（辽宁红沿河核电有限公司 辽宁大连 116000）
摘要：2017年7月13日某电厂3号机组主蒸汽隔离阀房间产生烟雾和明火，起火原因为主蒸汽隔离阀驱动机构液压油漏油，泄漏的液压油顺着壳式保温层外壳流入阀体表面，阀体表面高温产生油雾闪燃，同时液压油持续泄漏滴下，漏油在保温层外表面发生明火。红沿河核电厂分析该事件起火原因，从主蒸汽隔离阀结构、保温棉安装及火灾探测器设置等方面对比，确认红沿河核电厂主蒸汽隔离阀驱动机构漏油可能性较低，保温棉安装方式已考虑漏油渗入情况，并可实现火灾探测功能。同时采取将主蒸汽隔离阀保温棉更换为结构更紧密、阻燃特性更好的玻璃纤维针刺毡，在主蒸汽隔离阀防雨棚增加感烟探测器等方式进一步降低该部位的火灾风险，提高火灾探测与灭火响应能力。
关键词：主蒸汽隔离阀；火灾；保温棉；漏油；火警探测器；经验反馈
1.事件描述及原因分析
1.1事件描述
2017年7月13日18:00，某电厂3号机组满功率650MWe运行，3号主控室操纵员闻到烟味，主控无报警触发，随即安排现操现场核实，确认3号机2号主蒸汽隔离阀保温层出现明火后，主控迅速启动二级干预队进行干预，并按照程序立即启动三级干预；18:40时3号机当班值长按照应急计划宣布进入机组应急待命状态，19:00时明火扑灭，20:23时应急待命状态终止。事件造成3号机停机停堆，机组进入应急待命状态，没有反射性物质对外释放，未对核安全造成影响，没有发生人员受伤及设备损失。
主蒸汽隔离阀位于W厂房顶层，房间未设计火灾自动报警系统，液压油漏量也尚未达压力低报警和液位低报警，因此发生火情时主控无报警触发。泄漏油顺着壳式保温层外壳流入阀体表面，阀体表面高温产生油雾闪燃，同时液压油持续泄漏滴下，漏油在保温层外表面发生明火，过火面积相当于A4纸大小，壳式保温层内保温棉过火阻燃未发生燃烧。
1.2事件分析
1.2.1直接原因
1、液压油泄漏：3号机2号主蒸汽隔离阀控制箱液压油泄漏滴落至主蒸汽隔离阀盒式保温层；
2、液压油闪燃：泄漏的液压油流入主蒸汽隔离阀阀体外表面，高温导致蒸发出可燃油雾，发生闪燃，持续油滴在保温层外产生明火。
1.2.2根本原因
O型密封圈断裂：现场检查主蒸汽隔离阀执行机构控制箱电磁阀模块与压力管道接头处漏油，拆开漏油接头发现接头处直径10mm的O型密封圈断裂，根据断裂形貌及O型密封圈非正常的表面压痕分析为管道接头O型密封圈在原制造厂返厂维护期间安装过程中产生安装缺陷导致运行一段时间后出现破损漏油。
1.2.3促成原因
1、保温层安装方式没有考虑防油渗入保温棉问题；
2、主蒸汽隔离阀执行机构未设计有漏油后防护装置。
2.红沿河核电厂经验反馈
事件发生后，红沿河核电厂第一时间组织相关专业对红沿河1/2/3/4号机主蒸汽隔离阀区域进行检查，检查过程中未发现漏油情况，但阀门本体及其保温外壳表面有抗燃油痕迹。
根据该电厂主蒸汽隔离阀起火原因，红沿河核电站从主蒸汽隔离阀日常试验及检查、驱动机构设备构造、液压油理化性质、保温棉材质、保温安装方式及漏油防护、火灾探测器设置等方面进行对比，分析主蒸汽隔离阀区域起火风险。
2.1主蒸汽隔离阀试验及检查
红沿河核电厂运行专业每班均会对VVP区域进行巡检，能够及时发现泄漏等明显外观异常；每月运行专业执行VVP阀门动作试验，并对设备整体状态进行评价，能够及时发现执行驱动结构存在的异常；每次大修主蒸汽隔离阀均会对执行驱动机构全面检查操作，完成检查后会进行保压验证，同时多专业联合执行阀门快关慢关试验，共同对阀门状态进行综合评价，如发现油压异常下降会对设备进行检查分析，因此驱动机构发生泄漏的概率极低。
2.2主蒸汽隔离阀设备对比
