水电厂设备淹没事故的原因分析及预防

1、水电厂设备淹没事故的、原因分析及预防1 前言 水电厂除了在汛期要加强对大坝、水工建筑、厂房等重点部位的 监测和巡视，确证设备运行良好、电源可靠、闸门启闭灵活，保证防 洪、防淹各种抢险物资到位，防止洪水对大坝、厂房和机组造成的损 失之外，由于水电厂运行的特殊性，也必须注意防止由于设备零部件 腐蚀等原因造成的水淹厂房、损坏设备的情况发生。2 事故举例2.1 真空破坏阀损坏引起的水淹顶盖事故 2.1.1 事故经过某 60MW 轴流转桨式机组在支持盖内对称布置有 4 个自动式紧急真空破坏阀， 孔口直径 600mm，阀盘直径 350mm，其作用是机组紧急停机时向转轮室 补充空气，防止真空度过大引起水击抬

2、机造成的危害。阀盘在转轮室 真空达到 0.01MPa时自动开启，达到 0.03MPa时全部开启，而小于 0.01MPa时则自动关闭。某日，该机组在运行时，机组 +Y 方向的一个 真空破坏阀突然大量漏水，使顶盖集水槽的水位急剧上升，虽将全部 顶盖排水泵起动抽水，但水位仍然快速上升，很快就淹没顶盖排水泵 和水轮机导轴承，使机组被迫停机。2.1.2 事故原因分析事故后对该真空破坏阀进行检查，发现密封 环与阀体的 8 个M16连接螺丝已全部断裂或脱落，其中 3 个断裂螺丝 的断口是陈旧的痕迹，说明在事故前已腐蚀。此外，断裂密封环严重 移位，在阀盘与密封环之间形成较大的错口，由于当时顶盖水压为 0.15

3、MPa，因此造成大量漏水，漏水量约 90m3/h，大大超过了 3 台顶盖 水泵的排水量。该真空破坏阀在设计上也存在严重的缺陷，主要是材 料选用不当、密封环连接强度较低。密封环和连接螺丝采用青铜材 质，阀座采用铝合金材料，本来阀座上所钻的 M16mm螺孔和螺丝连接 强度就较低，加上长期运行，铝与铜金属产生电化学反应，使螺孔和 螺丝的螺纹连接部分受到严重腐蚀，进一步削弱了密封环与阀座的连 接强度。在机组运行时顶盖振动、水流作用和真空破坏阀动作的影响 下，导致螺丝断裂或脱落，造成密封环严重移位，这是造成事故的主 要原因。2.1.3 处理措施将机组的 4 个真空破坏阀阀体都改为铸钢结构， 密封环的连接

4、螺丝改用 M20mm的 45 号钢螺栓，其余部件保持不变。另 外，阀盘与阀杆的固定螺母增加止动销钉，防止由于螺母松动造成阀 盘脱落而引起的顶盖被淹事故。由于真空破坏阀装设在支持盖内与水 轮机流道的水流直接接触，应定期对其监测、维护。设计时应选择耐 腐蚀、强度高的材料和结构，以防止由于真空破坏阀零件腐蚀、松 动、断裂等引起的故障。 2.2 检修排水系统逆止阀破裂引起的淹没事故2.2.1 事故经过某机组的检修排水系统采用间接排水方式，机组 检修时涡壳、尾水管的积水排到排水廊道，再用检修排水泵抽水至下 游。当时由于一台机组的发电机推力轴承发生烧瓦事故，处理时需要 盘车检查研刮瓦的质量，故落下尾水闸门

5、，起动检修排水泵欲将尾水 位降至转轮安装高程 39.5m 以下，以减少盘车时轮叶转动的水阻力。 但当一台检修排水泵 （ 单级双吸离心水泵，型号 13SH-9A，电动机功率 155kW，流量 530m3/h，扬程为 75m）启动不久时，管路突然有大量水喷 出，运行人员无法判断漏水部位和及时采取关闭有关水泵进出口阀门 等应急措施，只好停泵撤离现场，致使排水廊道 （ 包括检修和渗漏水泵 房的全部离心水泵电机、控制柜等 ） 被全部淹没。2.2.2 事故原因分析事故发生后，待潜水员冒险关闭通向尾水的 出口阀，再用临时安装的水泵抽干廊道积水后检查发现：该台排水泵 的出口逆止阀阀体有一块面积约 30cm2的

6、缺口。水泵启动时，由于逆 止阀的阀盘转动轴轴套严重偏磨、松动，或者阀体存在裂纹，阀盘开 启时与阀体严重撞击造成碎片脱落，致使水从缺口喷出，淹没水泵房 后，尾水从缺口大量回流，将整个排水廓道淹没。该逆止阀为旋开式 无缓冲型逆止阀，阀体材料为铸铁，由于铸铁脆性大，抗撞击能力差 或容易存在裂纹、厚薄不匀、应力集中等铸造缺陷，水泵在启动和停 止瞬间，在水锤的作用下，阀盘与阀体撞击力较大，容易造成逆止阀 损坏。2.2.3 处理措施将 4 台检修排水泵和 2 台渗漏排水泵的出口逆止 阀全部更换为能承截较大水击压力和撞击力的铸钢 20 逆止阀。如采用 微阻缓冲型逆止阀效果更好。另外，将逆止阀改为布置在排水泵

7、与出 口阀门中间，既便于检修逆止阀，又利于故障时迅速切断水源。3 其它容易发生淹没事故的部位与预防措施3.1 顶盖、支持盖等过流部件 （ 包括与之相连的压力表接头、进出 水管接头等 ） 应注意防止腐蚀、泥沙沉积和机组水击抬机等对这些部件 造成的危险。3.2 进人孔、集水井及各种孔洞应注意检查在甩负荷、突变负荷 等机组工况下，这些部位 （部件） 的受力情况，强度是否满足要求。及 时处理液位信号器件、水泵等故障。另外，在尾水管、蜗壳、顶盖等 进人门的结构方面，避免采用简单的堵板式结构，应设计为向内开启 的门式结构，其作用为：在机组检修期间，如果发生排水系统等故障时，运行和检修维 护人员可以迅速关闭

8、进人孔；水轮机流道充满水时，水压使进人孔保持关闭状态。3.3 供排水系统进出水管道及阀门等设备例如坝前取水口与第一 个入口阀门之间的管段，一旦发生严重漏水，很难及时堵漏处理。应 对这些重点部位加强定期检查、维护，必要时用测厚仪对管路及附件 的腐蚀等进行观测。根据对锈蚀管路的处理经验，一般是适当开挖管 段周围的混凝土，焊接上一段新管，或者将锈蚀严重的管路用混凝土 封闭起来。实际上，如果水电站供排水系统的一些重要管段或部件采 用不锈钢等耐腐蚀、强度高的材料和结构，增加投资不多，但对今后 水电厂的长期安全运行会有很大好处。3.4 主轴密封主轴密封漏水严重引起的水导、顶盖淹没事故较为 常见。必须加强对主轴密封的监测与维护，以便及时处理存在缺陷， 确保排水系统的可靠性。4 结语类似顶盖、真空破坏