系列風(fēng)電機組事故分析及防范措施三——部件質(zhì)量所引發(fā)的事故

1、.風(fēng)電機組火災(zāi)事故在國內(nèi)外時有發(fā)生。對眾多機組燒毀事故認真分析，找出事故確實切起因，并采取有效預(yù)防措施，有利于防止類似事故的再次發(fā)生。本文簡要分析幾例因部件質(zhì)量而引發(fā)的機組事故，并探討風(fēng)電機組重大事故分析的根本方法。事故案例一、發(fā)電機前軸承損壞引發(fā)的事故一事故經(jīng)過某風(fēng)電場在后臺發(fā)現(xiàn)，事故機組報“發(fā)電機超速停機，其后觸發(fā)了“發(fā)電機軸承1 溫度偏高“發(fā)電機軸承1 溫度過高等多個故障。事故后，聯(lián)軸器及聯(lián)軸器罩殼完全燒毀，該事故機組的發(fā)電機軸承采用自動注油潤滑方式。此類事故的共同特征是：在發(fā)電機前軸承端蓋上會出現(xiàn)V 字形的黑色印記。圖1 為某風(fēng)電場事故機組的發(fā)電機前軸承端蓋狀況，圖2 為同一廠家發(fā)電機

2、發(fā)生在另一風(fēng)電場的聯(lián)軸器燒毀事故，此廠家發(fā)電機因前軸承抱死而引發(fā)聯(lián)軸器燒毀事故的次數(shù)相對較多，因此還出現(xiàn)過機組燒毀事故。此類事故與發(fā)電機前軸承的潤滑構(gòu)造與潤滑方式有關(guān)。在通常情況下，當(dāng)出現(xiàn)發(fā)電機前軸承抱死時，不會發(fā)生聯(lián)軸器及機組燒毀事故，有時僅在前軸承端蓋上出現(xiàn)一個V字形的黑色印記。個別品牌的發(fā)電機那么出現(xiàn)聯(lián)軸器及機組燒毀事故的概率卻很高。二事故原因及分析事故的起因是發(fā)電機前軸承損壞，當(dāng)軸承保持架損壞后，發(fā)電機軸承內(nèi)外圈之間以及軸承內(nèi)圈與發(fā)電機軸之間的摩擦，短時間內(nèi)劇烈發(fā)熱，大量的油脂會受熱蒸發(fā)，當(dāng)蒸發(fā)的油脂從發(fā)電機軸承前端噴出后，溫度超過燃點就會燃燒。潤滑脂的填充量，以填充軸承和軸承殼體空間

3、的三分之一和二分之一為宜，用于高速旋轉(zhuǎn)的軸承應(yīng)僅填充至三分之一或更少。采取有效措施嚴格控制軸承內(nèi)部的油脂量，并防止油脂在發(fā)電機軸承內(nèi)大量沉積是防止此類火災(zāi)事故的根本方法。對于已投運此類發(fā)電機，建議取消自動注油潤滑方式，通過人工方式準確地控制注油量和油脂位置，按時清理軸承內(nèi)部廢油；對于未出廠的發(fā)電機，建議對發(fā)電機前軸承的注油位置和排油方式進展改良，以防止過多的廢油在軸承內(nèi)部沉積。二、輪轂重要元器件故障引發(fā)的機組燒毀事故一事故經(jīng)過某風(fēng)電場事故機組在故障停機時，觸發(fā)電池順槳，并一直處于停機狀態(tài)，機組順槳到92°，其后有人發(fā)現(xiàn)機組出現(xiàn)濃煙，大約在1 小時后，輪轂上面和機艙下面均有明火出現(xiàn)。機

4、組在燃燒過程中，一直處于對風(fēng)位置，風(fēng)向未變，最后機艙、輪轂罩殼全部燒毀，葉片根部燒毀。吊下事故機組后發(fā)現(xiàn)，有一個輪轂軸柜處于翻開狀態(tài)，內(nèi)部僅剩銅芯和輪轂驅(qū)動器，其他兩個軸控柜處于蓋住狀態(tài)，并保持完好。二事故原因分析事故機組采用的是直流變槳系統(tǒng)，備用電源為電池，從理論上講，該變槳系統(tǒng)平安性極高。由于國內(nèi)機組的低價競爭，機組價格不斷降低。輪轂的采購價大幅度降低。在緊急順槳時直接導(dǎo)通電池與輪轂變槳電機的接觸器，其采購本錢也急劇降低。采用此批次輪轂的機組，在調(diào)試中發(fā)現(xiàn)，此接觸器燒毀出現(xiàn)的頻次較高，輪轂軸柜完全燒毀也時有發(fā)生。該直流變槳系統(tǒng)，在正常緊急順槳時，通過接觸器吸合直接將備用電源與變槳電機接通，

