某公司1號660MW 配套汽輪發(fā)電機(jī)組，發(fā)電機(jī)為QFSN-660-2-22 型隱極式、二極、三相同步汽輪發(fā)電機(jī)，采用水、氫、氫冷卻方式。發(fā)電機(jī)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(kuò)大槽、浮子油箱、空氣抽出槽、排煙風(fēng)機(jī)、壓差調(diào)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(jī)負(fù)荷升至660MW，機(jī)組運行參數(shù)穩(wěn)定，氫壓436kPa，發(fā)電機(jī)密封油系統(tǒng)運行正常，氫油差壓83kPa。14：15，1 號機(jī)組光字報警“發(fā)電機(jī)漏氫”，發(fā)電機(jī)汽端、勵端回油漏氫含量點由零迅速上升到3.9%，達(dá)到報警值報警。發(fā)電機(jī)氫氣壓快速下降，汽機(jī)房13.7m發(fā)電機(jī)汽端和勵端出現(xiàn)明火，密封油防爆風(fēng)機(jī)排煙口也出現(xiàn)明火，運行人員立即破壞真空停機(jī)，并對發(fā)電機(jī)緊急排氫,發(fā)電機(jī)氫壓降至48kPa 左右后進(jìn)行充CO2 置換，經(jīng)現(xiàn)場人員撲救，發(fā)電機(jī)兩端明火撲滅。由于及時發(fā)現(xiàn)，采取措施得當(dāng)，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(jī)油系統(tǒng)著火以及氫氣系統(tǒng)爆炸的重大設(shè)備損壞事故。

（2）發(fā)電機(jī)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(jī)內(nèi)氫氣從回油擴(kuò)大槽大量漏至空氣抽出槽。由于漏氫量較大，防爆風(fēng)機(jī)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(jī)汽、勵兩端，再通過發(fā)電機(jī)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(jī)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(jī)大量漏氫路徑見圖1。

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?！禛B 50177—93 氫氧站設(shè)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(jī)組漏氫停機(jī)事故期間發(fā)電機(jī)漏氫速率，部分時段漏氫速率達(dá)到約25m3/min，換算為密封油防爆風(fēng)機(jī)排煙口最大氫氣流速可達(dá)150m/s，大幅超過了國標(biāo)規(guī)定的氫氣安全流速?？梢婎~定氫壓運行的發(fā)電機(jī)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(jī)。

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(jìn)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(dǎo)向和閥蓋導(dǎo)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(jī)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、下波動幅度最大時可達(dá)30mm。與密封油系統(tǒng)完全相同配置的2 號機(jī)組對比，2 號機(jī)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(jī)組同時停備的機(jī)會對兩臺機(jī)組浮子油箱浮球閥解體，經(jīng)對比后發(fā)現(xiàn)，浮球閥在關(guān)鍵部位存在明顯差異，從而判斷造成1 號機(jī)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(jī)組密封油浮子油箱浮球閥閥芯材質(zhì)為不銹鋼，經(jīng)對比2 號機(jī)組浮球閥發(fā)現(xiàn)，閥體內(nèi)孔與閥芯結(jié)合面有一層厚度約5mm 的銅質(zhì)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(diào)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(zhì)地較軟，可有效地保護(hù)閥體及閥芯。該1 號機(jī)組浮球閥閥體內(nèi)孔與閥芯表面材質(zhì)相同，均為不銹鋼材質(zhì)，相同硬度的金屬長期反復(fù)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(jī)大量漏氫停機(jī)的主要原因。

