发布时间:2023-09-28 10:11:41
序言:作为思想的载体和知识的探索者,写作是一种独特的艺术,我们为您准备了不同风格的5篇柴油的危险性分析,期待它们能激发您的灵感。
关键词:柴油机;气缸套;有限元
中国分类号:664.6 文献标识码:A
Abstract: Along with the strengthening of the diesel engine is getting higher and higher, the working environment is gradually deteriorating and it is very important to make strength analysis for the cylinder liner of model engine by the common method and 3D-FEM, and put forward the corresponding improvement and preventive measures.
Key words: Diesel engine; Cylinder liner; Finite element
1 前言
随着柴油机的转速不断提高,对零部件的强度、可靠性要求也不断提高。气缸套与活塞顶及气缸盖共同组成内燃机的燃烧空间。在柴油机工作过程中,气缸套在承受机械负荷的同时, 还承受热负荷。柴油机气缸套是柴油机零部件中处于最恶劣的工作条件的零件之一,因此利用常规方法与三维有限元分析方法对柴油机的气缸套进行相关的强度对比计算分析,并根据计算分析的结果提出相应的改进与预防措施。
2 根据《船用柴油机设计手册》进行气缸套计算
2.1 缸壁强度计算
4 结论与建议
根据三维有限元分析计算结果表明:该型气缸套其第1阶频率为1 091.3 Hz,与上文计算所得出的自振频率1 051.3 Hz偏差约为3.8%,模拟计算结果与理论计算值基本一致。该型气缸套能较好地防止穴蚀的产生。
当曲轴转角为386°CA(做功冲程)时,气缸套上方有高应力区存在。当曲轴转角为659°CA(排气冲程)时,缸套外侧与机体内腔形成的冷却水通道处也存在高应力区域。当冷却水温度下降,高应力区域将明显加大,在位置3容易产生裂纹。
使用三维有限元分析结果表明:气缸套裂纹损伤位置与存在漏裂现象的实物是基本相同,均出现在外壁温度低而内面温度最高而冷却水流速较大的区间,使得局部冷却效果特别强烈而导致温度较低。气缸套冷却水进机温度过低或未经预热柴油机带负荷启动,气缸套外圆容易严重积水垢,形成气缸套内、外壁之间大的温度差,外壁圆周产生过大的拉应力,是导致气缸套裂纹损伤的主要原因。
针对上述类型的问题,提出以下改进与预防措施:
(1)柴油机应进行预热运转,待内循环冷却水和油温度上升至45 ℃左右时,才允许逐级加负载运行;
(2)内循环冷却水温不能过低,应保证出柴油机的冷却水温度在70 ℃以上;
(3)可增设缸套水和油的预热(至60 ℃~65 ℃)循环装置。
参考文献
关键词:闪点;火灾危险性;事故树
DOI:10.16640/ki.37-1222/t.2017.03.018
0 前言
闪点是指在规定试验条件下,试验火焰引起式样蒸汽着火,并使火焰蔓延至液体表面的最低温度,修正到101.3KPA大气压下。由于石油产品闪点测定中,运用和涉及的危险因素较多,在油品质检工作场所中,其他油品及油品测定仪器也较多、较集中,因此,闪点的测定有其一定的火灾危险性。
1 闪点测定方法概要
闪点的测定包括开口杯法和闭口杯法,在我们生产过程控制分析中,闭口杯法运用较多,因此,在这里,我们以宾斯基――马丁闭口杯法为例来进行闪点测定试验。
2 闪点测定试验火灾事故树的构建
(1)事故树分析法简介事故树分析法是一种既能定性又能定量的逻辑演绎评价方法,是从结果到原因描绘事故发生的有向逻辑树,在逻辑树中相关原因事件之间用逻辑门连接,构成逻辑树图,为判明事故发生的途径及损害间关系提供一种最形象、最简洁的表达方式。
(2)火灾事故树的构建闪点试验需要明火,而明火的来源是液化石油气,闪点试验使用的油品是极易燃烧的液体柴油, 在实验过程中,如果操作不当,或者发生某些意外,很有可能会引起火灾事故的发生。根据顶事件确定原则,取“闪点试验火灾”作为顶事件,对火灾事故进行分析。
根据图1可知,闪点测定试验的火灾事故树共包括29个不同的底事件。
3 闪点测定试验火灾危险性分析
