基于变权模型的燃气电厂危险性评价方法研究

作者：樊茂飞陈国华　来源：华南理工大学安全工程研究所　评论：　更新日期：2013年01月11日

摘要：对燃气电厂的危险因素进行辨识，分析其典型事故模式，提出了基于事故模式的燃气电厂危险性评价思路。以燃气轮机特有的喘振事故模式为例，通过对其事故发生机理的分析建立了喘振事故易发性评价指标体系及指标评分方法，对指标进行分类分析，对通用的权重确定方法(常权方法)进行了改进，建立了融“惩罚”和“激励”于一体的喘振事故模式易发性评价变权模型。把该模型应用于某喘振事故实例，将常权评价模型和变权评价模型的评价结果与实际情况比较，表明变权评价模型更合理、更切合实际。

关键词：燃气电厂；危险性评价；变权模型；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

美国能源部曾预测，1998年—2007年，燃气发电机组占新装发电机组容量的88.7%^[1]。2000年我国燃气发电量已达到总发电量的0.2%^[2]。为解决电力紧张问题，广东省2003年制定了《珠江三角洲地区近期小火电技术改造规划》，提出在广东各负荷中心建设若干个建设期短、效率高、调峰性能强的燃气-蒸汽联合循环发电机组，实际建成11个项目、19台机组，产能为342×10⁴kW。加上未纳入该《规划》的项目，十五期间，广东省已建设投产583 ×10⁴kW的燃气-蒸汽联合循环机组^[3]。

面对迅猛发展的燃气发电事业，开展科学的安全评价工作已迫在眉睫。发电企业一旦发生事故，对其他工业部门及人民生活的影响巨大。燃气电厂事故时有发生，如1994年厦门市燃气发电厂2号机组压气机发生故障导致停机大修^[4]；1995年中原油田一台MS1002型燃气轮机发生严重喘振事故，导致燃气发生器转子、压气机静子叶片、透平喷嘴环、燃烧室火焰筒、动力涡轮转子等重要零部件损坏，造成工厂停工近5个月，直接和间接损失超过1×10⁸元^[5]。本文结合燃气电厂的特点，在对其进行危险性分析的基础上，以燃气轮机典型事故——喘振为例，探讨燃气电厂危险性评价方法。

2 燃气电厂危险性分析

燃气电厂与一般燃煤电厂主要有两点不同：在燃煤电厂蒸汽轮机、锅炉、发电机这3个子系统的基础上增加了燃气轮机子系统；与燃煤电厂中锅炉通过煤料加热给水不同，燃气电厂中的锅炉主要通过燃气轮机排出的高温烟气来加热给水，从而大大提高发电效率。燃气电厂工艺流程见图1。

① 危险因素辨识

危险因素是指能对人造成伤亡或对物造成突发性损坏的因素。燃气电厂存在的主要危险物质有：燃料(燃油和天然气)、工艺过程中产生的高温高压蒸汽以及电厂工艺过程中所用的化学物质。燃气电厂所用的化学物质中列入《危险化学品目录》的有：盐酸、氢氧化钠、氨、联氨、次氯酸钠、氢气、六氟化硫等。按照《企业职工伤亡事故分类》(GB 6441—86)，燃气电厂存在的危险因素包括火灾、爆炸、物体打击、车辆伤害、机械伤害、起重伤害、触电、中毒、窒息、灼烫等，其中尤以火灾、爆炸、机械伤害和触电为甚。

从危险因素作用的结果(即事故角度)来看，根据国家电力监管委员会2004年第4号令《电力生产事故调查暂行规定》和《电力生产事故分类与代码第一集特大和重大设备事故分类与代码》(DL/T 518.5—1993)，燃气电厂主要可能发生的事故为：电力生产人身事故、电力生产设备事故和火灾事故。其中，电力生产人身事故往往是由电力生产设备事故和火灾事故引起，因此设备事故和火灾事故是燃气电厂主要的事故类型，也是燃气电厂风险评价的重点内容。

② 典型事故模式确定

巴莱多定律表明^[6]：在任何系统中，最重要的部分往往只占约20%，其余80%的部分都是次要的。因此系统的危险性往往也是由少数主要事故模式造成的，选择系统中典型事故模式作为研究对象，在节约危险性分析资源的同时也能够较准确地反映出系统的安全状况。

结合国电发[2000]589号文《防止电力生产事故的二十五项重点要求》、《300MW级汽轮机运行导则》(DL/T 609—1996)、《125MW机组锅炉运行规程》(SD 118—1984)等规章和标准，燃气电厂典型事故模式见图2。