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1、基本情况 1．1． 事故发生时间：2003-04-17，20：16：301．2． P01液氧泵主要参数： 生产厂家： Cryostar 7级加压，最高排压：6．5Mpa 运转速度：3200r／min 运行时间；从2001年至今记录累计运行12540小时 1．3． 事故发生过程： 2003-04-14晚6点半左右，操作人员发现液氧泵电机轴承温度迅速上升，即向总调度报告，但未等到回复前，轴承温度已超过跳闸的界限，并已看到电机已冒火，消防队员赶到现场，立即把火扑灭。经检查电机承重端下面的轴承骨架已烧坏，滚珠烧熔化，绝缘层也烧坏。淮化厂方立即要求我公司通知和邀请Cryostar专家到现场处理。当被告知因中国有SARS传染，需3个星期后再来时，淮化就自己将备用电机和轴承换上，于2003-04-16加温、预冷。当时发现密封气压力封不住氧气压力，轴承温度迅速下降，怀疑是密封间隙过大，因此排掉液体，再加温处理12小时，至2003-04-17上午再将电机卸掉，并将泵芯吊出、解体检查。检查发现果然是迷宫密封已磨损，而使间隙过大(这也许就是电机轴承烧坏的原因之一 )。然后换上全新轴承套和密封件，换上的全部零部件都用无水酒精脱脂，组装后吊入，重新加温3．2小时，预冷2小时并核实正反转正确后按正常启动程序命令加速，大约40秒后突然听到“轰”的一声闷响。然后看到火光，现场人员告诉说液氧泵着火了。于20：16：44停泵，并立即组织扑救，至20：39：33将火全部扑灭，燃爆过程的仪表记录见复印件。 这次液氧泵燃爆后幸好紧急切断阀能及时切断，并且阀门的质量可靠，没有泄漏，扑救也及时，火势得到控制，如果紧急切断阀不能及时切断或稍有泄漏，后果不堪设想。2、损坏情况 2．1．泵进口处编织软管烧毁。 2．2．与泵连接的液体进口弯头烧穿。 2．3．泵中间体氧进口至排气口之间外圆面烧损。 2．4．泵壳体外罩的内侧面从氧进口至排气口之间严重烧损。2．5．泵中间体与第一级导流器之间聚四氟乙烯密封圈烧坏。2．6．第一级导流器与第二级导流器之间“O”型圈烧成碳化。 2．7．泵壳排气口接管接头前后均烧坏，接管烧穿。 2．8．回流阀KV7704接线盒完全烧坏，橡胶罩破裂烧毁。2．9．泵冷箱内有大面积烧伤，局部还有裂纹。 具体可看如下照片： 3、分析液氧泵燃爆后淮化技术人员试着分析事故原因，有的说因软管最薄弱，先爆裂然后引起燃烧，火从进口向排气方向扩展；有的说是排气口先炸后燃烧，一直烧向进口方向，直至软管烧毁；也有人认为泵内没有可燃物质，是泵外先燃再引起液氧泵爆炸，众说不一。我们于2003-04-20上午到现场。进现场调查和两次分析会得出如下结论。 3.1.首先肯定过程是先燃后爆：如果是先爆则爆炸有二种情况：一种是物理爆炸，另一种是化学爆炸。物理爆炸一般有一个仪表可以记录的升压过程，但仪表没有超压的记录。化学爆炸的速度极高，有可能仪表来不及反映，但这样的爆炸一定有爆炸的碎片，并断口齐平。断口同主应力方向垂直，断口处可见金属本体颜色，而现场检查没有任何碎片，断口处只能看到覆盖着的氧化层，可参看照片复印件。另外如果是超压爆炸，则爆炸的能量是很大的。对进口管其爆破压力： Pb管pipe=2Sσb/D=2×4×485/65=67.15MPa 爆破能量： Eb管pipe=2.5Pb管pipe×V[1-(1/Pb管pipe)0.2857] ×98.1=55616kj （相当于11公斤TNT**的爆炸能量）。对波纹管爆破压力： Pb波pipe=(5～10)Pw=10～20MPa Eb波pipe=2.5Pb波pipe×V[1-(1/Pb波pipe)0.2857] ×98.1=7257～8854kj （也要相当于1.47～1.78公斤TNT**爆炸的能量）。这样大的爆炸能量释放不可能让冷箱盖完好无损，而仅仅是一只阀门的橡胶罩爆破。从进口管断口处管壁减薄情况来看，断口处管壁有一个明显减薄过程见下图： 由此可以判断管道内部先燃烧，当金属温度升到某一值，金属强度降低到不能承受系统压力（进口系统有一定的液柱压力）时，管道被涨裂爆破，这样的爆炸其释放的能量不会太大。 3.2.燃爆是从泵体环隙中某一位置开始向二边沿伸扩展 a 几个通道面积的比较 泵外壳同中间体之间的间隙：2.5×160=400 mm2 进泵管口 π×652/4=3316 mm2 排气管口 π×33.72/4=892 mm2 b 从燃烧的严重程度比较假定燃烧掉的部分都是从低温烧至熔点熔化掉，那么燃烧的能量大小可以作为燃烧严重程度和燃烧先后的判断。 