起重锤蝶阀操作机构事故原因分析及处理.docx

起重锤蝶阀操作机构事故原因分析及处理白鹤水电站系引水式发电厂，电站装机容量 212.5 MW。机组进水口蝴蝶阀为重锤式蝶阀，蝶阀采用双平板、双偏心、双重锤、卧室、单接力器结构。阀门全开阻力系数为 0.09。阀体采用双层壳体形式，以保证阀体的刚性。蝶阀启闭方式： 液压操作开启； 由重锤或由重锤和动水力矩联合作用关闭。1 事故发生经过2002-02-07 T 09:10， 运行人员接到地调开 1 台机的命令， 运行人员 09:11开 2 号机，09:12 并网，负荷带至 10 MW 左右时，听到一声巨响，发生蝶阀事故，蝶阀接力器与蝶阀操作力臂的联接销弯曲脱落，蝶阀在重锤和动水力矩联合作用下快速关闭，产生直接水锤，导致蝶阀与压力钢管法兰联结螺栓松动，密封翻出，喷水。喷水迅速淹过水轮机层，直至发电机下机架水位才得以控制，造成水淹厂房。2 设备损坏情况事故后， 检查发现机组蝶阀关闭， 蝶阀接力器操作杆与重锤臂联接销弯曲脱开，加厚附板焊接处开焊、撕开，销的止退板螺栓拔出，销弯曲、变形，重锤臂严重扩展变形，落在接力器的上盖上，接力器操作杆处于全开位置下 92 mm 处，机组 2 只剪断销剪断，导水机构断面有编织袋异物进入。经检查蝶阀受损严重， 引水遂洞未受到损害， 2 台水轮机及辅助设备被淹，发电机及辅助设备等其它设备完好。3 事故原因分析3.1 蝶阀误关原因分析(1) 事故发生前，该电站曾经发生多次蝶阀锁锭误脱扣，每次动作都是在机组带负荷至 10 MW 左右又遇导水机构剪断销剪断的情况下发生。从蝶阀锁锭装置电气回路着手， 经过大量的检查试验工作， 均未发现异常。分析导水机构剪断销剪断，应与脱扣无直接关联，但由此造成的水力不平衡导致机组及引水钢管的振动增大；同时检查蝶阀机械锁扣铁芯时，有时动作后发卡不能回落到位(从外部难以发现)，加上设计的蝶阀重锤臂机械锁扣与锁锭装置接触面小，遇到机组的振动，机械锁扣功能锁锭装置便容易发生误脱扣，这是本次事故的前提条件。(2) 本次事故在重锤机械锁扣误脱扣的前提下，又由于接力器操作杆与重锤臂联接销被顶脱开，导致蝶阀不经接力器的缓冲发生非正常动水快速关闭，大的冲击力造成蝶阀法兰失效。这是本次事故发生的重要原因。而蝶阀接力器操作杆与重锤臂联接销被顶脱开的原因是问题的关键。3.2 联接销被顶脱开原因(1) 在以往的蝶阀关闭过程中，蝶阀操作力臂在关闭的开始阶段，经常发生与关闭方向相反的运动，往复几次后才顺利关闭。根据上述现象，认为主要原因是接力器油缸内存在一定量的空气，空气的可压缩性造成在关闭过程中的往复运动,产生对联接销往复冲击；同时机组所带负荷又较大，水流流速大，动水力较大。此时联接销受到一个大的冲击力。(2) 从联接销的固定方式情况看，联接销为一端固定，一端自由，自由端仅靠薄的止退板止退。由于止退板强度不够，联接销被顶出，导致事故的发生。在 1 号机的蝶阀试验结果表明联接销强度不足，联接销以及操作力臂的机构、刚度等不能满足电站安全生产的要求。(3) 在长期的运行过程中，蝶阀多次动水关闭，可能存在着联接销的疲劳问题。综上分析，由于蝶阀的机械锁扣发卡不到位，又因机组的振动，导致蝶阀锁锭装置脱扣是本次事故的前提条件；蝶阀接力器操作杆与重锤臂联接销被顶脱开是本次事故的直接原因。而蝶阀的联接销以及操作力臂的结构、刚度等不足、接力器油腔内存在空气造成了联接销被顶脱开。4 防范措施及改进意见(1) 由于蝶阀控制回路的安装位置低，环境潮湿，线圈、导线均为通用产品， 无特殊防潮防水措施， 因此对锁锭装置的电磁回路进行以下改进： 在脱扣电磁线圈的两端串入接触器的辅助接点， 防止因直流接地和潮湿等因素引发误脱扣； 在脱扣电磁线圈并入一路动作监视继电器，以区分误脱扣的原因； 行程接点采用了防水型。(2) 在接力器油缸盖上加装放气阀，以消除油缸中的空气。(3) 对蝶阀重锤臂和联接销的结构及固定方式进行完善和改进：加大联接销的直径；在联接销自由端改为加锁锭螺母止退；重锤臂加横向筋板，增加其横向稳定性；同时对蝶阀重锤臂和联接销的刚度和强度进行复核，满足电站安全运行的要求。(4) 将重锤重心外移 350 mm，增加楔形股头与重锤臂钩头之间的接触力和稳定性；消除铁芯发卡，提高锁扣装置的可靠性。(5) 运行中加强对蝶阀操作机构的联结销、锁扣装置的检查。一年多运行证明，改进后蝶阀运行正常，达到预期效果，大大地提高了蝶阀的安全可靠性。