事故的反思与启示:中国应从中吸取什么
2010-05-24黄源芳编辑时香丽
文/ 黄源芳 编辑/ 时香丽
启示之一 49个螺栓与75条人命
摄影/ChinaFotoPress/CFP
当俄罗斯萨彦-舒申斯克水电站发生重大事故后,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,也是衍生惨案的“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!
俄罗斯总理普京到萨彦-舒申斯克水电站事故现场视察。摄影/ChinaFotoPress/CFP
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裂缝较长不连续,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它机组部位。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?萨彦-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?
2009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“萨彦惨案”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!
摄影/CFP
启示之二 分区运行确保安全
业内专家普遍认为,49个螺栓不同程度失去了承载能力,不能起到将两个部件“紧固”作用,是惨案发生的直接原因。
在苏联(首台机组于1978年投入运行时称苏联)这样的重工业发达的大国,对工业产品的设计、制造、检验是严格的。而对最普通的机械联接紧固件-螺栓螺母,不可能出现废品问题,更不会将废品用在大型机械设备上。
合格的产品怎么也会出问题呢?“疲劳损坏”是49个螺栓“不作为”的主要原因。人工作时间长了,要休息,要睡觉,要“消除”疲劳。否则疲劳过度,就要生病。过度疲劳,甚至可使人瘁死。机器也是这样,所以也要对运行的机器进行监测,要维修,甚至要更换部件。
使机器产生疲劳的因素,主要来自两个方面,一是不正常的扰动因素,一是时间长短因素。机器都是按一定标准一定的运用条件一定的使用寿命设计的。在设计范围内,在正确的运用环境下,一般不会存在“安全”问题。导致萨彦惨案的发生,这两个因素都同时“发挥”了重要作用。
萨彦的第一台水电机组于1977年制造完成,1978年开始发电,1986年最后一台机组投入运行。当时萨彦的64万千瓦机组,是世界上单机容量最大的机组,且最大出力还可达73.5万千瓦。此前美国大古力第三电厂的前3台机组,单机容量60万千瓦。1978年后来居上的苏联以“64万千瓦”摘了个“世界第一”,美国当然不服气。于是在60万千瓦水轮机的埋入件已浇入混凝土的情况下,主要是改变水轮机转轮的设计将容量由60万千瓦提高到70万千瓦,据说就是为了“压倒苏联”。
大古力70万千瓦水轮机和萨彦64万千瓦水轮机,可以说是同年代设计和投入运行的。那个年代美、苏的技术水平是很高的,用今天的眼光看,水电机组的性能并不怎么好。所以投入运行后,机组振动摆度等稳定性指标都不好,水轮机叶片频频出现裂纹,蜂窝状的空蚀破坏也很严重。大古力70万千瓦的发电机还发生过转动的转子,与固定的定子“亲吻”事故。后来还是通过国际招标,更换改造了发电机定子,才得以平稳运行。
两者旗鼓相当,都号称世界第一。
两者机械部件受扰动产生的疲劳相似,投入运行的时间相近,运行时间长短也无大差别。两者的结果应该是相当的。
但是,萨彦却以“惨案”震惊世界,以2号机为典型引发了大灾难。而大古力却没有出现“机毁人亡”的事故,还在那里静静运转。
造就了不同的结果主要原因之一,就是分区运行,避开强振动区运行。
水电站水轮机的运行区域是经过设计、模型试验和电站运行试验确定的。萨彦水轮机分成4个区域:容许运行区,不推荐运行区,推荐运行区,临时禁止运行区。但是,由于当时的技术水平,推荐运行区的负荷调整范围太窄,事故发生时只有7万千瓦。也就是说,如果要保持稳定运行,负荷增减只能在7万千瓦的幅度范围内!
事故发生在2009年8月17日,当时水电站水头212米。按运行特性曲线,容许运行区域Ⅰ的调节范围从0至26.5万千瓦,有26万千瓦的调节值。区域Ⅲ为推荐的运行区其调节范围在57万千瓦至64万千瓦,只有7万千瓦的调节值。不推荐运行的区域Ⅱ很大,从26.5万千瓦至57万千瓦,30.5万千瓦范围不推荐运行。这样,位于各机组推荐的调节范围,在水头212米时大大低于区域Ⅰ的调节范围。
工作人员开始清理事故现场 摄影/Konstantin Zavrazhin/CFP
惨案发生前一天,负荷变化超过7万千瓦的变化幅度达12次。事故当日零时至2:30从44.15万千瓦降低至28万千瓦,而从4:12至7:05又增加至41万千瓦,变化达16万千瓦。计划出力的这种变化迫使2号机组从其投入工作时刻起 (2009年8月16日23时14分),相继地6次通过不推荐运行区域。从前次维修结束重新投入运行后,2号机组总共210次处于该区域,共工作2520秒。这种运行方式,是造成“惨案”的主要原因之一。
萨彦机组设计上明确了不同运行分区,但是没有设定在各区域运行的安全限制,电网调度部门以首选的负荷调整机组――2号机作为“自动发电控制”运行机组,这个外部原因,以及联接顶盖和座环的80个螺栓中的49个“不作为”的内部原因,使惨案发生了!
