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水泥廠風機節能變頻改造方案

作者：kemron

一、 水泥廠風機概述： 水泥行業由于電費的本錢已成為原材料本錢，人工本錢之后的第三大開支；在用電緊張的今天，節省電費已成為企業經營者考慮的一件大事；而水泥廠的風機是水泥廠的重要設備之一，也是主要的耗電設備之一。風機的容量是按照機械最大的設計產量來選型的，且留有一定的余量。在使用中，風機長期固定在最大的轉速下運行。由于季節、晝夜和生產工況的變化，實際風量需求在盡大部分時間內遠比設計負載低；在轉速固定的情況下，當風機的風量過剩時，只能通過旁透風管排放掉(或控制風門的進風量)，這樣就造成立功耗的嚴重浪費，故對水泥廠的風機進行變頻節能改造具有一定的現實意義。 二、 變頻節能原理： 目前在我國各行各業的各類機械與電氣設備中與風機水泵配套的電機約占全國電機裝機量的60%，耗用電能約占全國發電總量的三分之一。特別值得一提的是，大多數風機、水泵在使用過程中都存在大馬拉小車的現象，加之因生產、工藝等方面的變化，需要經常調節氣體和液體的流量、壓力、溫度等；目前，很多單位仍然采用落后的調節檔風板或閥門開啟度的方式來調節氣體或液體的流量、壓力、溫度等。這實際上是通過人為增加阻力的方式，并以浪費電能和金錢為代價來滿足工藝和工況對氣體、液體流量調節的要求。這種落后的調節方式，不僅浪費了寶貴的能源，而且調節精度差，很難滿足現代化產業生產及服務等方面的要求，負面效應十分嚴重。 從流體力學原理得知，風機風量與電機轉速功率相關：風機風量（流量）與風機電機的轉速的一次方成正比，風機的風壓與風機電機的轉速的二次方成正比，風機的軸功率與風機電機的轉速的三次方成正比（即風機的軸功率與供電頻率的三次方成正比）根據上述原理可知改變風機的轉速就可改變風機的功率。 三、 KV2000無感矢量變頻器的優點 穩定系統設備運行，抗干擾能力強，軟啟動（無啟動沖擊電流），高效節能，投資回收快，保護功能完善，可遠程控制，操縱簡單，安裝方便，可實現工頻變頻雙回路控制，可自動切換，安全運行有保障，低噪音，環保效果明顯。 四、 投資與節能： 變頻節能系統（裝置）在各類調速系統中使用時其節能效果對于單臺設備可做到20-75%，在風機水泵這類設備的一般應用的節能效果均勻也可做到20～70%，在未受到其它因素的影響的情況下一般可取上限，這些節能效果均勻值是由實際應用中得到，按節電率20%計，315kw電機理論上講，年耗電量為315kw/小時×24小時×30天×12個月×80%（實際其耗電量由于風機的負荷變化略小于此數值,若按0.8計算），則年耗電量為217萬度左右，節電率20%計算，則年節電約為44萬度電左右，每度電按0.6元計，節省電費約為26萬/年。變頻節能系統（裝置）的投資回收期一般為6-12個月（這是經驗值也是權威數據）。

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收錄時間:2011年01月29日 18:07:25 來源:kemron 作者:

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在選擇電動機時，總希望電動機能帶動葉輪很快地達到額定轉速而正常地工作。電動機的？起動包括通電起動和加速全過程。其起動方法分為全J起動和降壓起動。
合理地選擇電動機的起動方法，必須根據供電電網的容量、機械負載對起動轉矩的要求、電動機本身的特點等因素，進行具體的分析，以求獲得規定的起動時間。例如，電網的容量很大，電動機的起動電流不會在電網上引起顯著的電壓降落，此外，電網的控制線路和設備允許短時通過足夠大的起動電流，就可采用全壓起動；如果風機在起動時所要求的轉矩不大，并且電網容量相對電動機而言又不很大，則主要考慮如何減少起動電流而采用降壓起動。
一、全壓起動
全壓起動又稱直接起動。起動時，電動機定子繞組直接承受額定電壓，這種起動方法最簡便，不需要復雜的起動設備，但起動電流較大，一般可達額定電流的4~7倍。過大的起動電流對電網電壓的波動和電動機本身均會帶來不利影響。一般直接起動只允許在小容量電動機中使用。在一般電網容量下，7.5kW的電動機就認為是小容量，所以PⅣ≤7.5kW的異步電動機可以直接起動。但是，所謂小容量也是相對的。如果電網容量大，就可以允許容量較大的電動機直接起動。因此對容量較大的電動機，若能滿足下式要求，也可允許直接起動。