5、在變槳電機剛啟動時，該接觸器通過的電流很大，并只有當(dāng)葉片撞到限位開關(guān)時，此接觸器才會斷開。此接觸器的控制供電和執(zhí)行送電，均取自輪轂備用電源。如該接觸器容量過小或質(zhì)量不佳，在執(zhí)行緊急順槳過程中，可能造成接觸器吸合后因接觸電阻過大，而產(chǎn)生嚴重打火，并引起備用電源電壓降低，使接觸器斷開；斷開后，接觸器的控制電壓后備電源電壓立即升高，接觸器又再次吸合打火，這樣循環(huán)往復(fù)，可造成該接觸器及相應(yīng)部件燒毀。當(dāng)變槳電機電池供電接觸器出現(xiàn)質(zhì)量問題時，可能帶來以下三個方面的問題：第一，在緊急順槳時，如變槳電機的后備電源供電接觸器持續(xù)打火，輕那么可使該接觸器、輪轂軸柜燒毀。因接觸器在密閉的軸柜中打火，打火燃燒時柜內(nèi)氣

6、體迅速膨脹，可能頂開軸柜，如輪轂軸柜翻開，在無人滅火的情況下，必然會導(dǎo)致機組燒毀事故的發(fā)生。第二，在順槳時，當(dāng)輪轂電機或輪轂電機剎車的供電接觸器出現(xiàn)卡塞、燒毀時，還可能導(dǎo)致不能順槳，引發(fā)機組飛車事故。第三，因接觸器質(zhì)量問題導(dǎo)致接觸器漏電，那么會使電池持續(xù)放電。當(dāng)輪轂較長時間儲存或機組較長時間處于斷電狀態(tài)時，那么會造成電池的壽命縮短和損壞，或引發(fā)飛車事故的發(fā)生。從原理上講，直流變槳系統(tǒng)的平安性很高，但在輪轂生產(chǎn)過程中，如果其關(guān)鍵部件的選型或質(zhì)量存在問題，那么可能導(dǎo)致機組飛車、燒毀及倒塌事故。三、主控控制邏輯錯誤引發(fā)的機組燒毀事故一事故簡介某風(fēng)電場2MW 機組，發(fā)電功率為300kW 左右出現(xiàn)故障停

7、機，三支葉片均在0°位置不能順槳，機組轉(zhuǎn)速超過硬件設(shè)定值，報剎車BP200 停機，主軸剎車器制動，斷平安鏈，不久機組轉(zhuǎn)速降至0rpm，即機組完全停下。其后，運行人員對事故機組進展了屢次“復(fù)位啟機，隨后剎車BP200 和平安鏈被遠程復(fù)位，此時由于三支葉片均在0°位置，機組轉(zhuǎn)速迅速上升，再次超過硬件設(shè)定值，主軸剎車器制動，機組起火，大約在事發(fā)后一個小時機組轟然倒塌，倒塌后機艙、輪轂、葉片依然劇烈燃燒。事故機組主軸剎車器的剎車盤狀況，如圖3 所示。二事故分析事故機組因平安隱患致使三支葉片均在0°位置不能順槳。當(dāng)機組硬件超速后，主軸剎車器制動，機組已經(jīng)平安停下，如到現(xiàn)場采

8、取合理措施，原本可以防止事故的發(fā)生。按照正常的主控控制邏輯，當(dāng)機組因故障停機，平安鏈斷開，不能遠程復(fù)位，須到現(xiàn)場對機組進展硬件復(fù)位。然而，主控程序由于不夠完善，可以“遠程復(fù)位平安鏈。在我國風(fēng)電開展初期，少有國產(chǎn)主控?，F(xiàn)如今，能自主研發(fā)和生產(chǎn)主控的國內(nèi)廠家有幾十家之多，其質(zhì)量卻是良莠不齊。有的國產(chǎn)主控硬件是從國外進口，且主要關(guān)注控制器的處理能力, 而硬件更新速度很快, 硬件更新他們的主控程序也隨之而徹底改變, 這樣，主控程序始終處于初級開發(fā)階段, 存在諸多缺乏。例如：控制邏輯錯誤、報故障不準確、維修不便、權(quán)限管理不完善、不能滿足機組的遠程故障診斷和平安檢查需要等一系列問題，有的甚至還可能存在平安