而大古力70万千瓦的水轮机,与萨彦一样,也具有那个年代“先天不足”的特征。但大古力的70万千瓦水轮机,开的是“小灶”,电网只安排其在60%额定负荷以上的高效率稳定区域运行,负荷没有“大起大落”,也避开强振动区运行。所以,大古力70万千瓦机组“平安无事”,而萨彦64万千瓦机组却遭受“灭顶之灾”!
回头看看我们中国,在那“水火相争”的年代,“水电派”为争“优先发展”,曾一再强调水电机组“运行灵活”、“调节性能好”、“升降负荷快”,甚至向“火电派”叫板:“水电机组什么负荷都可运行,你火电(机组)能行吗?”于是以火电为主的电网调度部门,就向水电派发指示:“水电机组从零负荷到满负荷都要运行!”这个影响,至今还难以消除。火电毕竟是“老大”,占发电能力的70%以上,水电还不到25%呢!所以,迄今水电机组单机容量30万千瓦的机组,有长时间带负荷不超过1万千瓦的。有的10万千瓦机组,甚至72小时担任“空载备用”,为电网安全担任“安全卫兵”的角色。在这零负荷区域长期运行,部件振动大,机组损害严重,还没有一分钱的收益!
三峡的70万千瓦机组是幸运的。设计难度很大,但众志成城,总结了过去大机组的经验教训,使机组的技术性能达到较高的水平。机组的“先天”条件有利。三峡水轮机也划分了稳定运行区、限制运行区、禁止运行区。稳定运行区的范围从最小15万千瓦到最大40万千瓦。任何情况下都大于萨彦的7万千瓦。同样重要的是,由于三峡电站的规模,国家电力调度只安排任务到“梯级调度”,各台机组负荷分配,可根据各机组的特性,灵活安排在设计允许的稳定运行区域内运行。
萨彦惨案,引发机组如何安全运行的大讨论。分区运行,确保安全。特别是大型机组,安全运行至关重要。如果萨彦惨案75条人命能换来机组分区运行,快速避开强振动区运行,则不仅电站发电有幸,运行人员和家属也会为此“感激涕零”。
启示之三 是“寿终正寝”吗?
萨彦惨案发生后,同行的俄罗斯朋友对我说,“我们的水轮机没有问题。”“制造厂家规定的水轮机使用寿命是30年,水轮发电机是40年。”而事故发生时水轮机已运行29年10个月!也就是说,萨彦惨案的发生,原因很简单,是水轮机到了寿命期。
萨彦64万千瓦水轮机是真的“寿终正寝”,10台巨型机组该到“穷途末日”了吗?