二、降壓起動
對于籠型異步電動機，因其本身不能接任何阻抗，因此對于不允許直接起動的籠型異步電動機，為限制其起動電流，只能在定子電路中采取措施，一般采用三種方式，即：電阻減壓或電抗減壓起動、自耦變壓器減壓起動、“星，三角”(Y．△)起動。其中以“星一三角”起動最為常見及簡單。
對于繞線轉子異步電動機，其轉子串入適當的電阻起動時，既可增人起動轉矩，又可限制起動電流。繞線轉子異步電動機起動有轉子串接頻敏變阻器和轉子串接電阻兩種起動方法。
對于直流電動機起動性能的要求與交流電動機一樣，即保證必須的起動轉矩和電動機的加速條件；不允許有過大的起動電流危及電樞繞組、換向器和電刷。直流電動機起動方法除了全壓起動外，還有電樞同路串接電阻起動和降壓起動。


一邊是高漲的新能源投資熱潮，一邊卻是海量的清潔電能無法并網而被浪費；作為一個富有發展空間的新興產業，近年來卻引發了大量的質疑……，經歷了數年井噴式增長的中國風電產業，開始出現了諸多亂象，并糾結在一起，成為中國風電發展道路上不可迂回的迷局。

　　2005年，《可再生能源法》頒布，明確支持風電等新能源產業發展。在配套政策支持下，中國風電規�；�發展開始起步，并以令人咂舌的速度一躍成為世界風電大國。

　　與其他產業相類似，我國風電的發展也不免脫俗地染上了發展—治理—再發展的具有中國特色的產業發展頑疾。2009年風電被有關部委列為產能過剩行業，坊間更是有以風電“瘋了”的觀點來撥點輿論。

　　但是，風電真的是病的不可救藥了嗎？記者就相關問題采訪了我國風電專家、中國電工技術學會名譽理事長周鶴良先生。

　　周鶴良首先歸結了當前我國風電發展的幾個突出矛盾：

　　第一，風電并網難

　　目前風電并網問題已經成為我國風電產業發展的突出瓶頸。風電的特點決定了其負荷難以保持穩定，更不可能與用電負荷同步變化，必須有其他電源承擔適應風電負荷變化要求，增加發電調整能力、調峰能力和儲能能力，這就要求優化電源結構，增加抽水蓄能機組的投運，加大調峰電源建設規模。“因此風電的發展要進入整體電力發展規劃，加

　　大電網建設的投入。”

　　另外，要加強測風的研究和預報�，F在，全國已經建成400座測風觀測塔。“但是這遠遠不夠，對風能規律性的研究要進一步加強，”周鶴良認為，“要建立風電的預測和預報體系，促使風電場和電網企業實現協調合作。”此外，周鶴良強調，“國家要考核上網電量，不要考核裝機容量。因為裝機容易，而并網難。”一旦上網電量達到考核指標，國家要對各個環節的單位進行獎勵，提高積極性，包括風電場、電網公司等，特別是電網公司。“因為風電并網，主要依靠電網公司來推動。”

　　現在風能資源豐富的地區，大多是當地電網系統小，用電負荷少，對風電的消納能力不足，這就看出我國跨區電網互聯規模小，不利于風電在更大范圍內消納。要解決這一問題，關鍵在于加大跨區聯網建設的力度。

　　周鶴良指出，發展風電要并網與非并網同步并重發展，形成多元化、均衡化的發展格局。在風能資源豐富的地區，建設大風電基地，建設大電網，還要因地制宜建設中小風電場，滿足偏遠、交通不便地區的用電需求。

　　第二，整機廠產能過剩

　　目前，國內風機整機廠家眾多，全國已有上百家風電整機組裝、制造企業，而市場總份額的60％主要集中在金風、華銳和東汽手中，這三家是國內具備年產200萬kW以上的企業，剩下的40%市場份額為近百家產能較低的整機廠所激烈爭奪。