（2）機(jī)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(jī)組近3 年汽輪機(jī)潤滑油、發(fā)電機(jī)密封油油質(zhì)監(jiān)測報告，未出現(xiàn)過油質(zhì)超標(biāo)現(xiàn)象。同時該機(jī)組密封油供油管路設(shè)置20 目的濾網(wǎng)，可見固體雜質(zhì)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(jī)內(nèi)、外端蓋安裝后的密封膠以及發(fā)電機(jī)外端蓋，機(jī)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，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(jìn)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(jī)組浮子油箱密封油進(jìn)油口布置不合理，油箱進(jìn)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(shè)計的密封油浮子油箱內(nèi)部設(shè)計可發(fā)現(xiàn)，Alstom 公司在回油口裝設(shè)了擋油板，有效避免了密封油進(jìn)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(kuò)大的運行措施

發(fā)電機(jī)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(jī)進(jìn)油或發(fā)電機(jī)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(dǎo)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(kuò)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(hù)，保證密封油系統(tǒng)關(guān)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(jī)大量進(jìn)油或大量漏氫的嚴(yán)重后果，此類閥門在選型、檢修維護(hù)、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(yīng)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(guān)鍵。

（2）加強點檢定修維護(hù)管理。重視發(fā)電機(jī)密封油系統(tǒng)、密封瓦等部件安裝、檢修后，對發(fā)電機(jī)軸承潤滑油、發(fā)電機(jī)密封油回油系統(tǒng)死角的清理，做好密封油進(jìn)、回油系統(tǒng)的大流量沖洗，避免系統(tǒng)大量遺留雜質(zhì)造成浮球閥卡澀。逢機(jī)組停備要對浮子油箱浮球進(jìn)行檢查。逢機(jī)組檢修，應(yīng)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(jìn)行檢查和清理

（3）加強油質(zhì)監(jiān)督管理。定期檢驗汽輪機(jī)潤滑油、密封油供油，保證回油系統(tǒng)油質(zhì)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(jī)組，建議對密封油浮子油箱出口門進(jìn)行節(jié)流，避免重大異常發(fā)生。通過該1 號發(fā)電機(jī)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(jī)漏氫速度非常快，甚至超過了事故排氫閥全開后的排氫速度。為避免浮球閥再次在全開位卡澀造成大量漏氫，現(xiàn)場進(jìn)行了以下試驗：發(fā)電機(jī)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(guān)小，關(guān)小至約10%開度時，浮球閥調(diào)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(shè)計考慮了發(fā)電機(jī)各種氫（風(fēng)）壓工況下，不同密封回油差壓下浮球閥的調(diào)整能力。而機(jī)組正常運行期間，發(fā)電機(jī)風(fēng)壓基本維在持430～450kPa，因此機(jī)組正常運行期間，可對密封油浮子油箱出口門進(jìn)行適當(dāng)節(jié)流，可有效避免浮球閥在全開位卡澀情況下發(fā)電機(jī)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(jìn)行事故處理爭取時間。但在節(jié)流方式下運行時，應(yīng)注意在發(fā)電機(jī)風(fēng)壓非額定情況下需進(jìn)行跟蹤調(diào)整。

（5）在密封油浮子油箱上裝設(shè)可以遠(yuǎn)程監(jiān)視的液位計，設(shè)置發(fā)電機(jī)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(jìn)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(diào)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(xùn)、演練和總結(jié)。

4. 結(jié)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(jī)組運行期間容易忽視其重要性，但從現(xiàn)場事故案例可發(fā)現(xiàn)，一旦這些浮球閥發(fā)生故障，造成的影響很大。密封油系統(tǒng)關(guān)鍵閥門的選型、檢修維護(hù)、運行方式選擇應(yīng)作為生產(chǎn)過程的重要環(huán)節(jié)進(jìn)行監(jiān)督，密封油系統(tǒng)出現(xiàn)的一些小異常應(yīng)引起現(xiàn)場技術(shù)人員的高度重視，因小異常往往背后隱藏著重大安全隱患。發(fā)電企業(yè)的運行人員，發(fā)生發(fā)電機(jī)大量漏氫著火事故時，應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行規(guī)程、反措，立即停運機(jī)組，防止主設(shè)備損壞。

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