将燃烧区域分成三部分： Ⅰ泵体内部 ： 燃烧能量 Q1=Σm1Cp1△t1 Ⅱ软管至进口管：燃烧能量Q2=Σm2Cp2△t2 Ⅲ排气管至回流阀：燃烧能量Q3=Σm3Cp3△t3 为了比较的便利，假设不锈钢、铜的比重、比热和熔点都相近，则有 Cp1≈Cp2≈Cp3 γ1≈γ2≈γ3 △t1≈△t2≈△t3 因此三部分燃烧能量比较就化为燃烧掉的三部分体积的比较，即 Q1=KΣV1 Q2=KΣV2 Q3=KΣV3 [注]以上对烧熔掉体积的计算比较粗糙，因为严格的测量需要专门工具和特殊的方法，但对问题的分析还是有效的。 泵体内部（包括泵体外壳内壁和中间体外表面）燃烧掉的体积，见下图： 泵体外壳内壁 55×370×5=101750mm3 中间体外表面50×10×5=2500mm3 25×40×6=6000mm3 25×8×2.5=500mm3 还有几个大小不等的小坑。 ∑V1=101750 2500 6000 500 …...≈110750mm3 软管和进口管燃烧掉的体积见照片复印件。软管全熔化：πDLS×2=π×90×300×0.2×2×2=67858mm3 （假定波纹管为0.2mm厚的二层管，编织网算加倍）进口管菱形孔40×25×4=4000mm3 ∑V2=67858 4000=71858mm3 ∑V3较难估计，但明显的要小于前二者，因此得到: Q1＞Q2＞Q3 由三部分的阻力和燃烧能量大小可以估计燃烧方向： Ⅲ→Ⅱ→Ⅰ × Ⅱ→Ⅰ→Ⅲ × Ⅱ←Ⅰ→Ⅲ √ 最有可能的是燃烧首先从泵内环隙处发生，然后向两边扩展。 3.3.燃烧点 我们在泵外壳内壁燃烧掉的那块面积上靠近排气口90-100mm处有二个最深的烧损坑，一个是Φ10深8mm的圆坑，另一个是深9mm，大小是10mm×5mm的长圆坑，估计燃烧最有可能首先在这里发生，后又在这部位发现像蝴蝶形状向两边喷发的烧损痕迹，就更加认定这里就是着火点。以上3点分析结论得到淮化技术人员的认同。 4.关于可燃物和点火能源 根据燃烧三条件，除了液氧泵内有充分的氧之外，还应有可燃物和点火能源。但经现场仔细检查，找不到能提供存在碳氢化合物等可燃物的充分依据，只是提出几个碳氢化合物等可燃物存在的可能性。 4.1.这次泵在开车前因怀疑迷宫密封间隙过大,对泵进行解体检查,更换了一些零部件,在解体和组装液氧泵的过程中可能将油脂污染在泵内零部件上. 4.2.2003-04-17上午将重新组装好的泵吊入泵冷箱，准备开车。吊泵的这天天气正好风比较大，有可能在组装时，碳氢化合物杂质或其他机械粒子进入泵内。 4.3.2003-04-20泵芯再次解体检查，发现迷宫密封的轴套有少量划痕，其深度约0.1mm，见照片和（附件2），有摩擦就有冒火花的可能。且磨损下来的金属微粒又是比较易燃的。淮化控制密封气压力又比较高，磨下的颗粒可能吹入泵内。 4.4.淮化28000m3/h空分設備的碳氢化合物分析仪ABB系统未正常工作,装置内部的碳氢化合物沉积情况不知道,因此未对可能存在的碳氢化合物作任何处理,这是在液氧中存在碳氢化合物的一个可能. 4.5液氧泵重新装配时，如果顶盖螺栓错位，有可能造成抽空，形成气蚀和液击等现象。 促使液氧泵燃爆原因分析的事故树附下： 5.建议 虽然以上分析得到了共识，但遗憾的是现场尚没有找到存在碳氢化合物的证据，但它们应该确实存在，为了防止今后燃爆事故的再次发生仅作如下建议： 5.1.组装液氧泵应在清洁环境中进行，组装中不仅要注意泵体内部零部件的清洁，还要注意壳体和环境的清洁，并且每一道清洁步骤必须要有主管负责人亲眼目睹认可。 5.2.泵前过滤器不能取消，虽然装置经几年运行，装置内该冲洗下来的杂质都已冲洗干净，但不能排除杂质没有全部冲洗干净的可能性，也不能排除有新的杂质颗粒进入装置的可能性。 5.3.淮化的空分装置所在区域为重污染区域,碳氢化合物含量较高,主冷内的碳氢化合物检测是一项不可缺少的重要措施,1997-05-16抚顺空分装置爆炸的原因之一就是因为长期不进行主冷的碳氢化合物检测,因此请淮化赶快将ABB装置投入运行,如因某种原因不能投入,也请用古老的手摇式分析仪,每班摇二次. 5.4.装配时要严格控制好径轴向间隙。 5.5．停泵时应先关进口阀，当泵内无液体时才关出口阀，不要在未放光液氧时就急于加热（如对泵内残存的液氧加热，液体在泵内蒸发就有可能存在碳氢化合物残留）放光液氧后再及时加热吹除，并使吹除阀出口温度达30℃以上。 |
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发表于 2011-4-22 00:02:45
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