　　為防止低水平重復建設，工信部2010年3月發布了風電設備制造準入標準征求意見稿，以提高風電設備的準入門檻，壓縮過剩產能。同時，國家電網也正在研究制定相關技術標準和入網規范。對此，周鶴良認為，壓縮過剩產能既要著眼于容量，更重要的是要向提高設備質量、性能、水平等方向努力。

　　第三，設備可靠性問題突出

　　近幾年在政策大力支持下，通過技術引進，我國基本掌握了兆瓦級風電機組制造技術，初步形成了葉片、齒輪箱、發電機和控制系統等主要部件的風電設備產業鏈，但是由于大多數風電企業重制造、輕創新，重引進、輕吸收，使風電的關鍵設備及核心技術受制于國外，風電技術自主創新能力成為軟肋，設備質量特別是關鍵部件的質量亟待提高。再加上我國風電產業急速發展，大量風機匆忙上馬，設備從研發到實際運行的時間大大縮短，這樣由于研發技術準備不足而導致風機在運行中出現了一系列問題。

　　周鶴良指出，設備可靠性問題將是影響我國風電發展的巨大隱憂，我國的風電設備制造企業必須注重風電的整機優化和主輔匹配，在提高設備可靠性上要下大功夫。

　　第四，公共技術服務體系建設滯后

　　在我國風電數年間急速成長的背景下，多數企業集中于設備制造，而風電產業的研發平臺和公共技術服務體系遠遠沒有跟上行業的發展步伐，有效的產、學、研相結合的技術創新研發體系尚在襁褓之中。周鶴良表示，風電產業的公共技術服務體系建設是國家行為，應由政府來主導。

　　對此，周鶴良提出了以下建議：完善標準體系（包括關鍵零部件及通用零部件），完善質量認證體系，電機必須作負荷試驗，葉片必須作靜態、動態疲勞試驗，變流器必須作模擬試驗、仿真試驗和實載試驗；建立南方、北方國家級試驗風電場，新型風機必須強制性作現場壽命試驗；建立產學研自主創新平臺——國家級風電技術中心，加速消化吸收再創新進程；借鑒荷蘭kM模式，建立國家級風電關鍵零部件測試中心；建立國家實時風機運行監控中心，以收集風速變化、溫度波動、濕度、電網故障、電量數據；建立國家風電信息中心，健全信息統計制度，統一發布權威公告；全面培養風電人才，包括風電設計、工藝及安裝、調試、運行管理等各層面的技術研發人員、管理運營人員和高級技術工人，解決風電人才緊缺問題。

　　第五，風電技術服務業需大力發展

　　“目前，我們風電行業還有一個很明顯的問題，就是風電場的運行管理水平太低，風電建設大都是重視裝機，而忽略了運行。”周鶴良走訪過一些風電場，他發現，“無論是維護、維修能力，還是保養、管理能力都跟不上。”

　　周鶴良建議要探索組建專業性的風電運行技術服務公司，建立風電場維修工廠和區域風電場備件庫，發展現代風電技術服務業。這就類似房地產領域里的物業管理，專門有專業的物業管理公司為業主提供全套的社會化服務。

　　第六，海上風電要謹慎推進

　　現在，海上風電正在成為中國風電領域的新寵。雖然海上風電具有風能資源非常穩定、不占用土地資源、對環境影響很小等優點。然而相對于陸上風電而言，海上風電場建設不僅投資大、技術難度高，而且還要面臨海上浮冰、臺風等一系列不可控因素帶來的風險。

　　“中國發展海上風電首先就面對著技術、設備可靠性和項目開發經驗的制約，”周鶴良表示，開發海上風電我國還是新手，需要謹慎對待。在條件允許的情況下，可以優先考慮開發距離負荷中心近、風能資源條件特別好的近海示范項目。同時一旦決定開發，應適當提高開發規模，盡可能利用國內最為成熟的技術和裝備。海上風電投資是陸上風電的2.5倍，而且海上風電設備維修費用極高，因此要求海上風電整機設備必須具有極高可靠性來保證。

