白鶴水電站系引水式發(fā)電廠，電站裝機(jī)容量2×12.5 MW。機(jī)組進(jìn)水口蝴蝶閥為重錘式蝶閥，蝶閥采用雙平板、雙偏心、雙重錘、臥室、單接力器結(jié)構(gòu)。閥門全開(kāi)阻力系數(shù)為0.09。閥體采用雙層殼體形式，以保證閥體的剛性。

    蝶閥啟閉方式：液壓操作開(kāi)啟；由重錘或由重錘和動(dòng)水力矩聯(lián)合作用關(guān)閉。

1 事故發(fā)生經(jīng)過(guò)

    2002-02-07 T 09:10，運(yùn)行人員接到地調(diào)開(kāi)1臺(tái)機(jī)的命令，運(yùn)行人員09:11開(kāi)2號(hào)機(jī)，09:12并網(wǎng)，負(fù)荷帶至10 MW左右時(shí)，聽(tīng)到一聲巨響，發(fā)生蝶閥事故，蝶閥接力器與蝶閥操作力臂的聯(lián)接銷彎曲脫落，蝶閥在重錘和動(dòng)水力矩聯(lián)合作用下快速關(guān)閉，產(chǎn)生直接水錘，導(dǎo)致蝶閥與壓力鋼管法蘭聯(lián)結(jié)螺栓松動(dòng)，密封翻出，噴水。噴水迅速淹過(guò)水輪機(jī)層，直至發(fā)電機(jī)下機(jī)架水位才得以控制，造成水淹廠房。

2 設(shè)備損壞情況

    事故后，檢查發(fā)現(xiàn)機(jī)組蝶閥關(guān)閉，蝶閥接力器操作桿與重錘臂聯(lián)接銷彎曲脫開(kāi)，加厚附板焊接處開(kāi)焊、撕開(kāi)，銷的止退板螺栓拔出，銷彎曲、變形，重錘臂嚴(yán)重?cái)U(kuò)展變形，落在接力器的上蓋上，接力器操作桿處于全開(kāi)位置下92 mm處，機(jī)組2只剪斷銷剪斷，導(dǎo)水機(jī)構(gòu)斷面有編織袋異物進(jìn)入。

    經(jīng)檢查蝶閥受損嚴(yán)重，引水遂洞未受到損害，2 臺(tái)水輪機(jī)及輔助設(shè)備被淹，發(fā)電機(jī)及輔助設(shè)備等其它設(shè)備完好。

3 事故原因分析

3.1 蝶閥誤關(guān)原因分析

    (1) 事故發(fā)生前，該電站曾經(jīng)發(fā)生多次蝶閥鎖錠誤脫扣，每次動(dòng)作都是在機(jī)組帶負(fù)荷至10 MW左右又遇導(dǎo)水機(jī)構(gòu)剪斷銷剪斷的情況下發(fā)生。

    從蝶閥鎖錠裝置電氣回路著手，經(jīng)過(guò)大量的檢查試驗(yàn)工作，均未發(fā)現(xiàn)異常。分析導(dǎo)水機(jī)構(gòu)剪斷銷剪斷，應(yīng)與脫扣無(wú)直接關(guān)聯(lián)，但由此造成的水力不平衡導(dǎo)致機(jī)組及引水鋼管的振動(dòng)增大；同時(shí)檢查蝶閥機(jī)械鎖扣鐵芯時(shí)，有時(shí)動(dòng)作后發(fā)卡不能回落到位(從外部難以發(fā)現(xiàn))，加上設(shè)計(jì)的蝶閥重錘臂機(jī)械鎖扣與鎖錠裝置接觸面小，遇到機(jī)組的振動(dòng)，機(jī)械鎖扣功能鎖錠裝置便容易發(fā)生誤脫扣，這是本次事故的前提條件。

    (2) 本次事故在重錘機(jī)械鎖扣誤脫扣的前提下，又由于接力器操作桿與重錘臂聯(lián)接銷被頂脫開(kāi)，導(dǎo)致蝶閥不經(jīng)接力器的緩沖發(fā)生非正常動(dòng)水快速關(guān)閉，大的沖擊力造成蝶閥法蘭失效。這是本次事故發(fā)生的重要原因。而蝶閥接力器操作桿與重錘臂聯(lián)接銷被頂脫開(kāi)的原因是問(wèn)題的關(guān)鍵。