该电厂主蒸汽隔离阀为RALPHA.HILLER公司制造，3VVP002VV主蒸汽隔离阀液压执行机构根据技术规格书和合同要求与2013年整体返美国原厂进行泄压阀升级改造和预防性维护，维护期间厂家对O型圈进行更换，并进行液压系统耐压及动作试验，结果正常；但如果O型圈安装不规范，接头旋紧过程中可能导致表面存在划痕或异常挤压，短时间常规耐压及动作试验无法及时发现，在液压机构油压冲击下运行一段时间会发生破损而漏油，3VVP001VV主蒸汽隔离阀未进行过返厂检修，不存在类似问题；因此，阀门翻新过程中可能存在问题。
红沿河主蒸汽隔离阀驱动机构采用EDWARDVALVES制造的A290型号驱动机构，结构较该电厂主蒸汽隔离阀更加简洁，油回路采用集管块模式，接口设备少，液压油泄漏可能性低，可靠性更高。
2.3液压油理化性质对比
该电厂主蒸汽隔离阀使用Polytech36265液压油，根据Polytech 36265液压油MSDS（化学品安全说明书）手册（见表1），该液压油数据显示闪点为274℃，燃点为304℃，自燃点为382℃；该电厂主蒸汽隔离阀设计工作温度为316℃，实际工作温度约280℃。设计温度及实际工作温度均在闪点之上，根据燃烧学原理[1]，闪点为造成可燃液体汽化而着火的最低温度，如液压油渗入保温棉，在高温作用下存在液压油汽化并着火可能性。
表1 Polytech36265液压油参数
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红沿河主蒸汽隔离阀驱动装置液压油为AKZOFYRQUELEHC抗燃油，数据抗燃油MSDS手册（见表2），该液压油闪点为250℃，燃点为365℃，自燃点为580℃。红沿河电站设计二回路最高温度为316℃，实际运行温度约283℃。设计温度和实际运行温度同样在闪点之上，同样存在点燃液压油发生火灾的风险。
表2 FYRQUELEHC抗燃液压油参数
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2.4保温棉材质对比
该电厂保温棉采用耐辐照玻璃散棉，起火后保温棉仅有过火痕迹，并未发生燃烧。红沿河主蒸汽隔离阀与该电厂主蒸汽隔离阀保温棉均采用耐辐照玻璃散棉，玻璃散棉属通用耗材，无明确型号，无法确认两厂使用的玻璃散棉各项指标差异性；而在该电厂主蒸汽隔离阀起火事件发生后，红沿河电站有计划地对主蒸汽隔离阀现有耐辐照玻璃散棉更换为结构更为紧密、耐火性能更佳的玻璃纤维针刺毡。
2.5保温棉安装方式及漏油防护对比
该电厂3号机主蒸汽隔离阀保温采用盒式双层不锈钢保温层，但不锈钢外层存在裸露，液压油可能存在裸露部位渗入保温棉；红沿河主蒸汽隔离阀保温层同样采用双层不锈钢结构，保温棉密封在不锈钢结构内部，同时为防止外界液体通过接缝渗入保温材料，安装保温盒时一个保温盒搭头盖在下一个保温盒的尾部上，以便遮盖住缝隙；在安装水平管道上的保温盒（纵向接缝）时使其上半壳盖在下半壳上，环向接缝根据管道的坡度，由低到高敷设；同时在安装垂直管道上的保温层时，由下向上错缝安装，缝隙朝下，避免液体流入保温棉。为避免液压油滴落至保温棉外壳，主蒸汽隔离阀保温层上增加挡油盖板，理论上油不会进入到保温材料里，如少量油迹存在只会停留在不锈钢表面。
2.6火警探测方式对比
该电厂3号机主蒸汽隔离阀房间未设置火灾探测器，导致分3号机主控问到异味至发现3VVP002VV处有明火用时12分钟，影响了火灾的初期干预。而红沿河一期主蒸汽隔离阀间均设置了火灾探测器，起火情况下可以实现火灾的探测及起火位置定位功能，缩短火警响应时间。
3.经验反馈及优化
3.1保温棉优化
3.1.1玻璃纤维针刺毡耐火试验
为进一步提高红沿河核电厂主蒸汽隔离阀保温棉耐火性能，现场已将主蒸汽隔离阀区域保温棉由耐辐照玻璃散棉更换为结构更为紧密、耐火性能更佳的玻璃纤维针刺毡。为验证玻璃纤维针刺毡耐火性能，玻璃纤维针刺毡生产厂商阿诺德绝缘材料技术有限公司委托南京玻璃纤维研究设计院质检中心和国家玻璃纤维产品质量监督检验中心对玻璃纤维针刺毡进行耐火试验。