9、隱患，需在實踐中盡快完善。在開發(fā)之初，不少國產(chǎn)主控僅滿足于現(xiàn)場機組的根本運行，因缺乏現(xiàn)場經(jīng)歷豐富技術(shù)人員的參與和指導(dǎo)，主控編程人員又缺乏運維知識和先進主控的使用經(jīng)歷，僅憑某些世界知名廠家的主控說明書進展仿制。每當(dāng)現(xiàn)場人員對其主控的控制邏輯和缺陷提出異議時，卻又缺乏相應(yīng)的判斷和識別能力，這種局面如不轉(zhuǎn)變，隨著時間的推移，其主控程序很難有實質(zhì)性的改良。在我國風(fēng)電的快速開展時期，相當(dāng)短的時間內(nèi)，絕大局部的風(fēng)電機組部件均實現(xiàn)了國產(chǎn)化，但因急功近利和低價競爭，存在問題的機組部件不在少數(shù)。因此，在機組部件國產(chǎn)化時，新開發(fā)的機組部件需先在樣機上或小規(guī)模使用，在風(fēng)電場實踐中完善、成熟后再進展批量生產(chǎn)，以免造成

10、大的失誤和損失。事故分析的根本方法當(dāng)風(fēng)電事故發(fā)生后，只有分析正確，才可能采取行之有效的預(yù)防和改良措施。如事故分析人員缺乏現(xiàn)場維修經(jīng)歷，僅從理論上進展分析，不能結(jié)合同類型機組的維修、維護實踐，在事故分析時，往往可能把在實踐上不可能發(fā)生的事件，或可能發(fā)生的偶然事件當(dāng)成是大概率或必然事件，因其考慮不夠全面導(dǎo)致分析結(jié)論錯誤，不能采取行之有效的預(yù)防措施。如“事故案例中“二、輪轂重要元器件故障引發(fā)的機組燒毀事故所述，機組燃燒實際的起火點是緊急順槳的直流供電接觸器，機組燒毀先是由輪轂起火。然而，在現(xiàn)場勘查中發(fā)現(xiàn)，發(fā)電機接線盒上的定、轉(zhuǎn)子螺釘有松動現(xiàn)象，于是就下結(jié)論，起火原因是發(fā)電機定、轉(zhuǎn)子螺釘松動造成。由此

11、得出的整改措施必然是既費工費時，又無法解決問題，甚至在適當(dāng)?shù)臈l件下，類似事故必然還會再次發(fā)生。一、確定事故分析根本思路當(dāng)機組事故發(fā)生后，首先需要確定的是事故發(fā)生的根本方向。即：在分析機組燒毀事故時，首先要確定起火的大致位置，在機艙、輪轂、變頻器、U 形電纜處，還是箱變到變頻器的接線，然后根據(jù)起火點位置和根本領(lǐng)實在現(xiàn)場找證據(jù)。確定起火點位置時，可根據(jù)事后勘察，并結(jié)合事發(fā)時的機組燃燒現(xiàn)象。如“事故案例中的“二、輪轂重要元器件故障引發(fā)的機組燒毀事故中“一事故經(jīng)過所述，事發(fā)時，事故機組一直處于對風(fēng)狀態(tài)，機組燃燒時，很快在輪轂上方出現(xiàn)了明火，并且，事故勘察發(fā)現(xiàn)，輪轂軸柜處于翻開狀態(tài)。如事故方向和起火原因

12、確定在發(fā)電機的定子、轉(zhuǎn)子接線松動，那么不能解釋“很快在輪轂上方出現(xiàn)了明火等一系列現(xiàn)象，可能對“輪轂軸柜處于翻開狀態(tài)等重要證據(jù)視而不見。另外，該結(jié)論不能與該類型機組調(diào)試、維修過程中出現(xiàn)的“特殊故障輪轂電機直流供電接觸器、輪轂軸柜燒毀嚴密聯(lián)系。因此，進展事故分析時，首先要根據(jù)事發(fā)現(xiàn)象、現(xiàn)場狀況、機組運行原理，機組故障的處理經(jīng)歷及主控信息等盡可能多地假設(shè)事故產(chǎn)生的可能方向，然后根據(jù)所收集的信息，迅速排除不可能的事發(fā)方向，以縮小X圍找出最大可能方向，最后根據(jù)相關(guān)證據(jù)和事實鎖定事發(fā)方向。同時，仔細進展現(xiàn)場勘察，為鎖定事故方向?qū)ふ易C據(jù)。并根據(jù)所收集的信息，結(jié)合相關(guān)知識，解釋事發(fā)時及事發(fā)后的諸多現(xiàn)象，以驗證