人有寿命,机器也有寿命,这很正常。人的寿命有长短,俗话说“黄泉路上无老少”。医学家说主要取决于人的基因(先天因素),生活环境与条件(运行条件),医疗条件和治疗手段(维护修复)等。机器也一样,也受到先天因素--设计性能和制造质量的影响,也受到运行条件和维护修复条件的影响。人与机器最大的不同在于,人有思维,有精神因素,受情绪影响。而机器则完全处于被动状态,而人的能动性对机器的使用寿命,起到十分重要的作用。
对于萨彦-舒申斯克水电站10台64万千瓦水轮发电机组,首台在1978年12月投入运行,最后一台1985年12月投产发电。说这次萨彦惨案主要原因就是“大限已到”,业内人士恐怕很少有人附和此说。中国的水电机组事业虽然时间不算长,从最早的一台机组,1905年在台湾龟山水电站投入运行算起,已有104年。从中国大陆第一座水电站--云南石龙坝的机组在1912年发电算起,也有近100年了。这些机组都没有在运行40年后就“寿终”的报道。
我们当然很清楚地记得, 1959年4月,周恩来总理为中国第一座自主设计的水电站题词:“为我国第一座自已设计和自制设备的大型水力发电站的胜利而欢呼!”那指的是1958年投入运行的新安江电站7.5万千瓦级机组。时隔近50年后,在今年11月我又一次认真去看过年过半百的新安江机组。已大大超过了“而立之年”的水轮机,半个世纪了,还在那里“转转不息”。不但未见“老态龙钟”,而且“神采奕奕”,“光彩照人”。当然,担任的角色已大不相同。作为华东电网第一调频电厂和主要调峰、事故备用电厂,新安江水电站在降低电网内火电机组煤耗、提高供电质量、保障电网稳定安全经济运行等方面,发挥着不可替代的作用。只是运行时间短了,甚至有时(晚上10时到早晨8时)全厂9台机组全停,以换取用电高峰时“全力以赴”。
新安江电厂厂长李建华向我们介绍说,经过长期运行,这些曾经贡献突出的设备老化了,隐患增多。新安江水电站员工仔细为机组做了“体检”,制定了完善的“健身方案”,有的经过“换心”(转轮)术,有的更换了功能部件(弹性金属塑料瓦)。全厂应用计算机实时监控系统等。经过坚持不懈的更新改造,新安江水电站在科技进步和现代化管理方面硕果累累,先后荣获国家科技进步一等奖、全国设备管理优秀单位等殊荣。
当我提到我不久前为研究水轮机泥沙磨损考察过的黄河三门峡电站,使人感到“岁月催人老”、“不堪回首”时。李厂长告诉我:“我们是国网所属电厂,角色又非常重要,水电机组改造资金不成问题!”
这可是一语道破:维持“长生不老”的秘诀,就是要经常“体检”,要有“健身方案”,要有足够的经费支付体检、换心术和日常护理费用。
就在我们身边,长江第一坝葛洲坝电站首台机组,1981年投入运行,与萨彦机组年龄不相上下。当听到萨彦机组“被判”为“寿终正”时,年龄相仿的葛洲坝机组似乎感到自已正处“而立”之年,离“古稀”之年还差得远呢,更与“寿终”两字拉不上关系!
国际电工委员会水轮机技术委员会一份文件说,水力发电设备是稳固的、可靠的、使用寿命长的设备。其稳固性可在很长时间内不需进行重要的修复而能维持连续运行。水轮机的可靠寿命可以长达30年到50年而不需进行重要的修复改造。这主要取决于机组的型式、设计、制造质量、运行条件和其它因素。当然,发电设备不可避免地会随着时间的推移,出现性能、可靠性、可利用率下降。
正是在应对国际电工委员会文件中提到的这些挑战性的因素时,采取的方式、方法、措施不同,才会出现截然不同的结果!
萨彦电站10台64万千瓦水轮机,从投入运行开始至1997年,在所有转轮叶片上均发现有裂纹,共127处,其中叶片与下环倒角处过渡焊缝周围出水边发现109处裂纹,叶片与下环接合部位进水边发现18处裂纹。部分叶片上已不止一次地出现裂纹。2号机组的15号、16号叶片已出现了4次裂纹,7号机组的5号叶片也出现了5次。
特别是惨案的“元凶”2号机组,由于转轮水力不平衡,强烈的动态力达90-95吨(设计值60吨) 作用在水轮机导轴承上。在这些力的作用下,轴承座的径向振动达到450-500μm,水轮机顶盖为200μm。曾经由于轴承座和支撑件出现松动,一个月内不得不停机两次检修水轮机导轴承。经过维修处理,直到2000年,萨彦机组才被批准正式投入永久运行,评价不是“优”,而是达到“良”。
国内同行议论说,设备自身带有缺陷,部件陈旧老化,虽经大修、中修,但“病根”没有消除,长期带病运行可能是萨彦水电站“8.17”事故重要原因之一。
比萨彦机组年长20岁的新安江机组的例子,给我们提供了再创“第二青春”的经验。萨彦机组的惨案,向我们提出了深思和警示。
通常水电站水电设备运行细则规定,运行维修人员应经常检查设备的技术状况,但有的没采取相应有效的方式组织这样的检查。萨彦机组振动严重超标,验收负责人还是评定为“良好”,可以“放行”。
巨型水电站机组设备的状态必须达到优良。像萨彦-舒申斯克水电站、三峡水电站这样对国家和地区供电有重大影响的电站的机电设备,包括自动化和各类保护设备,必须时时保持良好状态。
对设备运行状况应了如指掌。对设备状况的把握、了解,要有记录,有专人负责。特别是新机组、大修后重新投运的机组,发现了问题还未安排大修的机组应成为重点定期巡视的对象。发现问题、缺陷,及时研究、修复,包括更换部件,进行现代化改造,绝不应该长期“带病”运行。
巨型水电站机组设备的修复,要及时得到安排。对有缺陷的大机组的修复工作,更新、修复、更换的安排计划要落实。对自动化组件、保护组件和系统,需升级换代的,要得到及时安排,确保自动化系统、保护系统正常动作。萨彦惨案,不言而喻,是这些“保护系统”不能发挥正常动作所致。
萨彦电站的惨痛教训,不是技术负责人未曾发现设备存在问题,而是主要责任人未安排资金实施改造,验收委员会负责人未能认真把关而“放行”。这是非常惨痛的教训。
启示之四 谁之过
“萨彦惨案”是水电设备事故中迄今最重大的事故。我称之为“惨案”,是有别于“事故”。归结起来的理由是四个字:“机毁人亡”。而且是电厂全部10台机组被毁,多达75人遇难。
俄罗斯国家有关部门要向国民有所交待,遇难者家属也想知道是谁使他们永远失去了亲人!