(1)最小割集分析。最小割集指引起顶上事件发生的基本事件的最低限度集合。每一个最小割集都表示顶事件发生的一种可能,最小割集越多,说明系统的危险性越大。本文对闪点测定试验火灾事故树的最小割集进行了求解,一共480个。在上述480个最小割集中,前 40个最小割集的基本事件有3个,有60个最小割集的基本事件有4个,有80个最小割集的基本事件有5个;则通过控制前40个最小割集来防止闪点测定试验火灾事故的发生更为有效;其中,X28、X29、X12、X13、X16和X17出现的频率相对较高,应重点防控。
(2)最小径集分析最小径集指的是顶上事件不发生所必需的最低限度的径集,当每个最小径集中的所有基本事件都没有发生时,顶事件就不会发生。同理,对闪点测定试验火灾事故树的最小径集也进行了求解,一共13个。根据上述径集分析结果,闪点试验火灾事故树应以拥有两个基本事件的最小径集为重点防控对象,为X28、X29。
(3)结构重要度分析。仅从事故树的结构上分析各基本事件对顶事件的影响程度,称为结构重要度分析,并用基本事件的结构重要度系数判定其影响大小。根据计算闪点测定试验火灾事故树各基本事件的结构重要度排序如下: I[X2]>I[X18] >I[X28] =I[X29] >I[X26] >I[X1] =I[X8]=I[X9] =I[X10] =I[X11] >I[X19]=I[X24]=I[X27]>I[X3]=I[X4]=I[X5]=I[X6]=I[X7]>I[X12]=I[X13]=I[X16]=I[X17]>I[X22]=I[X25] >I[X20] =I[X21] =I[X23]>I[X14]=I[X15]上述结构重要度的分析结果,对于闪点测定试验火灾事故的防控应以如下几个基本事件为主,分别是X2、X18、X28、X29、X26、X1、X8、X11、X9和 X10。
4 分析结果应用
闪点测定试验火灾事故树的分析结果,由最小割集、最小径集和结构重要度得出闪点测定试验火灾事故重点防控基本事件为X2(没有定期检查灭火器)、X28(火柴等固体可燃物的堆积)和X29(油杯里始终有柴油存在)。(1)X28(火柴等固w可燃物堆积)的防控。火柴等固体可燃物是造成火灾的必要条件,因此,对该基本条件必须严格控制。(2)X29(油杯里始终有柴油存在)的防控。油杯里始终有柴油的存在,一旦碰到合适点火源就会引燃,如果灭火不及时,就会酿成火灾。(3)X2(没有定期检查灭火器)的防控。灭火器对于化验室来说,必不可少。因此,要认真做好化验室灭火器的日常检查和保养。
参考文献:
[1]王元辉.安全系统工程[M].天津:天津大学出版社,1989.
[2]于庭安.等储罐火灾和火灾事故树分析[J].中国安全科学学报,2007,17(08):110-114.
[3]顾祥柏.石油化工安全分析方法[M].北京:中国石化出版社,2003.
关键词:液体化工码头;消防;安全;措施
中图分类号:TU998文献标识码: A
液体化工码头的消防安全管理是码头日常安全管理的重要组成部分,消防安全管理水品的高低直接关系着能否预防火灾爆炸事故的发生,以及一旦发生火灾爆炸事故能否将事故消除在萌芽中。作为天津港大沽口港区的港口管理者,天津临港港务集团有限公司下辖5#、6#、7#、8#、9#五个液体化工码头,码头消防安全管理一直作为日常管理的重中之重,现对液体化工码头火灾危险性分析及采取的消防安全管理措施进行简述。
1、液体化工码头火灾危险性分析
1.1、液体化工码头货类固有危险特性
天津港大沽口港区液体化工码头作业的货类主要分为四类:
第一大类为可燃液体类,大部分为甲、乙类火灾危险物品,闪点低,挥发性强,具有易燃易爆性,泄漏后,其蒸气可与空气形成爆炸性混合物,若浓度处于爆炸极限范围时,遇明火或静电火花即发生爆炸,例如苯、对二甲苯、甲苯、苯乙烯、二氯乙烷等。
第二大类为液化气体类,均为甲类火灾危险物品,此类货物常温常压下为气态,经冷冻、压缩液化后,管道输送,此类货物泄漏即可与空气形成爆炸性混合物,若浓度处于爆炸极限范围时,遇有一定能量的着火源,即发生爆炸。另外,因此类货物具有高度绝缘性,泄漏过程中,由于压力较高,成喷射状,与管道摩擦产生静电火花,即可引起燃烧爆炸。此类货物这样要有,乙烯、丙烯、氯乙烯、丙烷、丁二烯等。
第三大类为油品类,大部分为甲、乙类火灾危险物品,与第一类货类危险性基本相同,油品类主要有原油、汽油、柴油、煤油等。
第四大类为酸碱腐蚀品,此类货物的危险性主要为强腐蚀性,一般无火灾爆炸危险,例如液碱、硫酸等。