3.2 聯(lián)接銷被頂脫開(kāi)原因

    (1) 在以往的蝶閥關(guān)閉過(guò)程中，蝶閥操作力臂在關(guān)閉的開(kāi)始階段，經(jīng)常發(fā)生與關(guān)閉方向相反的運(yùn)動(dòng)，往復(fù)幾次后才順利關(guān)閉。根據(jù)上述現(xiàn)象，認(rèn)為主要原因是接力器油缸內(nèi)存在一定量的空氣，空氣的可壓縮性造成在關(guān)閉過(guò)程中的往復(fù)運(yùn)動(dòng),產(chǎn)生對(duì)聯(lián)接銷往復(fù)沖擊；同時(shí)機(jī)組所帶負(fù)荷又較大，水流流速大，動(dòng)水力較大。此時(shí)聯(lián)接銷受到一個(gè)大的沖擊力。

    (2) 從聯(lián)接銷的固定方式情況看，聯(lián)接銷為一端固定，一端自由，自由端僅靠薄的止退板止退。由于止退板強(qiáng)度不夠，聯(lián)接銷被頂出，導(dǎo)致事故的發(fā)生。在1號(hào)機(jī)的蝶閥試驗(yàn)結(jié)果表明聯(lián)接銷強(qiáng)度不足，聯(lián)接銷以及操作力臂的機(jī)構(gòu)、剛度等不能滿足電站安全生產(chǎn)的要求。

    (3) 在長(zhǎng)期的運(yùn)行過(guò)程中，蝶閥多次動(dòng)水關(guān)閉，可能存在著聯(lián)接銷的疲勞問(wèn)題。

    綜上分析，由于蝶閥的機(jī)械鎖扣發(fā)卡不到位，又因機(jī)組的振動(dòng)，導(dǎo)致蝶閥鎖錠裝置脫扣是本次事故的前提條件；蝶閥接力器操作桿與重錘臂聯(lián)接銷被頂脫開(kāi)是本次事故的直接原因。而蝶閥的聯(lián)接銷以及操作力臂的結(jié)構(gòu)、剛度等不足、接力器油腔內(nèi)存在空氣造成了聯(lián)接銷被頂脫開(kāi)。

4 防范措施及改進(jìn)意見(jiàn)

    (1) 由于蝶閥控制回路的安裝位置低，環(huán)境潮濕，線圈、導(dǎo)線均為通用產(chǎn)品，無(wú)特殊防潮防水措施，因此對(duì)鎖錠裝置的電磁回路進(jìn)行以下改進(jìn)：

    ① 在脫扣電磁線圈的兩端串入接觸器的輔助接點(diǎn)，防止因直流接地和潮濕等因素引發(fā)誤脫扣；

    ② 在脫扣電磁線圈并入一路動(dòng)作監(jiān)視繼電器，以區(qū)分誤脫扣的原因；

    ③ 行程接點(diǎn)采用了防水型。

    (2) 在接力器油缸蓋上加裝放氣閥，以消除油缸中的空氣。

    (3) 對(duì)蝶閥重錘臂和聯(lián)接銷的結(jié)構(gòu)及固定方式進(jìn)行完善和改進(jìn)：加大聯(lián)接銷的直徑；在聯(lián)接銷自由端改為加鎖錠螺母止退；重錘臂加橫向筋板，增加其橫向穩(wěn)定性；同時(shí)對(duì)蝶閥重錘臂和聯(lián)接銷的剛度和強(qiáng)度進(jìn)行復(fù)核，滿足電站安全運(yùn)行的要求。

    (4) 將重錘重心外移350 mm，增加楔形股頭與重錘臂鉤頭之間的接觸力和穩(wěn)定性；消除鐵芯發(fā)卡，提高鎖扣裝置的可靠性。

    (5) 運(yùn)行中加強(qiáng)對(duì)蝶閥操作機(jī)構(gòu)的聯(lián)結(jié)銷、鎖扣裝置的檢查。

    一年多運(yùn)行證明，改進(jìn)后蝶閥運(yùn)行正常，達(dá)到預(yù)期效果，大大地提高了蝶閥的安全可靠性。

作者單位：浙江麗水緊水灘水力發(fā)電廠

摘自《電力安全技術(shù)》2004.1