谁之过?这是处理事故必须回答的问题。虽然有时也很难准确认定,但是总得有人“挨板子”,甚至还得蹲监狱。
2009年10月,俄罗斯媒体报道:俄罗斯联邦环境保护、技术和原子能监督局局长尼古拉.库季因2009年10月3日说,经过深入调查,有关方面认定水电站事故是由一系列原因造成的,其中包括水电站本身设计缺陷,使用、维护不当及管理不善等因素。
这里指出了造成事故的原因。随后的媒体报导,指出了事故的责任人。
2009年10月5日莫斯科出版的《共青团真理报》报道,萨彦-舒申斯克水电站事故的初步调查结果,指定责任者25人,首要责任人为原“俄罗斯统一电力公司”总裁丘拜斯。
报道中还追溯了事故的原因和责任。“在未经国家技术鉴定的情况下,水电站于2000年正式投入运营。此外,事故发生时,水电站多名主要负责人均不在工作岗位上。”
谁之过?俄罗斯统一电力公司总裁丘拜斯声明:“我对所有在我负责电站工作期间发生的一切负责。”但是他也有“怨言”:“2000年,电站转入市场运营。当时,(明知还有问题未解决)我必须签署相关协议。”
据媒体报导,俄罗斯当局对事故划分为:促成事故发生的有关人员,包括动力部副部长、动力部前部长、董事长、总裁、总经理、科学院通信院士(验收委员会主席)等6人。可能就是我们俗称“负有领导责任”的人员。对防止萨彦-舒申斯克水电站事件和事故负有责任的人员共19人。可能就是我们俗称“负有直接责任”的人员。总之,萨彦-舒申斯克电站负有领导、管理、技术、执行的主要责任的人无一幸免。
三峡电厂运行人员精心操作 摄影/王绪波
他们可能还有怨言,但面对75名死难者亲属的眼泪,他们也只好忍住了!
在2006年出版的《在水电世界驰骋》一书中《难言的痛》的最后部分,我写道:“近年来,俄罗斯水电刊物相继报道了俄罗斯水电站超期服役,水电设备老化严重,多数水电站需要全面更换水电机组、电气设备和辅助设备的消息。还报道了另一些电站需要更换可靠性较低的机组和部分磨损严重的零部件。不幸的是,近十年来,俄罗斯国家体制改革和国家经济结构调整中,俄罗斯水电企业存在严重的经济困难,设备大修资金不足,连正常的设备维修都无法进行,更谈不上花钱更换设备了。早在1997年,俄罗斯就制订计划,提出对功率在30兆瓦以上的64座水电站进行设备更新,其中包括更换154台转桨式和29台混流式水轮机,包括更换115台水轮发电机、100多台水轮机调速器以及大量的励磁系统和其它设备的计划。此外,还有33台水电机组需要更新设备。可是,直到2002年,实际上只更换了8台机组!”
