水电厂设备淹没事故的、原因分析及预防

  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60 MW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600 mm，阀盘直径350 mm，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机造成的危害。阀盘在转轮室真空达到0.01 MPa时自动开启，达到0.03 MPa时全部开启，而小于0.01 MPa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 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M16 mm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，密封环的连接螺丝改用M20 mm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，起动检修排水泵欲将尾水位降至转轮安装高程 39.5 m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75 m)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30 cm2的缺口。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：
    ①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进人孔；
    ②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。(责任编辑：电工网)