目前液体化工码头,由于尚未做到全密闭作业,在软管及输油臂连接、拆卸过程中均不同程度地存在可燃性气体或可燃性蒸汽,若浓度处于爆炸极限范围内,遇明火或静电即发生火灾爆炸。货类在管道输送过程中容易产生静电,静电放电是导致火灾、爆炸事故的另一个重要原因。可燃液体及油类粘度一般较小,容易流淌扩散,一旦泄漏,将波及较大面积,扩大危险区域。
1.2、点火源种类因素
焊接、切割动火作业。焊接、切割动火作业引发的油品码头火灾爆炸事故所占比例较大。这是因为焊接、切割作业本身就具有火灾、爆炸危险性,作业时使用的乙炔、丙烷、氢气等能源,都是易燃、易爆气体,气瓶又属于压力容器;作业中飞溅的金属熔渣温度很高,若接触到可燃物质,易引起燃烧爆炸;作业时产生的热传导,可能引起焊割部件另一端(侧)的可燃物质燃烧或爆炸。
违章进行动火作业,也容易导致火灾、爆炸事故的发生。违章作业直接或间接引起的火灾、爆炸事故占全部事故的60%以上,表现为对焊割部件的内部结构、性质未了解清楚,就盲目动火;未按规定办理动火许可证,就急于动火;动火前在现场没有采取有效的安全措施,如隔绝、清洗、置换等;动火前未按规定进行采样分析和测爆;动火作业结束后遗留火种等等。
现场吸烟,汽车尾气火星,现场作业产生火花。燃烧的烟头的表面温度可达到200℃~300℃,远高于油品的燃点。打火机、火柴或烟头点燃时散发的热量也大大超过油气所需要的点燃能量;汽车及其他机动车辆一般都以汽油或柴油作为燃料,在这些车辆排出的尾气中夹带着火星、火焰,若未安装阻火器,有可能引发车辆所经过的地区爆炸事故;现场进行软管连接或拆卸作业过程中,未使用防爆工具导致产生火花。
静电放电,雷电。液体化工码头进行装卸作业时,管线运输过程中由于摩擦而产生静电,由于管线静电导除装置失效导致静电积聚;作业过程中船为设置静电导除装置,导致船岸存在电位差,产生电流;码头现场人员穿化纤衣物,摩擦产生静电;雨天或雷天作业打闪,防雷装置失效导致雷击;进入码头现场手机未关机等产生静电。
2、液体化工码头消防安全管理措施探讨
2.1、认真贯彻“预防为主、防消结合”
认清液体化工码头的火灾危险性,确保消防安全。作为消防安全第一责任人的业主、经营者必须增强消防安全意识,提高责任心,树立安全就是效益的观念,在财力许可的情况下加大对消防的投入。组织制定符合本单位实际的灭火和应急疏散预案,组织防火检查,督促落实火灾隐患整改。单位要建立健全各项消防安全制度和保障消防安全的操作规程。对动用明火实施严格的消防安全管理,落实相应的消防安全措施,确保动火安全。
2.2、提高码头现场本质安全管理水平
防明火、防火花。严格控制动火作业的审批,现场有危化品船舶作业时,严禁动火作业;动火作业过程中要严格管理,必须经隔离、置换、检测合格后方可动火;进入码头作业现场所有车辆必须带防火帽,
防泄漏。船岸软管连接前确保软管打压试漏正常,船岸软管连接完毕后应再次进行打压试漏,确保无泄漏情况后方可作业;软管每年需找有资质的单位进行水压检测,压力管线每年也需找有资质的单位进行检测;作业完毕后,管线需用盲法兰盲死,管线所有排空及倒淋均需使用盲法兰盲死;管线需定期对其弯头处壁厚进行检测;管线接口作业区域设置防溢流围堤,防止泄露的危化品大范围流动;码头现场所有管线必须设置紧急切断阀,手动和电动均需有效;作业完毕后应及时扫线,管线内不得存放物料,防止因季节温度变化导致胀管。
防静电、防雷电。船舶作业过程中必须使用船岸静电导除装置,或者使用绝缘法兰;码头现场所有管线、管廊必须做有效静电接地,并且每年检测;所有法兰连接处必须跨接连接;码头现场及办公楼防雷设施必须每年检测,确保其能正常使用。码头现场必须使用防爆设备工具,现场用电设备,开关箱,接线箱等必须防爆;所有进出码头现场的人员不得穿化纤衣物,不得穿带钉子的鞋;
加强消防设施点检。确保码头现场消防设施完好,包括消防炮、消火栓、灭火器等等,每年消防设施需进行消检和电检;码头现场消防值班室必须确保24小时有人值守。
2.3、加强水上消防保障力量
要加强水上消防保障力量,逐步建立专职水上消防救援组织,确立水上消防应急体系。天津港大沽口港区现配备有消拖两用的消防船,日常作为港作拖轮使用,应急时作为消防船使用,解决消防船投入及维护费用高的问题。
参考文献:
[1]韩传军.浅谈影响油码头消防控制室自身安全的问题与对策[J].水上消防,2014,05:33-35.
[2]虞益良,梅惠平.浅谈油品码头的消防安全管理[J].水上消防,2006,05:17-19.
[3]万明.油品码头的消防安全管理[J].劳动保护,2012,11:91-93.
