪表监测系统、超速保护等组成。其中设置了电超速和危急遮断器机械超速两套保护装置,电超速保护设定值是 110%额定转速( 3300rpm ),机械超速保护设定值是 110‐112% 额定转速(3300~3360rpm),危急遮断器可作在线动作试验。当任一保安装置

动作时,保安油路被切断,保安油压降为零,活塞上部的弹簧将主汽门、调节汽阀、抽汽阀迅速关闭停机。

 

事故发生经过

电站DCS系统记录的历史数据显示,2015年6月11日20点10分09秒在2#机组发电机带21MW左右负荷运行中的2#循环水泵发生断电,备用的循环水泵没有自动联锁启动,造成2#机组凝汽器循环冷却水中断,凝汽器压力从-80KPa开始上升,20点10分50秒凝汽器压力上升到-64.63KPa触发停机信号,停机信号同时送2#汽轮机关闭主汽门和发电机出口油开关跳闸。20点10分54秒发电机负荷从21MW甩至零,2#汽轮机的转速从2993.73rpm开始上升,20点10分57秒转速到3300rpm电超速保护动作信号送出,但保安油压没有释放,汽轮机主汽门和调节汽门没有关闭。20点11分08秒转速继续飞升至4490rpm(超出转速表量程)以上,转速飞升过程中机械超速保护(120%机械超速保护装置)也没有起作用,保安油压始终没有释放,造成主汽门和调节汽门不能关闭切断汽轮机进汽,发生严重超速事故。20点11分12秒保安油压小于1MPa报警信号才出现,此时2#汽轮机前后轴承箱已发生剧烈爆炸。

根据电厂汽轮机厂房监视录像记录,2015年6月11日20点09分29秒(显示时间与DCS时间不同步)控制室运行人员发现2号发电机负荷瞬间甩至零,其中一名运行主值跑出主控室到就地检查,在接近2号汽轮机头时前轴承箱就发生剧烈爆炸,所幸未伤及人员性命。

 

事故原因分析及损失

通过 2 号汽轮发电机组设备事故现场勘查,收集与分析运行数据,检查设备运行和维护记录,以及与电厂设备管理人员访谈等方式,还原了事故发生经过,分析和查找到事故原因。经过调查可以确定电厂循环水泵失电停泵导致凝汽器冷却断水是本次事故的诱因,在停机过程中 2 号汽轮机进汽阀门没有正常关闭是造成汽轮机发生严重超速事故的直接原因。针对造成本次设备损坏重大事故的这一直接原因,分析认为电厂存在设备运行维护保养不当的严重管理问题,使得汽轮发电机组重要的安全保护装置失效,导致在汽机停机过程中发生事故。首先,在事故调查过程中,电厂汽机专工无法提供 2 号汽轮发电机组的大、小修记录和定期试验记录,使得调查人员无法判断事故前设备的安全保护装置的状态是否完好。其次,在询问电厂汽机专工和运行人员得知,没有进行定期的主汽门门杆活动试验和危急遮断器注油在线动作试验。再则,在查阅运行日志时发现,事故前 2#机油系统的润滑油油质一直不合格,2 号机经常出现电负荷波动(负荷晃动 10MW上下),汽机控制系统带病运行处于一种不稳定状态。

由于上述问题的存在,汽轮机保安系统中的危急遮断器、危急遮断油门、控制电磁阀、主汽门和调节门油动机等安全装置都可能出现油路故障而失效,以及主汽门发生门杆机械卡涩故障。一旦遇到汽轮机出现紧急故障停机时,将造成保安装置不动作,导致保安油压无法释放,汽轮机进汽阀门不能迅速关闭切断进汽,不能安全停机。

在机组停机过程中,因汽轮机进汽阀门没有正常关闭,造成汽轮机转速失控后严重超速,汽轮机超速时机组剧烈振动,汽轮机转子叶片断裂,发电机定转子碰撞扫膛,轴承金属摩擦产生火花造成轴承箱内润滑油燃烧爆炸。2 号汽轮机前后轴承箱的润滑油燃烧爆炸造成设备事故范围扩大,火灾殃及相邻的 3 号汽轮发电机和中央控制室计算机房等设备。