看过以上资料,你会想到,萨彦-舒申斯克电站惨案中有没有“国家责任”?也就是由于国家“体制改革”、“结构调整”甚至之前“休克疗法”的责任呢?但是,尽管民间盛行“国家应负的责任”的想法,但没有看到一个国家的当权者愿意承担起“国家责任”的。正如我国“大跃进”、“文化大革命”期间,头脑发热、“赶英超美”制造的机组,制造质量差,达不到发电出力,如果出现重大事故,肯定要追究个人责任,但并没有当权者出面承担一定的“国家责任”。
除了水电机组外,萨彦电站内的机电设备,如发电机开关,技术落后,可靠性差,备件不再生产,要求更换用ABB的六氟化硫开关,又没有资金进口设备。自动化系统、监控系统、保护系统技术落后,老化严重,故障频繁,不能满足现代可靠和经济运行要求。这是国家的责任吗?当然只能是业主、有关管理部门的责任。他们的“过错”又在那里呢?
“水电站事故是由一系列原因造成的,其中包括水电站本身设计缺陷,使用、维护不当及管理不善等因素。”
我们注意到,责任人中可没有工程设计单位-列宁格勒水工设计院和水轮机设备制造厂-列宁格勒金属工厂的负责人,或应由设计、制造承担的责任。
很明显,俄罗斯当局认定,从萨彦电站工程设计、产品制造、部件安装、设备运行、电厂检修、突发事故处理方面存在的所有这些缺陷或不足,都是业主的责任,都是业主技术管理的漏洞。也就是为什么俄罗斯当局并没有将“板子”打到那些工程设计工程师、水轮机设计工程师身上。因为由他们工作生成的设计、制造的缺陷,或是带有那个时代技术水平的“烙印”,或是业主技术管理监审不力的责任。当然,即使想追究他们的责任,也无从追溯这些30多年前从事设计者的责任。中国近年流行的设计“终身负责”,可能更多只是一种宣传,或者不过是无法兑现的“空头支票”而已。只是当今业主的责任肯定是逃脱不了的。难道业主的责任是“无所不包”的吗?人们一般认为,业主的技术管理,并不需要高深的技术,也不需要多么精明的管理。因为图纸是设计者“画”出来的,混凝土是施工者“浇”出来的,机电设备是在工厂“制造”出来的。他们才是业绩的直接创造者。但是,也存在另外的一些事实:例如,三峡工程的技术管理,曾经使左岸水电机组2个供货集团的水轮机模型验收进行了5次,前所未有。韩国供货的重达180吨的转轮上冠不锈钢铸件,缺陷超标,就被报废处理了,即使供货商声称要为此付出“供货期要推迟半年”的代价。国内某大厂供货的不锈钢转轮下环铸件,缺陷严重超标,也被拒收了。法国厂家推荐的转轮分半制造工艺被我们否定了,重新按合同规定的方式制造。三峡工程的技术管理,坚持质量、安全的原则,要求尽量不把缺陷带到现场,即使在现场发现了缺陷也不因赶进度而不作处理就吊入机坑。
业主技术管理的严格与否,业主的决策正确与否,业主科学的措施落实与否,在市场经济中处于“强势”的业主,要有清醒的认识,并有能力勇于承担起堵塞在设计、制造、安装、运行、维修过程中不可避免会出现的某些安全漏洞,承担起全部的责任。
业主也是人,也是一般的人,并不是什么都懂的“通才”。但是,业主可以依靠有理论有实践经验的各专业人士组成的专家组,帮助业主“把好关”。
“功”与“过”,都有业主的责任。特别是“过”,业主的责任是逃不脱的。
三峡电厂运行人员认真巡检 摄影/王绪波
启示之五 是机电设备“惹”的祸
“萨彦-舒申斯克电站惨案”之所以震惊世界,当然与发生在俄罗斯这样的工业大国有关,与造成“机毁人亡”的重大惨案有关,也与“始作甬者”--机电设备引发的惨案有关。
大坝壅水造就了水库,从水库引水进入厂房发电,再通过输电线路与电网联接,将“电”送到千家万户,送到国防、钢铁、冶金、医院、学校等重要性不同的用电单位。调控水库水位、监测大坝安全、“将水变成电”和“把电送出”的设备,我们通称为机电设备。这是水电工程建设的总体中不可或缺的重要组成部分。
一般认为,机电设备不是在施工现场“造就”出来的,而是在工厂“加工”出来的。是“钢”的,不是“土”的。有人开玩笑说,水工建筑物的误差是以“厘米”计,而机电设备的误差是以“毫米”甚至是以“百分之一毫米”为单位计算的。所以,一般认为,出现大事故主要是“土”的部位,“钢”的材料好,加工精确,一般不应该会引发事故。也许是由于这些原因,在水电工程建设中“机电设备”往往处于“配角”地位,引发事故的风险也要小些。