根据已出具的检验报告试验过程得知，试验参考GB/T17430-1998《绝缘材料最高使用温度的评估方法》开展，试验时使用A/B/C/D/E共五块玻璃纤维针刺毡折叠放入热板上，热板持续升温并恒温在502℃高温维持96h，测得A/B/C/D/E五块玻璃纤维针刺毡试样表面中心温度分别为：
表3试验期间各试样上表面中心最高温度
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表4试验后各层试样颜色变化情况
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试验结果
1）在升温过程中，未见试验有燃烧、闪火、闷烧和冒烟现象，试验后颜色发生改变，未见出现翘曲、裂缝和分层等现象，试验前后除颜色外，试样外观没有显著变化。
2）试验过程中，热板平衡温度502℃，试样表面温度均未超过热板平衡温度，试样表面最高温度出现在A号试样表面，为463℃。
3）二回路最高设计温度为316℃，因此玻璃纤维针刺毡完全可用作主蒸汽隔离阀保温材料。
3.1.2玻璃散棉和玻璃纤维针刺毡实际燃烧试验
为进一步验证玻璃散棉和玻璃纤维针刺毡的燃烧性能，红沿河核电厂在消防队进行玻璃散棉和玻璃纤维针刺毡燃烧性能试验，采用汽油对浸泡和未浸泡抗燃油的耐辐照玻璃散棉更换为玻璃纤维针刺毡分别进行燃烧性能试验，试验结果如下：
1）使用汽油对保温棉进行直接燃烧：
燃烧过后两种玻璃棉表面均出现烟熏黑色，无明显碳化现象。耐辐照玻璃散棉表面有一定程度的硬化（保温材料本身性能，烘烤脆化），内部材质无变化；玻璃纤维针刺毡材质无变化。
2）使用汽油直接灼烧浸满抗燃油的保温棉
燃烧过程中有黑烟产生，但未发现明显闪燃现象，汽油燃烧完火焰即熄灭；保温棉表面现象与单独灼烧保温棉一致，呈现烟熏黑色及一定脆化，内部浸泡抗燃油部分无明显变化；玻璃纤维针刺毡材质无变化。
两组试验中，玻璃纤维针刺毡除表面呈现烟熏黑色外，无碳化、脆化及燃烧现象，强度无变化，与耐辐照玻璃散棉比较更为稳定，因此采用玻璃纤维针刺毡代替现有耐辐照玻璃散棉效果更优。
3.2探测器优化
红沿河主蒸汽隔离阀上方屋顶结构特殊，存在散热百叶窗，前期主蒸汽隔离阀尚未设置防雨棚，由于烟囱效应，隔离阀发生火灾时烟雾会沿百叶窗扩散至室外，不利于房间内原有感烟探测器对火灾烟雾的初期探测。目前主蒸汽隔离阀上方已设置防雨棚，防雨棚上未设置探测器，会进一步影响起火情况下的烟气扩散和房间内感烟探测器探测时间。
红沿河核电厂通过工程改造在防雨棚下方增加一个感烟探测器，如主蒸汽隔离阀发生火灾，感烟探测器可实现火灾的初期探测。目前红沿河4号机已完成感烟探测器现场安装和调试，并已投入使用，效果良好。
4.结论
通过对某电厂3号机2号主蒸汽隔离阀起火事件原因分析，同时将该电厂与红沿河核电厂主蒸汽隔离阀试验及检查、驱动机构设备构造、保温棉材质及安装方式、液压油理化性质、火灾探测器设置等方面进行对比，结论为：
1）通过对红沿河主蒸汽隔离阀日常巡视、隔离阀动作试验及大修期间的全面检查情况、隔离阀驱动机构等方面进行分析，红沿河采用的主蒸汽隔离阀驱动机构液压油发生泄漏的概率极低；
2）虽然红沿河核电厂主蒸汽隔离阀液压油闪点在二回路设计温度以下，但保温棉外壳安装方式以及保温棉表面设置的挡油盖板已尽可能避免液压油流入保温棉和阀门表面；同时将耐辐照玻璃散棉保温棉更换为玻璃纤维针刺毡，进一步提高保温棉的稳定性和耐火性能；
3）红沿河核电厂主蒸汽隔离阀房间已设置感烟探测器，可实现火灾探测功能；在深入分析该房间建筑结构基础上，在主蒸汽隔离阀防雨棚上增加感烟探测器，进一步提高主蒸汽隔离阀区域火灾探测与灭火响应能力。
参考文献
[1]陈长坤.燃烧学[M].机械工业出版社.2013:243-321.