　　周鶴良強調，風電作為新生產業，必然會存在一些問題，但這是產業本身發展過程當中的問題，是前進道路中的矛盾，決不能因為這些問題而因噎廢食，否定風電發展的作用和意義。

　　周鶴良分析，風電產業還需要3~5年的時間才能進入到成熟期。進入成熟期的標志就是以上矛盾能夠得到基本解決，不存在突出的矛盾了。“另外進入成熟期的一個重要指標就是風機年運行時間能夠超過2000h，”周鶴良講，“現在全國風電場中約有1/4的風電機組處于閑置狀態，利用率達不到理想要求。按照幾個有代表性的風電場測算，風機年運行在1800h左右，才有盈利，風電不能老是虧損，否則就沒有發展后勁。”

　　“這些都需要一個過程，這五年，我們解決了兆瓦級風電從無到有的問題，”周鶴良最后強調，“而下一階段，我們將解決風電的優化發展問題。只要我們循序漸進、穩健地發展風電，避免大起大落，風電產業必將氣象一新，成為實現國家節能減排戰略目標的一支重要力量。”



防止風機喘振采取的具體措施有：
　　1、使泵或風機的流量恒大于QK。如果系統中所需要的流量小于QK時，可裝設再循環管或自動排出閥門，使風機的排出流量恒大于QK.喘振報警裝置

　　2、如果管路性能曲線不經過坐標原點時，改變風機的轉速，也可能得到穩定的運行工況。通過風機各種轉速下性能曲線中最高壓力點的拋物線，將風機的性能曲線分割為兩部分，右邊為穩定工作區，左邊為不穩定工作區，當管路性能曲線經過坐標原點時，改變轉速并無效果，因此時各轉速下的工作點均是相似工況點。

　　3、對軸流式風機采用可調葉片調節。當系統需要的流量減小時，則減小其安裝角，性能曲線下移，臨界點向左下方移動，輸出流量也相應減小。

　　4、最根本的措施是盡量避免采用具有駝峰形性能曲線的風機，而采用性能曲線平直向下傾斜的風機。

螺旋式風管的制作是采用帶鋼帶狀卷料，通過風管成型機一次咬出咬口骨形，并沿螺旋漸開線軌跡卷成圓形管狀，同時將咬口縫壓緊，最后按需要的長度切割而成。螺旋風管自投放市場以來，因其本身具有卓越性能及低廉的動作成本，被廣泛應用于造船、通風、空調、凈化、橋梁除塵、機場、隧道等建筑行業。

1、送冷風和熱風最常見的是中央空調的管道，這種管道需要加保溫材料。螺旋風管也可內貼保溫材料，使風道具有螺旋形的漂亮外觀，可免吊頂，從而降低了工程造價。

2、通風系統：送新風和排氣，將有害氣體排出室外，把室外新鮮空氣送至室內。一般而言，通風系統的流量都很大，因此要求使用阻力較小的空氣輸送管道，以節省造價和運行費用——螺旋風管就最適用。一般情況下使用鍍鋅鐵管，有腐蝕性及特別潮濕的場所使用不銹鋼管。