13、分析結(jié)論是否正確。如在現(xiàn)場不能鎖定事故發(fā)生的根本方向，現(xiàn)場收集證據(jù)就可能陷入盲目的境地，可能失去收集關(guān)鍵證據(jù)的時機，也難以得到具有說服力的結(jié)論。二、形成事故證據(jù)鏈，實施整改措施事故機組的平安隱患會在燒毀、倒塌機組中出現(xiàn)，在機組維護、維修時，這些故障隱患也必然會在一樣型號、配置的故障機組中出現(xiàn)。因此，當(dāng)事故發(fā)生后，如果沒有分析出事故的原因，或?qū)κ鹿蔬€存在諸多疑點，當(dāng)機組維修和維護時，只要留心觀察同類型機組發(fā)生的故障，就可能找到事發(fā)的原因。例如：在"系列風(fēng)電機組事故分析及防X措施二"一文中，因存在緊急順槳控制回路被強行提供24V 直流的平安隱患，從而造成了機組飛車事故。在事故發(fā)

14、生之后，找出機組倒塌、燒毀的真實原因之前，機組維修過程中發(fā)現(xiàn)的此類平安隱患不在少數(shù)。事故分析應(yīng)緊扣事發(fā)時的現(xiàn)象和風(fēng)電場機組的運行維修實踐，并能根據(jù)風(fēng)電機組運行的根本原理或相關(guān)知識解釋相關(guān)現(xiàn)象，使現(xiàn)象與結(jié)論之間能順理成章地構(gòu)成因果關(guān)系，相關(guān)現(xiàn)象和主控記錄能相互印證形成完備的證據(jù)鏈，分析得到的結(jié)論不應(yīng)與事發(fā)時的現(xiàn)象及勘察結(jié)果有任何矛盾。與同類型機組維修實踐不符的分析和結(jié)論，那么不應(yīng)是事故發(fā)生的原因。例如：某機組燒毀事故發(fā)生之后，事故調(diào)查的結(jié)論是因電池造成三支葉片同時不能順槳。從現(xiàn)場機組維修實踐來看是根本不可能的。因為，在當(dāng)時投運的同類型機組中，其輪轂大都是來自同一廠家同一型號和批次，而眾多的輪轂故

15、障中，當(dāng)時還沒有遇到過因為電池容量或電池電壓問題造成一支槳葉在零度位置不能順槳，而因電池問題造成兩支槳葉均在零度位置的情況更未曾發(fā)生，從機組的維修實踐有理由相信：因電池問題造成三支槳葉同時在0°位置不能順槳，在實踐上是不可能的情況。因此，在分析事發(fā)時的諸多現(xiàn)象和問題時，充分利用機組運行原理；要能復(fù)原出事發(fā)時的關(guān)鍵情景；現(xiàn)象之間要能相互印證，不能孤立地看問題。例如：當(dāng)機組燒毀事件發(fā)生后，不經(jīng)周密分析就下結(jié)論是機組質(zhì)量問題造成，并在機艙上布置自動消防系統(tǒng)完事的做法；機組因超速飛車倒塌就認為超速參數(shù)設(shè)置有問題，于是實施降低機組超速參數(shù)設(shè)置的整改措施和設(shè)計方案，這顯然是把復(fù)雜問題過于簡單化，不利于有效地解決問題。三、通常情況下，手動復(fù)位不能成為事故原因當(dāng)事故發(fā)生之后，我們不僅要分析事故發(fā)生的原因，而且，還需確定有效的預(yù)防措施。需要澄清的是，在一般情況下，“復(fù)位啟機不能成為事故的原因。在通常情況下，“復(fù)位啟機后如發(fā)生了機組燒毀、倒塌事故，那么應(yīng)是機組的設(shè)計、制造、安裝、改造、維護、維修等環(huán)節(jié)存在缺陷和平安隱患。這也是由風(fēng)電機組的運行特點所決定的，手動復(fù)位應(yīng)是風(fēng)電機組正常運行根本操作