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系列风电机组事故分析及防范措施(三)——部件质量所引发的事故

北极星风力发电网  来源:《风能》  作者:王明军 江旭  2017/2/13 13:36:36  我要投稿  

北极星风力发电网讯:风电机组火灾事故在国内外时有发生。对众多机组烧毁事故认真分析,找出事故的确切起因,并采取有效预防措施,有利于避免类似事故的再次发生。本文简要分析几例因部件质量而引发的机组事故,并探讨风电机组重大事故分析的基本方法。

相关新闻:系列风电机组事故分析及防范措施(二)——因顺桨控制故障引发的飞车事故

事故案例

一、发电机前轴承损坏引发的事故

(一)事故经过

某风电场在后台发现,事故机组报“发电机超速”停机,其后触发了“发电机轴承1 温度偏高”“发电机轴承1 温度过高”等多个故障。事故后,联轴器及联轴器罩壳完全烧毁,该事故机组的发电机轴承采用自动注油润滑方式。此类事故的共同特征是:在发电机前轴承端盖上会出现V 字形的黑色印记。图1 为某风电场事故机组的发电机前轴承端盖状况,图2 为同一厂家发电机发生在另一风电场的联轴器烧毁事故,此厂家发电机因前轴承抱死而引发联轴器烧毁事故的次数相对较多,因此还出现过机组烧毁事故。此类事故与发电机前轴承的润滑结构与润滑方式有关。

在通常情况下,当出现发电机前轴承抱死时,不会发生联轴器及机组烧毁事故,有时仅在前轴承端盖上出现一个V字形的黑色印记。个别品牌的发电机则出现联轴器及机组烧毁事故的概率却很高。

(二)事故原因及分析

事故的起因是发电机前轴承损坏,当轴承保持架损坏后,发电机轴承内外圈之间以及轴承内圈与发电机轴之间的摩擦,短时间内剧烈发热,大量的油脂会受热蒸发,当蒸发的油脂从发电机轴承前端喷出后,温度超过燃点就会燃烧。

润滑脂的填充量,以填充轴承和轴承壳体空间的三分之一和二分之一为宜,用于高速旋转的轴承应仅填充至三分之一或更少。采取有效措施严格控制轴承内部的油脂量,并防止油脂在发电机轴承内大量沉积是避免此类火灾事故的根本方法。对于已投运此类发电机,建议取消自动注油润滑方式,通过人工方式准确地控制注油量和油脂位置,按时清理轴承内部废油;对于未出厂的发电机,建议对发电机前轴承的注油位置和排油方式进行改进,以避免过多的废油在轴承内部沉积。

二、轮毂重要元器件故障引发的机组烧毁事故

(一)事故经过

某风电场事故机组在故障停机时,触发电池顺桨,并一直处于停机状态,机组顺桨到92°,其后有人发现机组出现浓烟,大约在1 小时后,轮毂上面和机舱下面均有明火出现。机组在燃烧过程中,一直处于对风位置,风向未变,最后机舱、

轮毂罩壳全部烧毁,叶片根部烧毁。吊下事故机组后发现,有一个轮毂轴柜处于打开状态,内部仅剩铜芯和轮毂驱动器,其他两个轴控柜处于盖住状态,并保持完好。

(二)事故原因分析

事故机组采用的是直流变桨系统,备用电源为电池,从理论上讲,该变桨系统安全性极高。由于国内机组的低价竞争,机组价格不断降低。轮毂的采购价大幅度降低。在紧急顺桨时直接导通电池与轮毂变桨电机的接触器,其采购成本也急剧降低。采用此批次轮毂的机组,在调试中发现,此接触器烧毁出现的频次较高,轮毂轴柜完全烧毁也时有发生。

该直流变桨系统,在正常紧急顺桨时,通过接触器吸合直接将备用电源与变桨电机接通,在变桨电机刚启动时,该接触器通过的电流很大,并只有当叶片撞到限位开关时,此接触器才会断开。此接触器的控制供电和执行送电,均取自轮毂备用电源。如该接触器容量过小或质量不佳,在执行紧急顺桨过程中,可能造成接触器吸合后因接触电阻过大,而产生严重打火,并引起备用电源电压降低,使接触器断开;断开后,接触器的控制电压(后备电源电压)立即升高,接触器又再次吸合打火,这样循环往复,可造成该接触器及相应部件烧毁。

当变桨电机电池供电接触器出现质量问题时,可能带来以下三个方面的问题:

第一,在紧急顺桨时,如变桨电机的后备电源供电接触器持续打火,轻则可使该接触器、轮毂轴柜烧毁。因接触器在密闭的轴柜中打火,打火燃烧时柜内气体迅速膨胀,可能顶开轴柜,如轮毂轴柜打开,在无人灭火的情况下,必然会导致机组烧毁事故的发生。

第二,在顺桨时,当轮毂电机或轮毂电机刹车的供电接触器出现卡塞、烧毁时,还可能导致不能顺桨,引发机组飞车事故。

第三,因接触器质量问题导致接触器漏电,则会使电池持续放电。当轮毂较长时间储存或机组较长时间处于断电状态时,则会造成电池的寿命缩短和损坏,或引发飞车事故的发生。

从原理上讲,直流变桨系统的安全性很高,但在轮毂生产过程中,如果其关键部件的选型或质量存在问题,则可能导致机组飞车、烧毁及倒塌事故。

三、主控控制逻辑错误引发的机组烧毁事故

(一)事故简介

某风电场2MW 机组,发电功率为300kW 左右出现故障停机,三支叶片均在0°位置不能顺桨,机组转速超过硬件设定值,报刹车BP200 停机,主轴刹车器制动,断安全链,不久机组转速降至0rpm,即机组完全停下。其后,运行人员对事故机组进行了多次“复位启机”,随后刹车BP200 和安全链被远程复位,此时由于三支叶片均在0°位置,机组转速迅速上升,再次超过硬件设定值,主轴刹车器制动,机组起火,大约在事发后一个小时机组轰然倒塌,倒塌后机舱、轮毂、叶片依然剧烈燃烧。事故机组主轴刹车器的刹车盘状况,如图3 所示。

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