某油田压缩机事故案例

某油田压缩机事故案例某油田压缩机事故案例 一一、、事事故故经经过过 2005 年 1 月 18 日 905 ，某油田某输气作业区增压站的 Z265-4 压缩机组的压缩Ⅰ缸靠曲轴端进气阀在生产运行过程 中发生异响。该 站站长经请示作业区调度室同意后，安 排当班 员工进行停机检修作业。1030 左右完成检修，经置换空气、 验漏后，在进行空载启机时，发现该阀阀盖处有少许泄漏，随 即停机并再次维修；1040 左右，完成检修，经置换空气、 验漏后，再次进行空载启机。在机组空载运行过程中，发生超 速飞车现象，操作员工采取了操作规程要求的全部紧急控制措 施，均未能控制住飞车势态，直至飞轮破碎解体。 据幸存当班员工反应，当压缩机超速后，操作人员立即采取了紧急 控制措施，包括启动仪表盘手动停车按钮、手动关闭燃气电磁切断阀， 直至关闭燃料气进气球阀等均不能人为控制压缩机组停机， 本班的其他 两名员工闻讯赶到现场后，经过两次重复以上操作仍不能制止飞车状 况。员工被迫逃生时，飞轮解体碎块飞出，碎块击中其中一名员工，导 致其当场死亡，并损坏部分设备设施，酿成事故。 二、事故现场勘察情况二、事故现场勘察情况 （一） 、事故机组勘察情况 1、压缩机飞轮 1）根据设计，飞轮自重 1.1T，直径 1.423m。 1 2）经现场查验，4压缩机飞轮碎块共 12 块（其中一块编号 45 遗失） ，除编号为 23的碎块以外，余下 11 块碎块的落点都分别处于飞 轮径向水平方向，距离飞轮轴线约 150m 的不等距离范围内。飞轮护罩 被飞轮碎块撞击损坏，飞离机体约 3 米。飞轮斜下端靠近中体的机组底 撬边缘有金属切削痕迹。 因此， 分析编号 23 的飞轮碎块在沿飞轮切线 飞出后撞击机组底撬，改变运动方向，偏离了飞轮径向水平方向。 现场查验分析， 飞轮解体轨迹是飞轮在高速旋转过程中沿飞轮切 线方向。 3飞轮碎块断面描述 现场 11 块飞轮碎块（编号 45遗失）的断面查验，发现 21碎块 边缘有直径 6-11mm 深 5mm 的渣孔一处，22碎块和 27碎块有靠近 轴孔边缘30mm 处有芯部疏松各一处，43碎块轮辐边缘有直径 5-20mm 的渣孔两个。 以上 11 块飞轮碎块的断面查验，未见陈旧裂纹和其它致命缺陷。 经与皮带轮断面晶粒比较，该飞轮碎块断面晶粒较粗大。 4）飞轮碎块复原情况 现场飞轮碎块组合复原分析，飞轮 6 根轮辐均从薄弱截面处断裂， 飞轮轮毂从飞轮键槽两锐角处断裂。 2、曲轴飞轮轴颈 经现场查验，曲轴飞轮轴颈在键槽附近有烧伤痕迹，在键槽边缘过 烧发兰，并有新鲜氧化层；其键槽有塑形变形且略呈倾斜喇叭口状；说 明轴颈与轮毂有相对位移，键槽部位承受过巨大应力作用。 2 3、皮带轮 1）经现场查验，皮带轮碎块都散落于曲轴皮带轮径下端，碎块共 6 块。风扇皮带共2 根断 1 根，水泵皮带1 根未断。皮带轮护罩有撞击 痕迹，并变形，落于曲轴皮带轮轴径下端。 2）通过对 6 块皮带轮碎块的断面查验，未见渣孔、疏松部位、陈 旧裂纹和致命缺陷。经与飞轮碎块断面晶粒比较， 该皮带轮碎块断面晶 粒较细。 3）通过对现场皮带轮碎块组合复原分析，皮带轮 6 根轮辐有 3 根 从薄弱截面处断裂，3 根未断裂；皮带轮轮毂共断裂两处，一处从飞轮 键槽两锐角的一测断裂（一测未断裂） ，一处从键槽斜向的两轮辐间断 裂。 由现场查验可以看出压缩机飞轮和皮带轮均被解体损坏，但皮带 轮碎块未飞出护罩。经分析认为飞轮的质量大且主要分布于轮缘，承 受的离心惯量大；飞轮的材料组织晶粒相对皮带轮粗大；皮带轮受皮带 约束；因而出现现场明显差异。 