关键词:火灾危险性 建筑内部锅炉房、燃油储罐 室内消防给水 水喷雾灭火系统
1.引言
锅炉按压力可以分为:低压锅炉、中压锅炉、高压锅炉,按燃料可分为:燃煤锅炉、燃油锅炉、燃气锅炉、电锅炉等,按照热媒可分为:热水锅炉和蒸汽锅炉。锅炉又是一种具有高温带压的特种热力设备,存在一定的火灾爆炸危险。锅炉的爆炸大致分两种,一是发生在汽水系统的物理性爆炸,另一是发生在燃烧系统的化学性爆炸。无论哪种爆炸都将造成设备损坏或人员伤亡,影响生产和生活。1999年1月14日,宁夏石嘴山矿务局银川办事处家属院燃油锅炉因当班司炉工擅离职守,造成大量燃油外溢、挥发,导致锅炉启动时锅炉房内的可燃气体、燃油发生燃烧爆炸事故,造成1人死亡,直接经济损失35万元。因此,锅炉房的防火设计也越来越得到重视。下面笔者将通过对锅炉房的火灾危险性分析,对锅炉房有关防火设计问题进行探讨。
2.锅炉房的火灾危险性
2.1 锅炉房发生火灾的原因主要是烟囱靠近建筑物的可燃结构,炽热炉渣处理不当,引燃周围的可燃物,烟囱飞火:锅炉房操作间和附属房间可燃物起火等等。
2.2 锅炉爆炸的主要原因:汽、水系统的物理爆炸主要原因是设计、制造、安装上存在的缺陷,质量不符合安全要求:安全装置失灵,不能正确反映水位、压力和温度等,丧失了保护作用,操作人员违规操作造成缺水、汽化过猛、压力猛升引起爆炸。燃烧系统化学性爆炸的主要原因是用油,可燃气、煤粉做燃料的锅炉在点燃前未将存留在燃烧室或烟道内的爆炸性混合物排除,燃油锅炉的燃油雾化不良,炉膛温度过低,致使燃油未能完全燃烧,未燃尽的油滴进人烟道和尾部沉积,煤粉锅炉的煤粉和风量调整不当,造成未燃尽的煤粉被带出并堆积在烟道内部等等,这些情况下如果遇到起火条件,就会发生起火或爆炸。
3.锅炉房的土建防火设计
3.1 锅炉房的火灾危险性分类和耐火等级。
虽然根据《建筑设计防火规范》GBJl6—87(以下简称《建规》)第3.1.1条锅炉房属于丁类生产厂房,但是鉴于锅炉的燃料不同,对锅炉房建筑的耐火等级应有不同的要求。锅炉房应为一、二级耐火等级的建筑,如果蒸汽锅炉额定蒸发量小于或等于4t/h,热水锅炉额定出力小于或等于2.8MW时,锅炉房建筑不应低于三级耐火等级。对于油箱间、油泵间和油加热间均属于丙类生产厂房,其建筑不应低于二级耐火等级,上述房间布置在锅炉辅助间内时,应设置防火墙与其他部位隔开。燃气调压属于甲类生产厂房,其建筑不应低T--级耐火等级,与锅炉房贴邻的调压间应设置防火墙与锅炉房隔开,其门窗应向外开启并不应直接通向锅炉房。
3.2 建筑内部锅炉房的设置要求。
锅炉房一般应单独设置,在人员密集的场所内及其毗邻和主要疏散出口两旁,不得设置锅炉房。随着城市的发展,众多建筑的兴起,建筑功能也日趋复杂,用于建筑附属设施的场地越来越少,有很多工程已经将锅炉房设在建筑物内部,这无疑给建筑防火设计也带来了新问题。虽然在《高层民用建筑设计防火规范》GB50045—95(以下简称《高规》第4.1.2条中对高层建筑内部燃油、燃气锅炉房的设置做了严格限定,《建规》第5.4.1条对多层建筑内锅炉房的设置做了明确规定,但在实际工程中往往由于建筑体量较大,规范所限定的锅炉蒸发量无法满足工程采暖的要求,在从严加强消防设施的前提下,可予以放宽。同时,笔者认为还应当明确建筑结构应有相应的抗爆措施,可开设泄压口(如玻璃窗、轻质墙体等),或设置金属爆炸泄压板等,使爆炸释放出的瞬间能量及时排泄,以降低其破坏力。泄压比采用0.05—0.22m2/m3,泄压面积至少应为锅炉房占地面积的10%,泄压口不得与人员聚集的房间和通道相邻。建筑物内安装的锅炉(包括空调直燃机组)在设计中应选用低压或中压型锅炉,燃油锅炉必须明确使用丙类以下可燃液体,即轻柴油、重油、重柴油等。此外,在《建规》中对于地下民用建筑内锅炉房的设置未做规定,笔者认为锅炉房不宜设在地下民用建筑内,但由于条件限制需要设置时,可参照《高规》的要求,布置在半地下室、地下一层靠外墙部位,并应设置直接对外的安全出口,而且必须选用油、气体燃料或电加热的锅炉。在有些工程中锅沪房设在顶层,这也是可取的做法,但要处理好燃料输送问题,并且选择燃气锅炉、电锅炉更为有益。锅炉房不应与住宅相连,也不得与甲、乙类及使用可燃液体的丙类火灾危险性房间相连,若与其他生产厂房相连时,应采用防火墙隔开。
3.3 燃油储罐的设置。
