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49个螺栓与75条人命
2009/12/29 13:38:08    新闻来源:中国水力发电工程学会

  8月17日发生在俄罗斯萨阳-舒申斯克水电站的惨案已经过去2个半月,当时震惊世界的新闻,早已被随后发生的美国三英里岛核泄漏事件、印度核电站工作人员受核辐射事件、黑龙江鹤岗煤矿瓦斯爆炸事件等国际能源重大事故所掩盖,“新闻”已成“旧闻”,人们早已淡忘了。

  可是,作为参与世界最大水电工程技术研究和工程实施的一员,对当年我们研究和类比过的,解体以前的苏联和现在的俄罗斯最大的水电站――舒申斯克发生的惨案,就像核电技术工作者终生不会忘记美国宾州三英里岛1979年核电站事故和1986年苏联切尔诺贝利核电站的惨案一样,终身不会忘记在大水电站大水电机组上发生的“机毁人亡”的惨重案例。

  2009年8月17日当地时间早上8时13分,一座拥10台64万千瓦机组的巨型水电站,响起一声闷雷,一道冲天水柱升起,随后的67分钟里,发生了世界水电站最大的惨案,伴随着进水口闸门紧急落下,昔日欢声笑语的电厂,变得死一般寂静。正在担负电网440万千瓦负荷的大电厂,电站出力在8时13分25秒瞬间变为零。3台64万千瓦的机组严重毁坏,其余7台受到重创。在后来救援的日子里,发现当时正在电厂工作的300多名员工,有75名不幸遇难。在突发事故发生时,这些正在电站“深井”里工作的钳工、木工、车工、油漆工,这些正在为白色大理石厂房清扫的保洁工,还有在现场担负技术指导工作的工程师、责任工程师,他们的脚步跑不过冰冷水流淹没的速度,有的就倒在运货的电梯口旁,有的卡在升到半程的电梯里,有的来不及跑,就在工作设备旁殉职了。

  世界各路媒体纷纷猜测事发原因,水电行业的工程师们用当今的知识和技术手段,力图“复原”惨案的演变过程。人们从互联网上出现的现场照片,一致认定了电厂内的2号机组是事发的严重受害者,又是衍生惨案的“元凶”。人们惊奇地发现,躺在2号机坑内的油混水中的“一串”机件,除了通常可理解的水轮机大轴、转轮、发电机转子等转动部件外,竟还有机组的承重部件顶盖和支持在顶盖上的发电机推力支架等固定部件。像这“一串”部件中的顶盖,本应在水下静默工作,却从原来位置与浇灌在混凝土内的部件――座环脱开了,窜升10米左右倒在发电机层楼板上!

  64万千瓦水轮机的顶盖,用49个螺栓紧固在水轮机座环上。综观近200年水轮机的发展史,还没有发生过大水电机组的顶盖,能够脱离座环的束缚,独自凌空飞起的离奇事故。就是这个“离奇”,竟使人们不能相信这是事实!

  然而,“事实胜于雄辩”,现场拍摄的图片证实了这一点,俄罗斯当局发布的技术原因报告也肯定了这是事实。那么,将顶盖和座环紧固在一起的49个螺栓螺母,为什么“不作为”呢?

  更为可怕的是,事故发生后的调查、取证、试验、检验,确认了49个螺栓确是没有起到“联结紧固”的作用,并且正由于此,衍生成为重大惨案的关键之一。

  49个螺栓螺母的设计没有问题,使用的材料合乎标准。否则很难解释为什么只有2号机的顶盖“飞出”,其余9台机组的还“坚守岗位”原地不动。

  螺栓的制造质量有问题吗?“技术原因报告”说,没有认定是废品。

  那么,是安装(或拆卸检修后回装)的质量不合格吗?对49个螺栓螺母的目测发现,有6个螺栓上并无螺帽断裂的痕迹,这表明事故发生时这6个螺栓是没有螺帽紧固的。通俗一点说,这些螺栓根本就没有套上螺母!

  是运行有问题吗?是的。经肉眼检查2号机组49个顶盖紧固螺栓,其断口可分为2个区域:疲劳断口区和彻底破坏区。通俗地说,其断口分为“旧伤”和“新伤”两部分。

  “旧伤”就是“疲劳破坏”。螺栓破坏的主要原因是经过20多年运行后疲劳裂缝的发展,这些疲劳裂缝起自螺槽内表面。无损检查发现,螺槽表面有很多疲劳裂缝状的缺陷,这些裂缝状缺陷均是不能容许的,因为它们是螺栓破坏发展的起源,会降低这些零件的强度和承载能力,以及降低可拆的连接结构的整体承载能力。

  对49个螺栓的断口逐个检验后发现,有41个螺栓螺纹断裂的疲劳断口面积平均达64.9%。断口面积占螺栓面积70%以上的螺栓有14个,甚至有8个螺栓断口断裂面积超过90%!也就是说,螺栓已完全失去承载能力。用探伤方法检验,还发现螺母上有裂缝状的较长不连续,螺圈上还有不容许的缺陷。

  “新伤”就是2号机在进入不推荐的机组运行工作区域时,振动摆度激增,水轮机顶盖锚定螺栓被拉断。在水压力作用下机组转子带着水轮机顶盖以及上机架开始向上弹射,由于密封被破坏,涌水淹没水轮机室和其他机组部位。就因为这样,由于2号机组的49个螺栓的“不作为”,就夺去了75条活生生的生命!

  最简单不过的机械连接件――螺栓螺母为什么成为诱发惨案的重大因素?萨阳-舒申斯克电站2号机组的这49个紧固连接螺栓为什么会出现如此严重的疲劳断裂?为什么断裂的状况在检修中没有被发现?更没有及时予以更换?为什么49个螺栓中有6个螺母没有套上根本不起紧固作用?

  在今年10月在瑞士洛桑召开的“2009年国际电工委员会水轮机技术委员会全体会议”上,我曾就“萨阳惨案”问及与会的俄罗斯专家,他们反复说的一句话就是:“我们的水轮机没有问题。”

  也许他们是对的。“技术原因调查报告”说:“制造厂家规定的紧固件使用寿命与设备本身的使用寿命是一致的(30年)。”而至事故发生时,水轮机已运行29年10个月!

来源:三峡工程报

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