3、散裝物料的輸送在工廠的生產過程中，需要輸送松散的顆粒，特別是比重不大的如發泡塑料粒之類，使用螺旋風管，造價低，效果好。

4、排油煙飯店、酒樓、燒烤店、賓館的廚房有大量油煙產生，需要排出，使用螺旋風管最適用。

5、集中供熱工程熱氣管道，保溫層的外層，使用螺旋風管，使管道壽命長，質量好。

螺旋風管相比于矩形風管存在的優勢：

圓形風管與矩形風管相比在嚴密性、強度、面積周長比等方面具有較大的優勢，但其制作較矩形風管困難，而且其最主要的難度來自于占用的空間高度大，但隨著螺旋風管的應用，圓形風管的缺點在一定程度上得到改善，使得圓形的螺旋風管得到推廣。螺旋風管的密封性好，泄漏量小，通過對各種系列壓力的測試，螺旋風管管段本身可以做到不泄漏，這是矩形風管無法做到的。矩形風管由于收到鋼板尺寸的限制，每兩米就需要設置一對法蘭，而法蘭連接處是最容易泄漏的。螺旋風管的長度可以根據用戶的需要設定，減少風管的連接，減少泄漏點。而且螺旋風管可以采用無法蘭連接，這樣泄漏量更少，泄漏量的減少使日常運行費用和能源消耗降低。螺旋風管的接縫是周向的，接縫的強度比徑向的直縫強度要高許多，所以螺旋風管能保證在1.5倍工作壓力下接縫處無裂開，而且由于螺旋風管的強度高，所以規范還規定螺旋風管的板材厚度可以比一般的圓形風管適當減少10％～15％，同時螺旋風管的支、吊架間距也可以比一般風管的距離長，可達到5m（D≤400mm）和3.75m（D＞400mm）。螺旋風管的制造高度自動化，生產速度很快，一般的風管每分鐘能生產20～40米，由于其原材料鍍鋅帶鋼與整張鍍鋅鋼板相比，價格較低，加上其工廠化生產和規格的標準化，使得螺旋風管的造價要比矩形風管低；另外由于其支、吊架需量少，安裝工作量少，所以螺旋風管的總成本較低。由于矩形風管的四角易產生湍流，減少了有效通流面積，螺旋風管的空氣流動性好，有效通流面積大，所以螺旋風管的二次噪聲小，由于螺旋風管的強度大，因此風管振動引起的低頻噪聲更小，空氣流動性能好，系統壓降小，日常運行系統耗電量少。目前還可以采用扁橢圓形風管來降低風管的占用空間高度，扁橢圓形風管是將螺旋風管用特殊的設備將圓形風管經撐拉定型加工成扁橢圓形。由于風管的兩邊是圓形，所以氣流穩定，風管的剛性好，外露安裝美觀性好，是比較理想的風管系列。

 