在燃油锅炉房火灾隐患中违反《建规》第5.4.2条规定,将燃油锅炉所使用的丙类液体储罐附设在民用建筑内,或者违反《高规》第4.1.10.2条规定,将燃油锅炉所使用的丙类液体中间油箱设置在燃油锅炉房内等问题是非常普遍的。因此在燃油锅炉房的设计中燃油储罐的布置应当引起足够重视。燃油储罐与燃油锅炉房或其他厂房、民用建筑之间的防火间距,应根据储量按《建规》以及《小型石油库及汽车加油站设计防火规范》(GB501516—92)的有关规定确定。燃油罐宜直埋成地下式设置,严禁在建筑物内或地下室内设置,当容量较大或直埋有困难时,可设在地上。燃油罐容量应当根据运输条件确定,如采用火车或船舶运输,一般应保持20至30天的贮量;当采用汽车运输时,则应为10天的贮量。中间油箱的容积不应太大,以每小时最大耗油量的3~5倍为宜,重油一般不能超过5m3,轻柴油不超过1m3,中间油箱应设置溢流管,并应设置在耐火等级不低于二级的单独房间内。《高规》第4.1.10条对丙类液体燃料在高层建筑或裙房附近的设置位置及容量做了严格限制。对于多层民用建筑附近丙类液体储罐的设置,笔者认为亦应有相关限制规定,或者参照《高规》执行。
3.4 锅炉输油(气)管道的设计。
室外油罐与中间油箱之间的输油管道上设计分隔阀门,该阀门应设在专用阀门井中并应便于操作,与建筑外墙应保持5m以上的间距,此阀门不应设置在锅炉房内或中间油箱间以及加油间内。室外油罐与中间油箱之间宜采用自流输油方式,如必须设置油泵,应设在专用设备间内,设备间的耐火等级不得低于二级。输油管线应埋地敷设,当需要地沟敷设时,在地沟内应用细纱将输油管填实,输油管内油品设计流速一般不得超过1m/s。输油(气)管进入建筑物处,应用不燃烧材料将空隙严密填实。输油(气)管道不应穿过锅炉房,因为如该输油(气)管线泄漏,遇正在燃烧的锅炉明火,将酿成火灾。输油(气)管到应有不少于两处良好的接地,连接法兰等处应有防静电跨接装置。
4.锅炉房的电气、通风防火设计
4.1 锅炉的供电负荷级别和供电方式,应根据工艺要求、锅炉容量、热负荷的重要性和环境特征等因素,按照现行《供配电系统设计规范》的有关规定执行。电气线路采用穿金屑管布线,并不宜沿锅炉热风道、烟道、热水箱和其他载热体表面敷设。燃气调压间、油箱间、燃油泵房、油加热间、煤粉制备间、碎煤机间和运煤走廊等有爆炸和火灾危险场所的电气设计必须符合现行《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》的有关规定。燃气锅炉房应当设置可燃气体浓度探测器,并与锅炉燃烧器上的燃气速断阀联动,以便在紧急情况下自动切断燃气来源。
4.2 燃气调压间等有爆炸危险的房间,应有不少于3次/h的换气量,当自然通风不能够满足要求时,应设置机械通风装置,并应用不少于8次/h换气量的事故通风装置。通风装置应防爆。燃油泵房应有10次/h换气量的机械通风装置,油箱间应有6次/h换气量的机械通风装置,燃油泵房、油箱间的通风装置应防爆。设在建筑内的燃气锅炉房,应有不少于3次/h换气量。燃气锅炉房通风换气装置应与可气体浓度探测装置联动控制。当锅炉房设置在地下室时,应采取强制通风措施。锅炉房自身的排烟系统不得跨越水平防火分区,应直接通向室外,通向室外处不得留有任何的孔洞或缝隙。 5.锅炉房的灭火设施设计
5.1 室内消防给水设计。
根据《建规》第8.4.2条,锅炉房可不设室内消防给水。而锅炉房内燃油及燃气的丙类及甲类生产厂房、储灌,宜设置室内消防给水,并应设置泡沫、蒸汽等灭火装置;锅炉房的运煤层、输煤栈桥宜设置室内消防给水。因此,考虑锅炉房的火灾危险性对锅炉房室内消防给水设计做更严格规定是很有必要的,建议当单台蒸发量超过4t/h或总蒸发量超过12t/h时应设置室内消防给水,对于多层建筑内部设置的锅炉房,宜设置室内消防给水。
本文针对风力发电场存在的危险有害因素辨识分析如下:
一、主要生产建(构)筑物、设备事故危险因素辨识分析
1、地震危险性分析
地震对风力发电设施设备产生一定的影响,生产过程中的安全隐患之一,地震烈度不同影响程度不同。因此,进行危险有害因素辨识过程中应依据地区地震烈度等级进行辨识。
2、坍塌危险性分析
场址选区时须严格考察地基土层的地质构造,如果地基承载力不能满足要求可能会发生以下几种方式的坍塌事故:
桩基设计不合理,未按设计要求回填土方、施工中存在问题,如:野蛮施工等,发生坍塌事故。
桩基设计载荷不符合安全要求,未达到最大风机载荷要求,造成基础缺陷事故。
基础设计不合理,基础质量不良,混凝土标号未按设计配比,造成坍塌事故。
基础设计强度不够,不能承受风机的动、静载荷、基础发生明显沉降甚至造成坍塌、地基缺陷事故。
地面基础周围未采取防风固沙措施,风沙对风机基础的潜蚀和淘蚀造成基础坍塌事故。