在此次重大的设备事故中 2 号汽轮发电机组因发生严重超事故而毁坏报废。因 2 号汽轮机前后轴承箱燃烧爆炸引起生产厂房大面积过火,造成零米层辅机设备和相邻的 3 号汽轮发电机组不同程度受损,其中大火还造成电缆层、中央控制室机房等设备受损。因生产厂房内发生剧烈爆炸造成厂房窗户及房顶受损严重,经初步估算,此次重大事故造成设备损坏的直接经济损失约 900 万元。

整改措施和建议

1.事故发生前,2#机组发电机带 21MW 电功率运行,电厂循环水泵房共有五台循环水泵(三大泵,二小泵)可用,其中 2#循环水泵投运,1#循环水泵投热备用,其它泵在冷备用。经调查,事故时锅炉值班员正在进行 3#一次风机启动操作,操作过程中发生厂用 10KVⅢ段过流保护动作,造成厂用 10KVⅢ段进线 2#断路器跳闸。因厂用10KVⅢ段母线失电,导致运行中的 2#循环水泵失电停泵,又因 2#循环水泵电源开关未分闸,导致联锁备用的 1#循环水泵没有自动启动,造成 2 号汽机凝汽器冷却水中断,凝汽器低真空保护动作停机。此次由于运行操作引发一系列事件的过程,反映出电厂循环水泵电源系统和控制联动装置不可靠,需要电厂进一步查找造成厂用 10KV 母线失电的根本原因,消除设备缺陷隐患。对于循环水泵只有运行泵跳闸联动备用泵一路联锁信号的问题,建议电厂增设循环水母管低水压联动备用泵功能,完善循环水泵热工自动控制系统设计。由于在事故发生时当值电气、汽机和锅炉运行值班员在监盘中都未发现厂用 10KVⅢ段母线失电故障,错过了事故处理的第一时间,电厂应加强运行人员操作风险事故预想和反事故措施培训。

2.在电厂的《#2 汽轮机运行规程》(Q/HYRD 10401001.1‐2004)中有明确的保安系统定期试验和超速试验要求,包括电超速试验和机械超速试验,但电厂设备管理人员无法提供任何试验记录证据,这说明电厂的设备管理存在严重漏洞,无法证明事故发生前设备状态是否完好。为此电厂应严格执行设备定期试验和功能性试验要求,并要保存完整的运行试验记录,确保安全系统设备功能完好,机组处于安全的运行状态。

3.在电厂的《#2 汽轮机运行规程》(Q/HYRD 10401001.1‐2004)中明确要求:“每天定时将主汽门、电动隔离阀等重要阀门的阀杆活动检查,防止卡死。此操作应在低负荷时进行。”询问电厂运行人员和管理人员,都回答未执行重要阀门的阀杆活动检查要求。对于此问题电厂应根据机组运行工况,结合重要阀门的维修保养状况,合理安排阀杆活动检查频度,并严格执行检查要求,确保重要阀门保持良好的状态。

4.在制造厂《 25MW 抽汽凝汽式汽轮机安装使用说明书》(0‐1004‐5863‐00)和电厂汽轮机运行规程的“汽轮机的正常运行维护” 中都没有明确定期进行危急遮断器注油在线动作试验的要求。鉴于危急遮断器注油在线动作试验可以在汽轮机正常运行时,不需提升机组转速就可检查危急遮断器动作是否正常,建议电厂结合机组运行工况,安排定期的危急遮断器注油在线动作试验,确保汽轮机机械超速保护装置功能完好。

5.事故发生前的 2 号机油系统的润滑油油质一直不合格,且电负荷出现经常性的波动,这说明事故前 2 号汽机调节控制系统已表现出不稳定症状,机组一直是带病运行状态。润滑油的油质管理对这类汽轮机保安系统中的危急遮断器、危急遮断油门、控制电磁阀、主汽门和调节门油动机等安全装置的功能影响非常大,不合格的油品极易造成保安系统油路故障而功能失效。为此电厂需要加强汽轮发电机组油系统润滑的油质管理,要及时安排设备缺陷处理,机组不能带病运

行,要避免发生重大设备事故风险。

现场图片

发生事故的 2#汽轮发电机组现场

 

2#汽轮机前箱爆炸燃烧现场

2#汽轮机前轴承箱损坏

2#汽轮机后轴承箱爆炸燃烧现场

2#汽轮机后轴承箱损坏

2#汽轮机叶片断裂撞击外缸

2#发电机端部轴承轴瓦被甩出

火灾造成邻近 3#汽轮发电机组受损