　　湖北省風機廠有限責任公司前身為湖北省風機廠有限公司，法人代表南祥信（溫州人），年生產能力1700臺/套風機。2007年工業總產值1.4億元人民幣，銷售收入1.2億元人民幣，上繳利稅700萬元，公司現有員工295人。 　　二、事故發生的經過 　　2007年12月14日上午8時許，該公司技術部技術員陳國防進入總裝車間擬對自己設計的4―79NO120型風機進行試機。該風機停放在離車間大門約120米的左側安全通道以外，大約8點45分，陳某當時身著沒有拉鎖住的便裝站在風機進風口附近，用手觸摸正在運轉的風機外殼，察看風機震動情況，走在陳某前面的技術工人易小軍突然聽見陳某“哎喲”一聲，當易小軍轉身看時，只見陳某被卷進正在運轉的風機進風口，陳某彈起的腳踢在易小軍臉上，陳某被卷進風機后，風機聲音異常，處在風機試驗控制臺的工人立即關閉電源，此時陳某已死亡，其尸漿隨即從出風口噴出，部分尸漿被噴出窗外，尸漿散落面積約150平方米。該車間同時停止工作。 　　9點10分左右，市安監局執法人員及市總工會、市經貿局、市勞動局、市工業行辦、市公安局等相關人員趕到該公司察看了現場，并拍照取證，因為事故現場慘不忍睹，事故調查組決定封鎖現場，不讓其親屬進入現場，以免發生意外，同時通知公司進行現場清理。根據國家相關規定，在事故原因未查清之前，該總裝車間必須停止生產，保護現場配合調查，市安監局立即決定對該總裝車間下達了停產整頓文書。 　　三、事故造成的人員傷亡情況及經濟損失 　　“12?14”事故共造成1人死亡，1人臉部輕傷，直接經濟損失50余萬元（含意向性賠償）。 　　四、事故發生的原因和事故性質 　　“12?14”事故是嚴重的安全責任事故，影響極壞。調查組認為事故發生的原因有以下幾個方面。 　　1、公司安全責任制不健全，沒有制定相應的安全操作規程是造成此次事故的主要原因。調查組發現盡管公司與公司分管副總經理簽訂了安全生產責任狀，但該公司沒有層層簽訂安全生產責任書，責任內容沒有落實到車間班組，沒有制定風機試驗操作規程，以致公司領導及員工安全意識淡薄。 　　2、安全投入不足，安全保護設施不到位是事故發生的直接原因。風機進風口按規定應該安裝有調節閥門，盡管定貨單位不要求安裝調節閥門，盡管公司配發了春夏秋三季的工作服，盡管風機試驗場地放有安全標志，但在風機試驗時，風機進風口應有防護網，以防人身或雜物進入風機，但由于沒有防護網、沒有設警戒線、沒有配發冬裝工作服，企業的安全投入不足，本質安全保護不到位是導致使陳某被卷入風機內致死的直接原因。 　　3、公司安全監管不到位，勞動紀律松馳。 　　公司本來有規定要求工人上班必須遵守勞動紀律和安全規程，嚴禁違章作業，但在進入車間的過程中，生產區門衛、車間負壓風機哪家好主任、安全員都沒有糾正他身著沒有拉鎖好的便裝進入車間。公司的規定形同虛設，安全監管不到位，勞動紀律松馳是“12?14”事故發生的又一原因。 　　4、死者陳某安全意識淡薄，自我保護意識差，是事故發生的另一原因。陳身某為風機設計師，對風機的安全性能及危險部位應該了如指掌，但他安全意識淡薄，違反廠規身穿沒有拉鎖好的便裝在極其危險區操作，導致了事故的發生，其教訓慘痛。 　　五、事故責任的認定以及對事故責任的處理 　　調查組認為：“12?14”事故是一起因安全生產責任落實不到位、職工安全意識淡薄、安全投入不足、隱患排查整改不力、安全監管不到位導致的生產安全事故，其性質惡劣，影響極壞。根據國家《生產安全事故報告和調查處理條例》及事故發生后“四不放過”原則，調查組建議對事故責任者作如下處理： 　　1、對事故責任單位湖北省風機廠有限責任公司處以18萬元罰款； 　　2、湖北省風機廠有限責任公司法人代表南祥信作為安全生產第一責任人，沒有建立健全安全生產責任制，沒有組織制定相關操作規程，沒有保證安全經費的投入，沒有督促檢查本公司的安全生產工作，對事故負有不可推卸的責任，對其處以5000元罰款； 　　3、市工業行辦是湖北省風機廠有限責任公司行業主管部門，放松了對該公司的安全監管，根據廣水市人民政府《關于印發〈廣水市安全生產“一票否決”暫停規定〉的通知》（廣政發[2007]17號）文件精神，對市工業行辦實行一票否決，取消2007年各種評先表彰資格。 　　4、楊大偉作為公司分管安全生產的副總經理，沒有與車間簽訂安全生產責任狀,負壓風機價格，安全宣傳教育不到位，安全監管不力，責成公司對其實行警告處分，并罰款500元。 　　5、車間主任梅亞平對本車間安全設施沒有檢查，沒有制定風機試驗操作規程，責成公司對其實行警告處分，并罰款400元。 　　6、安全員楊火明作為安全生產直接責任人，沒有及時發現安全隱患予以整改，沒有對公司員工的衣著進行監督檢查，責成公司對其實行警告處分，并罰款400元。 　　7、陳某身為風機設計師，不了解風機的危險部位，沒有將便裝拉鎖好，安全意識差，對事故發生也負有一定的責任，鑒于陳某已經去世，不再追究其責任。 　　六、事故防范和整改措施 　　“12?14”事故發生的當日，市安監局依法對該公司總裝車間下達了停工通知書,負壓風機水簾，并要求該公司對全體員工進行安全教育，對全公司危險設備進行一次安全性能大檢查，建立健全安全生產責任制，制定風機試驗安全操作規程,廠房通風，制作并安裝試驗機安全防護網。12月17日上午，市安監局到該公司檢查，發現該公司總裝車間試驗小組沒有按照規定停工，市安監局又下達了文書對該公司提出警告，并要求公司舉一反三進行停工整頓。12月20日，公司報請市安監局對其整頓的情況進行驗收。通過檢查驗收，市安監局認為：該公司安全生產責任書已簽到車間班組，風機試驗操作規程已經制定，風機試驗防護網已經制作安裝完成，可以復工生產，于是，市安監局依法對湖北省風機廠有限責任公司總裝車間下達了復工通知書。 　　“12?14”事故的發生充分地暴露出我市部分企業的領導安全意識淡薄，企業安全監管不到位，安全經費投入不足，對員工安全培訓不力，隱患排查整改不到位，流于形勢。市安全生產委員會決定就此事故舉一反三，對全市風機制造行業進行一次安全大檢查，對全體員工進行一次安全知識培訓，以防同類生產安全事故發生。

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