3、主要建筑物缺陷危险性分析
(1)升压站的建筑物危险有害因素分析:
升压站的主要建筑物在设计过程中若未严格按照国家标准规范进行设计,建筑基础在冻土层未考虑防冻措施;施工期间未严格按照施工作业规程进行施工等造成主要建筑物有缺陷,从而造成各种事故的发生。
(2)风力发电机组的基础与塔架危险有害因素分析:
风力发电机组的安装选址不当,安装地点可能发生滑坡、塌方等。
因基础设计不当、基础质量不良、基础载荷不正确等或地震、极端天气下超过风机安全风速的大风等自然灾害造成风力发电机组倒塔事故。
基础发生明显沉降或沉降不均可能引起风力发电机组运行振动、倾斜,严重的可能造成倒杆塔。
塔架设计不良,造成风机运行中产生共振,发生倒塔事故。
塔架产生振动或频繁晃动,造成风力发电机组减少发电量或停机,甚至可能引起倒塔事故。
钢制塔筒制造不良或防护不当造成腐蚀。
钢结构焊接不合格、钢制塔架制造不良或防护不当造成腐蚀严重,遭遇极端恶劣天气造成倒塔、折塔等事故。
在飓风、沙尘暴、风雪、雷电等条件下登高作业,易发生高处坠落、物体打击的危险。
钢结构高强度的螺栓连接设计不合理、施工偷工减料,造成紧固件松落、脱落、紧固件螺栓强度不够,长期运行可能发生倒塔、折塔等事故。
风轮设计不当,造成运行过程不平衡,引起塔架晃动,遭遇大风时有发生倒塔、折塔的可能性。
4、风电机组等主要设备缺陷危险性分析
风电机组的主要设备决定着风电机组内在的本质安全,风电机组的安装工作同时又决定着风电机组运行过程的安全,下面从以下几个方面进行危险性分析。
(1)风轮系统(桨叶)危险有害因素分析:
叶片材料的性能指标不符合运行环境温度技术条件要求,在低温环境下易发生叶片断裂事故。
风力发电机组容易遭受强烈的旋风和切变风速的破坏;风速和风向的剧烈变化,不仅使风力发电机组运行不稳定,而且会使机组叶片承受强烈的振动和应力,轻则极大地降低风力发电机组的使用寿命,重则毁坏机器。
大雪和冰冻可能影响叶片和机械部件的正常运行。
接地网设计不合理及接地电阻不合格,风轮叶片和发电机组有可能遭受雷击损坏的可能。
桨叶设计制造不合理,制造工艺质量不良,运行严重振动或易损坏。
风轮和桨叶运行中因材料疲劳问题发生损坏;极端天气造成折桨、断桨事故。
安装过程中未按照厂家技术人员进行组装,安装不合格,发生安全事故。
(2)机械传动系统(齿轮箱)危险有害因素分析:
设备制造不良、设备安装质量差,可发生风电发电机组传动机械损坏或人身伤害事故。
设备使用剂(脂)不符合要求,不良、造成转动设备机械磨损严重。
齿轮箱安装不良,运行中损坏,保护不起作用,油温高、漏油可能引起火灾。
(3)液压系统危险有害因素分析:
液压系统漏油,发现不及时,遇明火或高温可能造成火灾事故。
液压系统失灵可造成发电机组刹车保护失灵、运行失控、飞车等。
(4)偏航系统危险有害因素分析:
偏航系统机械故障、偏航系统失效引起发电效益低或风力发电机运行中晃动损坏发电机组。
偏航系统漏油可能造成火灾。
偏航定位系统失效可能造成电缆纽结、断裂、短路等事故。
偏航系统设计不合理或制造质量不良,遇有极端天气可能导致机舱坠落。
(5)风力发电机控制系统危险有害因素分析:
风机发电机组实行现场、远程监控系统,如果设计不合理、工程施工不规范、控制系统质量不合格、操作人员不按照操作规程进行安全操作等情况下,容易造成控制系统失灵、控制接地系统故障、保护系统失灵、控制系统电源失电故障和压力、温度等测量装置故障等安全生产事故。
5、风电机组对电网的影响分析
正常运行工况对电网的影响:
(1) 对电网调峰的影响
由于风力发电存在随机性,风电场功率预测尚未全面展开、风电机组出力基本不具备在线控制功能、还没有配套建设与风电相对应的随机用电负荷的情况下,大规模风电并入电网,电力系统中风电以外的其他电源除需随负荷用电变化进行调节外,还需为适应风电的随机性进行出力调节,即对这些机组的调峰性能提出了更高要求。
(2) 风电场的无功功率的影响
风力的波动引起风机吸收无功的变化时,如风电场容量较大,系统电压水平降低时,无功补偿量下降。此时风电场本身缺乏无功支持,而补偿无功又大大减少,导致风电场对电网的无功净需求反而上升,进一步恶化电压水平,造成电网电压崩溃,风电机组由于自身的低电压保护停机,停机后风电场有功输出减少,需求无功相应减少,系统失去这部分无功负荷又容易导致电压水平偏高。
(3) 风电场对电能质量的有如下影响:电压偏差、电压变动、闪变和谐波。