4、调速器燃气转阀 现场查验，调速器燃气转阀的摇臂断裂。现场拆下调速器燃气转阀 发现，转阀阀芯与阀座转动不灵活，有“卡死”迹象；转阀阀芯开启，开 度为 80-90；转阀阀芯外表面有光亮带；转阀摇臂与转阀阀芯端轴的 锁紧螺钉，以及转阀阀芯端轴定位圆弧槽，有磨损痕迹。 5、启动气进气球阀 经现场查验，启动气进气球阀的手柄指示处于关闭状态；阀芯基本 3 处于关闭状态，手柄轴线与阀芯轴轴线有约2-3的偏转；经查验，此球 阀关闭不严，存在内漏。 6、燃料气进气球阀 现场查验燃料气进气球阀手柄指示处于关闭状态， 现场拆下燃料气 进气球阀发现阀芯处于关闭状态。 7、就地仪表控制柜 经现场查验， 就地仪表控制柜的手动停机按钮处于“stop”停止状态。 就地仪表控制柜 1 只转速表、3 只数字温度表无显示，3 只电接点压力 表指针均指示“0”状态，故障报警器MARK-Ⅳ-N 无显示。现场拆下故障 报警器 MARK-Ⅳ-N 的后备电池测试显示电量低。仪表控制箱外接线路 及燃气电磁切断阀损坏。 （二）人员伤亡及机组、附近建筑物损坏情况 1、机组零部件及附属系统损坏情况 机组飞轮解体后的碎块沿飞轮径向飞出后， 撞击机组沿飞轮径向安 装的超速保护装置、调速器、启动气分配阀、机身油位显示器与曲轴箱 的连接管线、底撬、卧轴箱体等零部件，以及启动气进气管线及阀、燃 料气进气分离器、管线及管配件等机组附属系统，造成上述机组零部件 及附属系统损坏。 2、附近建筑物损坏情况 解体后的飞轮碎块沿飞轮径向飞出后， 继续撞击沿飞轮径向布置的 设备装置区厂棚、站场围墙、油库房、附近居民房屋等构建筑物，造成 其损坏。 4 三、事故原因分析 一、飞轮解体原因分析 1、现场查验，4压缩机的仪表无记忆存储功能，压缩机转速变化 情况无记录可查证，只能通过对事故现场飞轮碎块分布情况的分析。 同 时，根据43飞轮碎块落点位置，按抛物线原理理论计算飞轮的初始速 度，在不考虑43飞轮碎块突破飞轮护罩、撞击厂棚钢制横梁、撞击民 房、空气阻力等影响因素损失的能量的情况下，理论计算出飞轮解体的 转速约为 600r/min，但实际转速应大大高于本理论转速。 因此，此时飞轮的转速已大大超过机组额定转速（额定转速 400r/min） ，处于严重超速状态。 2、以下因素均可能导致飞轮解体 A 飞轮在高速旋转运动中的离心力超过了飞轮本身强度， 导致飞轮 强度较为薄弱的轮辐从危险截面处断裂，进而解体（注根据设计， 该机组飞轮解体的最小转速为 710r/min） ； B 飞轮在高速旋转运动中，连结飞轮与曲轴飞轮轴颈的夹紧螺栓， 在离心力作用下，克服其预紧力，造成螺栓拉伸变形，飞轮与曲轴飞轮 轴颈连接松动，导致飞轮与曲轴飞轮轴颈发生滑动位移 （沿飞轮旋转方 向） ，飞轮轮毂键槽承受巨大的应力集中，造成强度失效开裂； C 飞轮材质强度是否达到设计要求有待其金相、 力学性能试验结果 出来后进一步比较分析。 从现场损坏件分析认为飞轮解体是典型的强度失效破坏。 （二） 、飞轮飞车原因分析 5 飞轮解体过程中，机组燃料气供气系统、调速机构、燃气电磁切断 阀等被损坏难以复原，燃气转阀基本保持完整。根据现场查验情况分析 认为 1、根据设计，该机组在正常负荷运转情况下，转阀开度为1/2；现 场机组处于空载运行状态，转阀开度为 80-90，基本处于最大燃气供 气位置。 2、转阀阀芯基本被卡死，搬动摇臂只能微动。转阀摇臂是通过螺 钉与转阀阀芯端轴上的圆弧槽定位，可能造成摇臂