这次萨彦-舒申斯克电站发生的“8.17惨案”,人们怎么也没有想到是机电设备惹的祸。从媒体报导中,初始认为是人为事故,是“恐怖袭击”,很快被俄罗斯当局否定了。又说是“压力钢管爆裂了”,所以出现了“冲天水柱”。但10条背管式压力钢管却完好无损。后来又说是“检修中的变压器爆炸”,因为听到“巨大响声”,等等。人们怎么也不曾想到,正在电站厂房内运行的2号机组,是“惨案”发生的“导火索”。起源于此,随后“摧枯拉朽”整垮了电站厂用电系统、通信系统、保护系统、自动化系统,殃及其它9台机组,拉垮了3台机组的厂房。
人们怎么也不曾想到,从工厂加工制造出来的机电设备,引发的事故竟比在萨彦电站已经发生过的水工建筑物的事故还要惨烈得多,竟直接导致75人死亡。引起了国际媒体的轮番报导,俄罗斯总理亲临现场视察,引起了国际水电界一片哗然。在水电工程建设中属“配角”的机电设备,在惨案中却成为了不光彩的“主角”。
水工大坝、电站厂房建成后,需要有正常的维护,需要对其变形、位移持续进行监测。用钢筋混凝土浇筑的大坝的寿命,关系大坝的安全,曾引起热烈争议。上世纪三十年建设的我国第一座大型水电站--丰满大坝,尽管建坝时的施工技术水平差,施工质量低劣,混凝土强度偏低,坝体分缝分块造成坝体整体性较差,渗漏、冻胀、溶蚀等引发的老化现象加速发展。即使如此,大坝在不利的环境下也己蓄水运用了七十多年。三峡大坝采用的高性能混凝土,使工程寿命可达到百年以上。由此可见,大坝的寿命是比电站机电设备的寿命要长的。所以一旦大坝建成,电站发电后,“以安全、高效、多发电”为目标的运行管理,自然使机电设备成为“主角”。
对“主角”要倍加爱护,细心保养。否则,在不该出现问题的地方,也会惹出事故来。
混凝土大坝建成后,随着时间的推移,一般是不必“更新换代”的。而机电设备则大不一样,固定部件和运动部件都会发生“老化”、“疲劳”,“功能衰退”、“可靠性降低”。特别是其中应用的电气、电子组件,由于材料革命、工艺改进,计算机技术的应用,性能和可靠性有极大的提升,升级换代更快。如果赶不上时代,没有及时将“老化”的可靠性差的设备更换下来,修复改造,重建系统,事故发生的几率就大为增加。萨阳惨案的发生,这些老化的设备和系统没有得到及时更新,就是明证。
国际电工委员会水轮机技术委员会(特别应该指出,机组自动化系统属水轮机技术委员会管理范围)的一份文件指出:水轮机进行修复改造的主要理由,除增加资金回报外,通常有以下一个或多个理由:
提高可靠性和可利用率;
恢复性能,延长寿命;
改善性能:提高效率、出力;
减小空蚀磨损,扩大运行范围;
提高电厂的安全性;
环境、社会因素或其它原因;
降低运行维护费用。
其它方面:公司观念的改变;水文条件改变;市场条件改变。”
机电设备惹出的“萨彦惨案”,直接给已建的水电工程敲起了警钟。水电工程“惨案”不仅仅会因水工大坝引发,机电设备也会造成如此惨重的灾难。
启示之六 突发重大事故处理的思考
2009年8月17日至10月5日,俄罗斯发生的“萨彦-舒申斯克水电站惨案”成为国际媒体追逐的焦点新闻。事故发生的当天,政府发言人发布官方消息,俄罗斯总统德米特里·梅德韦杰夫命令紧急情况部长和能源部长飞赴现场。当晚,总理普京亲赴紧急情况部,坐镇指挥。普京下令副总理伊戈尔―谢钦组建一个委员会,专门处理萨彦—舒申斯克水电站险情。8月21日晨,普京亲自前往阿巴坎市,下飞机后直奔萨彦-舒申斯克水电站。媒体报导了俄罗斯总理和有关部长发表的讲话。国际舆论就事故造成人员伤亡、设备毁坏的状况连续跟踪报导;媒体采访有关官员谈论事发原因,尽管五花八门,前后矛盾,仍时时吸引全球的目光。有的跟踪报导事故处理进程,事故责任人名单和当事者的反应;用手机拍摄的照片、现场录制的VCD在报纸上发表,在电视上播放。国外媒体还特别关注事故引发俄罗斯政党之间攻讦,报道角度不一而足。
所有这些,使国内外的专业人士、读者和听众对惨案高度关注,获得了大量的信息。事故无法遮掩,在当今发达的通信技术时代,想掩盖也掩盖不了!
