基于變權(quán)模型的燃氣電廠危險性評價方法研究
作者：樊茂飛 陳國華
來源：華南理工大學(xué)安全工程研究所
評論： 更新日期：2013年01月11日
摘要：對燃氣電廠的危險因素進行辨識，分析其典型事故模式，提出了基于事故模式的燃氣電廠危險性評價思路。以燃氣輪機特有的喘振事故模式為例，通過對其事故發(fā)生機理的分析建立了喘振事故易發(fā)性評價指標(biāo)體系及指標(biāo)評分方法，對指標(biāo)進行分類分析，對通用的權(quán)重確定方法(常權(quán)方法)進行了改進，建立了融“懲罰”和“激勵”于一體的喘振事故模式易發(fā)性評價變權(quán)模型。把該模型應(yīng)用于某喘振事故實例，將常權(quán)評價模型和變權(quán)評價模型的評價結(jié)果與實際情況比較，表明變權(quán)評價模型更合理、更切合實際。
關(guān)鍵詞：燃氣電廠；危險性評價；變權(quán)模型；喘振
Study on Risk Assessment Method of Gas-fired Power Plant Based on Variable Weight Model
FAN Mao-fei，CHEN Guo-hua
Abstract：The risk factors of gas-fired power plant are identified，the typical accident model is analyzed，and the idea of risk assessment of gas-fired power plant based on accident model is put forward. Taking the inherent surge accident mode in gas turbine for example，the index system and index score method for assessment of surge accident probability are established by analyzing the accident occurrence mechanism. The classification analysis of the indexes is carried out. The conventional weight determination method(constant weight method)is improved. A variable weight model for assessment of surge accident probability，including both the functions of“punishment”and “promotion”is established. By applying this model in a case of surge accident and comparing the assessment results of the constant weight model and the variable weight model with the actual situation，it is showed that the variable weight model is more reasonable and practical.
Key words：gas-fired power plant；risk assessment；variable weight model；surge
1 概述
美國能源部曾預(yù)測，1998年—2007年，燃氣發(fā)電機組占新裝發(fā)電機組容量的88.7%[1]。2000年我國燃氣發(fā)電量已達到總發(fā)電量的0.2%[2]。為解決電力緊張問題，廣東省2003年制定了《珠江三角洲地區(qū)近期小火電技術(shù)改造規(guī)劃》，提出在廣東各負荷中心建設(shè)若干個建設(shè)期短、效率高、調(diào)峰性能強的燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機組，實際建成11個項目、19臺機組，產(chǎn)能為342×104kW。加上未納入該《規(guī)劃》的項目，十五期間，廣東省已建設(shè)投產(chǎn)583 ×104kW的燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組[3]。
面對迅猛發(fā)展的燃氣發(fā)電事業(yè)，開展科學(xué)的安全評價工作已迫在眉睫。發(fā)電企業(yè)一旦發(fā)生事故，對其他工業(yè)部門及人民生活的影響巨大。燃氣電廠事故時有發(fā)生，如1994年廈門市燃氣發(fā)電廠2號機組壓氣機發(fā)生故障導(dǎo)致停機大修[4]；1995年中原油田一臺MS1002型燃氣輪機發(fā)生嚴(yán)重喘振事故，導(dǎo)致燃氣發(fā)生器轉(zhuǎn)子、壓氣機靜子葉片、透平噴嘴環(huán)、燃燒室火焰筒、動力渦輪轉(zhuǎn)子等重要零部件損壞，造成工廠停工近5個月，直接和間接損失超過1×108元[5]。本文結(jié)合燃氣電廠的特點，在對其進行危險性分析的基礎(chǔ)上，以燃氣輪機典型事故——喘振為例，探討燃氣電廠危險性評價方法。
2 燃氣電廠危險性分析
燃氣電廠與一般燃煤電廠主要有兩點不同：在燃煤電廠蒸汽輪機、鍋爐、發(fā)電機這3個子系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增加了燃氣輪機子系統(tǒng)；與燃煤電廠中鍋爐通過煤料加熱給水不同，燃氣電廠中的鍋爐主要通過燃氣輪機排出的高溫?zé)煔鈦砑訜峤o水，從而大大提高發(fā)電效率。燃氣電廠工藝流程見圖1。
① 危險因素辨識
危險因素是指能對人造成傷亡或?qū)ξ镌斐赏话l(fā)性損壞的因素。燃氣電廠存在的主要危險物質(zhì)有：燃料(燃油和天然氣)、工藝過程中產(chǎn)生的高溫高壓蒸汽以及電廠工藝過程中所用的化學(xué)物質(zhì)。燃氣電廠所用的化學(xué)物質(zhì)中列入《危險化學(xué)品目錄》的有：鹽酸、氫氧化鈉、氨、聯(lián)氨、次氯酸鈉、氫氣、六氟化硫等。按照《企業(yè)職工傷亡事故分類》(GB 6441—86)，燃氣電廠存在的危險因素包括火災(zāi)、爆炸、物體打擊、車輛傷害、機械傷害、起重傷害、觸電、中毒、窒息、灼燙等，其中尤以火災(zāi)、爆炸、機械傷害和觸電為甚。
從危險因素作用的結(jié)果(即事故角度)來看，根據(jù)國家電力監(jiān)管委員會2004年第4號令《電力生產(chǎn)事故調(diào)查暫行規(guī)定》和《電力生產(chǎn)事故分類與代碼第一集特大和重大設(shè)備事故分類與代碼》(DL/T 518.5—1993)，燃氣電廠主要可能發(fā)生的事故為：電力生產(chǎn)人身事故、電力生產(chǎn)設(shè)備事故和火災(zāi)事故。其中，電力生產(chǎn)人身事故往往是由電力生產(chǎn)設(shè)備事故和火災(zāi)事故引起，因此設(shè)備事故和火災(zāi)事故是燃氣電廠主要的事故類型，也是燃氣電廠風(fēng)險評價的重點內(nèi)容。
② 典型事故模式確定
巴萊多定律表明[6]：在任何系統(tǒng)中，最重要的部分往往只占約20%，其余80%的部分都是次要的。因此系統(tǒng)的危險性往往也是由少數(shù)主要事故模式造成的，選擇系統(tǒng)中典型事故模式作為研究對象，在節(jié)約危險性分析資源的同時也能夠較準(zhǔn)確地反映出系統(tǒng)的安全狀況。
結(jié)合國電發(fā)[2000]589號文《防止電力生產(chǎn)事故的二十五項重點要求》、《300MW級汽輪機運行導(dǎo)則》(DL/T 609—1996)、《125MW機組鍋爐運行規(guī)程》(SD 118—1984)等規(guī)章和標(biāo)準(zhǔn)，燃氣電廠典型事故模式見圖2。
值得注意的是，在上述事故模式中，喘振事故是燃氣輪機子系統(tǒng)特有的事故模式，國內(nèi)燃氣輪機已發(fā)生過多起喘振事故?？紤]到喘振事故一旦發(fā)生就可能導(dǎo)致葉片斷裂、動靜碰摩、推力軸承損壞等嚴(yán)重后果[7]，本文以喘振事故模式為例，從易發(fā)性的角度，探討其危險性評價方法。
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