风速变化、湍流以及风力机尾流效应造成的紊流会引起风电功率的波动和风电机组的频繁启停;风机的杆塔遮蔽效应使风电机组输出功率存在周期性的脉动。风电功率的波动势必会引起电压的变化,主要表现为:电压波动、电压闪变、电压跌落以及周期性电压脉动等。
此外,风电机组中的电力电子控制装置如果设计不当,将会向电网注入谐波电流,引起电压波形发生不可接受的畸变,可能因谐波造成电力设备损坏并可能引发由谐振带来的潜在问题。
发生故障时电网的影响:
风电机组在电网频率偏离下应有一定的运行和控制能力。如果在电网频率偏低时切机,将由于有功功率的缺失造成电网频率进一步下降。在电网频率偏高时风电机组无法高周切机或控制出力甚至停止状态的风机自动并网将进一步恶化电网频率的偏离。在东北吉林电网曾发生类似情况。
二、生产过程中的主要危险因素辨识分析
1、火灾危险性分析
风电场的火灾危险主要潜在于贮存或可燃介质通过的设施或地方,如发电机组绝缘冷却系统失效,发生着火;变压器绕组绝缘损坏、老化、变质引起主绝缘击穿造成短路;变压器套管闪络;铁芯故障发热等引起变压器爆炸着火。电缆密集区域可能因电缆散热或隔热情况不好引起电缆燃烧火灾;对电缆未采取隔离防火、阻燃措施;检修、施工、运行未严格遵守质量标准和规程;对易引起电缆着火的场所没有设置火灾自动报警和灭火装置。在挖掘施工中,疏于现场管理,野蛮施工等使电缆受到外力破坏,由于电缆绝缘损坏造成短路引燃电缆起火。
发电机组的冷却设备失效,不能及时冷却发电机组,造成发电机组过热产生火灾;发电机组的轴承因油不合适,油脂过多或过少,油失效,有异物进入滚道,轴电流电蚀滚道,轴承磨损,轴弯曲、 变形等原因,造成轴承过热从而发生火灾。断路器连接部分接触不良发热、闪弧,使其相间、对地短路,甚至爆炸着火。液压系统漏油,发现不及时,遇明火或高温可能造成火灾事故。配电装置的容量较大,存在短路、接地的危险因素,一旦发生短路、接地故障,虽然有良好的电气保护,如果保护失灵,事故的后果将十分严重,导致发生火灾爆炸事故。
如果风力发电机组处于山林地区,如发生山林火灾将引发风力发电机组及升压站火灾事故。
2、爆炸危险性分析
运行维修期间使用的油漆、汽油、柴油等,气焊、切割用的乙炔钢瓶等属于易燃易爆物品,以上物品由于管理、使用不当,就有发生爆炸的危险性。
气焊、切割用的氧气钢瓶和乙炔钢瓶应使用检验合格且在允许使用期限内的钢瓶,并且钢瓶安全附件。
继保室蓄电池间内的电气设备不防爆、防爆级别选型错误、防爆电器设备损坏、通风不畅等情况下,有发生爆炸可能性。
风电场主变压器及电容补偿装置均为带油设备,变压器及电容补偿装置内部故障时会引起电弧加温,有燃烧和爆炸的可能。
3、电伤害危险性分析
电伤害包括雷电、静电、触电等事故。
这些问题主要表现为:
电气系统产生过电压(包括操作过电压、雷电过电压等)引起电力、电气设备绝缘击穿,发生短路故障,引起人员伤亡。
电气设备缺相运行或机械设备卡住引起电气设备过载,引起绝缘层击穿短路,造成触电事故。
电缆选型,电压等级或截面设计不当或敷设不合理,可造成火灾事故。
人为误操作、违章操作。如带负荷断开隔离刀闸,将会引起两相或三相弧光短路,造成设备事故和人身伤害等事故。
操作人员与带电电气设备的部分安全距离不足,可造成触电或短路弧光烧伤,造成人员伤亡。
事故油池及易燃材料库未设置在直击雷保护范围内,或其建筑物、设备上装设避雷针,未采取防止感应雷和静电的措施。
风力发电机的防雷长时间未进行检测、检修其防雷系统失效,在雷雨季节,风力发电机有受到雷击的危险。
冬季取暖期使用电暖气取暖,在违章操作,安全管理不到位,长时间疲劳工作等情况下,有造成触电等危险事故。
引起电气伤害的部位主要是户内的电气设备以及高压配电设备,有造成触电伤害事故的可能。
4、机械伤害危险性分析
生产场所和修配场等的机械设备外露机械部件没有安全防护罩或安全防护罩不规范,机械设备没有必要的闭锁装置或失灵,机械设备维护不当和操作工人在违章作业时,容易造成机械伤害事故。
当风力发电机组出现超速和过载时,风力发电机组的控制与安全系统不能启动大风脱网控制时,可能发生风电机组飞车事故,导致设备损坏。
5、物体打击危险性分析
如果风力发电机组的轮毂高度为60m,叶轮直径为50m,且处于北方,冬季温度在零下二三十度左右,温度较低,雨雪较多,风力发电机叶轮容易结冰,在运行过程中或紧急制动的情况下冰块下落将造成物体打击伤害,如风力发电机底部有工作人员进行工作或非工作人员经过将造成人员伤亡。
6、高处坠落危险性分析