公开,无疑是这次突发重大事故处理的一大特色。
在20多年前在前苏联,也发生过震惊世界的突发重大事故。那是发生在现在乌克兰境内的切尔诺贝利核电站。1986年在4月26日凌晨1时23分,切尔诺贝利核电站的控制室里,操作员犯下了一连串致命错误。四号反应堆发生爆炸,大量强辐射物质泄露,成为人类和平利用核能史上的一大灾难。由此引发的核辐射比日本广岛原子弹爆炸造成的辐射强200倍,让全世界震惊,让整个欧洲担惊受怕。核电站发生爆炸后,四号反应堆被用水泥浇筑的“石棺”封闭起来。事故造成的经济损失已累计高达数千亿美元。
核电站爆炸事故发生后,苏联没有立即向全世界通告这一事故,但是北欧一些国家检测到本国上空的辐射量大大高于正常数值,这些国家立即开始调查是哪个国家的核电站出现问题,直到事故发生48小时之后,这一事故才开始予以处理。苏联邀请了国际原子能机构的代表到事故地点进行观察,给他们机会了解事态的真实情况,让他们亲眼看一看为控制事故所采取的措施。公开,尽管是晚了一点,也必然是惨案处理必须遵循的原则。
中国是一个矿难高发国家,每年都有不同的瓦斯、煤尘等引发的事故。据了解,其中最大的矿难,是1942年4月26日在本溪矿发生的瓦斯煤尘事故,伤亡最多,一次死亡1549人,重伤246人。这是中国历史上最大的矿难。1960年5月9日,在山西大同老白洞煤矿发生了新中国成立以来迄今最大的矿难。这次惨案死亡677人,连同被救出的228人中又死亡5人,共死亡682人。事发当天下午1时45分,正是井下交叉作业时间,交班的职工未上井,接班的职工已下井。两个班的干部工人全被困在井下。事故发生后,经过10个多月的深入调查,老白洞矿难事故追查组于1961年3月24日写出了《关于老白洞矿煤尘爆炸事故追查工作的结案报告》。报告认为:老白洞矿事故是煤尘爆炸事故。报告中说:“反革命直接点火的线索至今尚未发现。”但事故处理后,在运动中确定批判和斗争的人员就多达709人,撤换干部398人,调离了“不纯”人员462人。这不能不说是又一场触目惊心的灾难!这起当时被列为绝密的惨案,在尘封了30年后才首次向国内外公开。
这是那个特定时期、特定环境下引发的惨案,处理方法也反映了那个年代的特色。由于“家丑不可外扬”,“保密”、“掩盖”就成为其特点。由于当时的媒体只有广播、报纸和口头相传,传播范围有限,“掩盖”就成为可能。
到了21世纪,是否仍存在掩盖这种突发重大事故的状况呢?基于各种“利益相关”的考虑,迄今仍然有人想把重大事故大事化小、小事化了的主观欲望。只不过在当今的中国,政府不允许、国人不同意、媒体不放过这种“掩盖”行为。所以发生重大惨案,都有媒体跟踪报导。造成重大事故者,故意隐瞒不报者,都要受到政府纪律或法律的惩处。
然而,对于未造成人员伤亡的“技术性”事故,情况就不同了。尽管事故造成设备严重毁坏,经济损失惨重,修复尚待时日,处理方法却有天壤之别。有的公开查明原因,敢于公诸于世。美国大古力700兆瓦水轮发电机定子与转子碰撞事故,业主美国垦务局专门发布信息。随后3台发电机定子修复改造,采取公开招标。中国小浪底水电站水轮机试运行时曾发生振动事故,叶片出现裂纹,影响投产运行。制造厂美国福伊特水电公司公开在随后的国际会议发表文章,讨论事故原因和报告最后处理结果。国内大朝山电站当年水轮机试运行时发生的异常噪声和叶片出现裂纹事故,曾使国内业界怀疑大机组是否还能可靠运行。经过各方共同努力,破解了引发事故的原因,处理措施得当,水轮机业界从中获益菲浅。
近年来国内有的新建抽水蓄能电站,机组在试运行时,据悉电机曾发生重大事故。由于没有死人,使“关门”处理成为可能。当然,“没有不透风的墙”,这种事情在行业内传说沸沸扬扬,甚至以讹传讹。即使只知其一,仍不知其详,各种猜测怀疑都有。当然就更谈不上在行业内交流,也不能在公开的技术刊物上看到这类文章了。政府、业主、制造厂应该都是知情的,唯独业内人士和纳税人不知情。当然更无从使业内人士知晓,吸取教训,引以为戒了。“保密”,成为其唯一的理由!
