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takumi296's diary

技術士・匠習作の考へるヒント

関西電力海南火力発電所での事故・60万Kwの発電機はバラバラに

工場・施設の事故

1972年(昭和47年)06月05日 、 和歌山県にある 関西電力海南火力発電所において60万kW蒸気タービンの試運転中、タービン軸および発電機軸が破損した。タービン、発電機、励磁機の各部が損壊し飛散するとともに、発電機から火災が発生した。バランス調整不良に起因した振れ回りによる共振が原因であった。 

 

経過

蒸気タービンは、図1のようにタービンから発電機まで、合計9本の軸が軸継手でつながれ、それらをNo.1からNo.11までの11個の軸受で支える構造であった。これらの各機器は工場でそれぞれバランス調整され、4月から現場で組み立てて運転調整が行なわれてきた。事故当日の6月5日までに計62回のバランス調整を行なったが、5月27日以降、No.11の軸受台の振動が大きかった。事故当日までに定格速度(3,600rpm)のバランス調整試験が終了したので、当日は最大負荷である3,850-3,900rpmの振動状態を調べる実験を行なった。回転数を3,850rpmまで上昇させた後、減速操作に入ったときに「ゴー」という異常音が発生したので、タービンのトリップ操作(緊急回転停止操作)を行なった。異常音を聞いてから数秒後に、発電機軸端部(図1のNo.10付近)から赤い炎が発生したため、蒸気発生のボイラーの火を落とし圧力を下げようとした。その直後、「ドン」「ドン」という音とともに、タービン、発電機、励磁機の各部が損壊し飛散するとともに、発電機から再び火災が発生した。破壊後の状態を図2図3に示す。飛んだ部品の飛距離は図4に示すが、その最遠距離は380mもあった。 

 

原因

No.11の軸受では、軸受台と上部軸受パッドを固定するハウジングとの取付不良に加え、バランス調整を行なっているときの振動が誘因となって、上部軸受パッド(ジャーナル軸受の上半分)が脱落した。この結果、回転系危険速度(共振周波数)が低下して、軸系の共振が容易に発生した。その後異常な振動を誘発し、軸受やハウジング、ボルトに塑性変形や弛みを起こした。軸受の振動がさらに増大すると、給油機構の損傷によって給油が止り、一部の軸受メタルが溶けて喪失した。また別の軸受では大振動によって軸受メタルの剥離や変形が起こり、さらに軸受の破損によって軸自身の支持を失って軸系の芯ずれを起こし、回転軸系全体が損壊した。最後に発電機の軸受やシールが破損した結果、発電機内の水素ガスが吹き出し、それが何かに引火し炎が発生した。発電機では風損(回転機が気体中で回転するときの攪拌ロス)を減らすために、軽くて摩擦損失の小さい水素ガスを発電機内に封入している。また、この水素ガスで内部の熱を外部に放出している。 

 

//// ここまでは、失敗知識データベースから省略・加筆して転載した。

 

41年前の事故である。当時としては最大級の火力発電(60万Kw)機だが、この頃日本では蒸気タービンに関する独自技術を持っていなかった。加えて、多軸系のバランス調整技術も確立されておらず、海外メーカとの技術提携が必要な時代だったのである。

日本では、糸魚川を挟んだ東側と西側で供給される電力の周波数が異なる。東側では50Hzだが、関西電力を中心とする西側では60Hzである。そのため、発電機は60Hz×60秒で毎分3,600回転まわす必要がある。上記事故ではその最大回転数を超える負荷を掛けた3,900回転での試験運転を行っていた。さらに、5月27日からは、11番の軸受け台は振動が大きくなっていたにも拘わらず、3,900回転での試験を行ったとある。つまり危険を予知・認識する技術を全く持たないで大がかりな装置を作ると、こんな結果が待っているという典型的な事故だったのだ。

ところで、マスコミ報道で何時も気になることがある。太陽光発電を報じるさいは、メガソーラーと言い、原子力や火力発電を報じる時は〇〇Kwと言う。なぜ、単位を揃えて分かりやすくしないのだろう。1Mwのソーラー発電なんて、1,000Kwでしかない。

国内最大の太陽光発電所は、大分市臨海工業地帯にある日揮の26.5Mwソーラーだが、ようするに2万6千Kw(2013年5月1日稼働)でしかない。10メガソーラーを60箇所に作って上の事故で壊れた発電機1基分である。さらに、当たり前だが、太陽光発電は夜間稼働しない。曇り、雨の日も出力は半分から1/3に落ちる。26.5Mwが出るのは、快晴の日の日中4時間ぐらいだ。「知らせる義務」などと言うなら、せめて分かりやすく、正確な比較ができるように知らせるべきだ。