风力发电机组塔筒一般高于地面60m,工作人员在顶部检修过程中有从风力发电机顶部坠落的可能,工作人员在攀爬风电机过程中如未佩戴安全带或安全带失效将造成工作人员坠落。
7、自然灾害(暴风雨雪、极端风、冰雹等)危险性分析
根据当地自然条件,暴风雨和洪水对本建设项目的影响不会很大,但在雨水季节要注意暴风雨的侵袭,防止电气设备受潮造成事故发生。
暴风雨对风电机组的基础有一定影响,在风机基础施工过程中,要严格按照国家标准规范进行核算,把暴风雨对风电机组影响降低到最小。
风力灾害:
风向、风速具有不确定性、随机性,本身具有不可控不可调的特征,风速的变化会导致风机处理的波动,如果对风电场风力预测达不到工程使用的程度,风机发电机脱网,造成电网电压下降,风机频繁波动和启停对风电机组本身和电网都有较大影响。 当风速达到风力发电机的切出风速时,如风力发电机制动系统损坏将造成风力发电机飞车的危险。
雷暴灾害:
如果风电场场址所在区域为多雷暴区,而风电场处于山区的顶部,风力发电机组遭受雷击的可能性相对较大。风电机组遭受雷击的过程就是带电雷云与风电机组间的放电。在所有雷击放电形式中,雷云对大地的正极性放电或大地对雷云的负极性放电具有较大的电流和较高的能量。
峰值电流的影响,当雷电流流过被击物时,会导致风电机组叶片温度而发生损坏。当雷电流流过叶片还可能产生很大的电磁力,电磁力的作用也有可能使其弯曲甚至断裂。
风电机组遭受雷击的过程中经常发生控制系统或电子器件的损坏。
其他自然危险、有害因素:
特殊气候:如冬、夏温度对油的影响,复杂地形产生的气流会造成偏航力矩导致部件疲劳。
风力机常规测风仪中的风杯如被结成冰球,导致测风数据不准,将影响风力机正常发电;如风标被冻结则将影响风力机主动偏航;叶片表面结冰,也会影响风力机发电量;架空线因“雾凇”结冰,电线负重增加,可能导致断线,影响电力负荷送出。
极端大风可导致风机停机,同时大风夹带的的沙砾不仅会使叶片表面严重磨损,甚至会造成叶面凹凸不平,影响风机出力;另外还会破坏叶片的强度和韧性,影响风机的性能。
风为自然能源,风向、风速具有不确定性、随机性,本身具有不可控不可调的特征,风速的变化会导致风机出力的波动,如果对风电场风力预测达不到工程使用程度,风力发电机脱网,风力机组频繁波动和启停对电网的影响较大。
该地区大雪和冰冻可能影响叶片和机械部件的正常运行,引起机组发生振动,会使机械部件很快疲劳或磨损,严重的会导致风力机故障或飞车;当激振力与某些部件产生共振时,对机组运行会十分危险。
在霜、雪、冰冻等条件下登高检修作业,易发生高处坠落事故;同时,冰雪天极易发生污闪事故以及接地短路故障,绝缘子融雪闪络;冰雪天路面不好(如路面有陷坑、障碍物、冰雪等)施工过程中易发生车辆伤害事故。
8、人的不安全行为危害因素分析
管理缺陷危险性分析:
风电场工程风机分布范围较广,在工程运行期间,未建立健全安全生产责任制、未组织制定本单位安生产规章制度和操作规程、未及时督促和检查本单位的安全生产工作并及时消除生产安全过程中的事故隐患等管理缺陷,均有可能造成安全事故的发生。
行为缺陷危险性分析:
风电场工程运行、检修期间,从业人员个人安全意识薄弱,作业期间进行违章指挥、冒险作业、误操作或未正确使用劳动防护用品等行为缺陷,均会造成安全事故的发生。
三、生产作业场所有害因素辨识分析
1、噪声及振动危害因素分析
该工程噪声主要来自于运行期间的风电机组发电过程中叶轮扰动空气产生的空气动力性噪声和电磁噪声(因电磁作用引起振动产生)。噪声超过约80dB(A)作业人员有可能受到噪声的危害。
振动的部位主要在风电机组,由于机组运行而引起的微弱振动。
2、高温、低温危害因素分析
高温作业人员受环境热负荷的影响,作业能力随温度的升高而明显下降。高温使劳动效率降低,增加操作失误率。
低温作业人员受环境低温影响,操作功能随温度的下降而明显下降。
3、潮湿危害因素分析
办公室、电气配电室等场所,应保持环境与电子设备一定的湿度,不能超过国家标准规范等要求的湿度,防止电子设备因空气湿度过大发生故障,从而造成安全生产事故。
4、采光照明不良危害因素分析
作业场所采光、照明不良,易造成标识不清、人员的跌绊和误操作率增加的现象,特别是应急照明不良,安全出口指示标识不清,在发生事故时,不能正确的为作业人员指明逃生路线和方向,进一步造成事故扩大。
5、电磁辐射危害因素分析
就风力发电机而言,辐射源有发电机、变电站、输电线路三部分。
风电场有高压输变电线路、计算机网络、移动电话、视听设备等,都能产生电磁辐射。
可能产生电磁辐射的场所主要是66kV升压站设备对地面静电感应场强。