突发重大事故的处理,即使在今天,仍然存在“公开”与“掩盖”两种不同处置方法。当然,前者可能会“丢面子”,但最终彻底丢掉面子的是“掩盖”这种并不高明的做法。
萨彦-舒申斯克水电站惨案处理,从事发当天的8月17日,到媒体报导10月5日公布事故原因分析报告,仅用了52天的时间!报告公布了萨彦水电站事故基本情况、人员伤亡、设备毁坏、事故原因、有关责任人名单及违规违法事实、经济损失等全面的分析报告。媒体迅速报导分析了这份报告披露的内容。使各种似是而非的传说,媒体引用官员的相互矛盾的谈话,有了一个“了结”。使这件震惊世界的惨案不再继续“漫燃”。
这不失为“快刀斩乱麻”的处理突发重大事故的案例。体现了俄罗斯体制内的效率、决心,体现了对媒体和国人关注的一种直面面对。也体现了一个发达的工业大国迅速处理事故尽快恢复电力生产的信心。
在表述“事故原因”时,媒体报导强调了事故直接原因是超负荷运转导致水轮机组螺栓脱落。初步指定责任者25人,首要责任人为原“俄罗斯统一电力公司”总裁丘拜斯。作为以往负责电站管理工作的所有高层,除丘拜斯被列为首要人物外,位列其后的包括水电站站长和总工程师等无一能够免责。
这是一种“高超”的事故认定方法。体现了以“事实为依据”的原则:负荷状况有记录;80个螺栓中49个螺栓程度不同损坏有检查报告;顶盖事实已与座环分离,一串转动部件倒在发电机层楼板上。如果我们把事故认定拘泥于讨论是水轮机振动过大,还是保护系统失灵、误动引发事故。水淹厂房是压力钢管的水还是反向水锤下游的水引起。厂房塌落是大水冲倒还是机组碎片击垮。事故引发的前后顺序过程如何演变。孰前孰后,……争论哪怕持续一年,可能还是不会有统一的认识。
萨彦惨案这次突发重大事故认定原因的做法,简化、直观、有说服力,避开了无休止的“技术性”争议,为52天提出事故报告、“迅速了结”此案提供了支持。
由2号机组引发的萨彦水电站惨案,有着水轮机水力性能不佳和结构特性不良的“先天不足”的原因,又有长期以来在“强振动区”运行时间较长造成空蚀、磨损、振动等的“疲劳破坏”。有着管理不善、检查不周、有的制度不执行、维修费用不足没有及时修复改造等更深层次的原因。在这复杂背景情况下,很难厘清或“还原”惨案发生、发展的经过。这就使人们似乎感到事故原因扑朔迷离,不甚明白。萨彦惨案的处理,给我们提供了突发重大事故处理的有益借鉴。但是,重要的是我们如何从重大事故中吸取有益的教训,使这样的惨案不会在中国发生。
三峡电厂运行人员密织安全网 摄影/王绪波
俄方称致75人死亡水电站事故由综合原因造成
新华社莫斯科2009年10月3日电(记者 聂云鹏)俄罗斯联邦环境保护、技术和原子能监督局局长尼古拉.库季因3日说,2009年8月发生的萨彦-舒申斯克水电站事故与恐怖袭击无关,而是由一系列原因造成的。
该监督局当天在莫斯科召开的记者会上发布了萨彦-舒申斯克水电站事故技术调查报告。库季因说,经过深入调查,有关方面认定水电站事故与恐怖袭击无关,而是由一系列原因造成的,其中包括水电站本身设计缺陷,使用、维护不当及管理不善等因素。
调查报告说,萨彦-舒申斯克水电站在上世纪70年代开始初步运行时曾多次出现技术故障,技术人员之后又多次发现水电站部分设备存在结构缺陷。在未经国家技术鉴定的情况下,水电站于2000年正式投入运营。此外,事故发生时,水电站多名主要负责人均不在工作岗位上。