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風電機組重大事故分析(三)

2015-01-10 來源:中國風能協會 瀏覽數:1573


主控在6 分05 秒發出指令主軸剎車器參與制動,6 分30 秒瞬時轉速為2501rpm ,在7 分00 秒,其瞬時轉速仍然高達2869rpm。由此可見,在主軸剎車器參與制動后的初期,高速軸轉速不僅沒有降低,而且還在上升。
  在7 分30 秒后因主軸剎車器的制動,或變槳系統的油動機油管破裂后,因總油壓降低部分順槳等因素,機組轉速不斷下降:
  7 分30 秒的瞬時速度為2147rpm ,在30 秒內高速軸速度降低722rpm;
  8 分00 秒的瞬時轉速為1873rpm ,在30 秒內高速軸速度降低274rpm;
  8 分30 秒的瞬時轉速為1602rpm ,在30 秒內高速軸速度降低271rpm;
  9 分00 秒的瞬時速度為1543rpm ,在30 秒內高速軸速度降低59rpm;
  9 分30 秒的瞬時速度為1426rpm ,在30 秒內高速軸速度降低117rpm;
  10 分00 秒的瞬時速度為1303rpm ,在30 秒內高速軸速度降低123rpm 。
  其后,由于火勢的蔓延,傳感器、線路,或主控等部件燒毀,監控不再有機組的轉速數據記錄。
  在6 分05 發出主軸剎車指令到10 分00 秒的3 分55 秒內,風速較高,高速軸轉速下降到10 分00 秒的1303rpm ,說明在這一段時間內高速軸一直處于制動狀態,且制動力矩很大。
  事故原因分析
  在風速較高時,并網機組因液壓變槳系統的比例閥和緊急收槳電磁閥堵塞、卡死出現變槳故障,造成三支槳葉同時不能順槳;主軸剎車器制動,因長時間地持續摩擦而產生巨大熱量導致機組燒毀。
  一、槳葉不能順槳原因分析
  該機組采用的是液壓變槳系統,由1 臺油動機控制3 個槳葉,在吊裝調試運行之后,輪轂變槳故障時有發生。當機組出現“硬件超速停機”,伴隨報出變槳相關故障,清洗或更換控制槳角變化的比例閥后故障解決。
  由故障現象和原理分析,比例閥堵塞與機組報超速停機有必然的聯系,在運行過程中,比例閥堵塞必然會造成三支槳葉不能同時順槳,機組轉速不斷上升,觸發“硬件超速”停機,緊急順槳電磁閥動作,機組順利回槳。
  如果比例閥和緊急收槳閥同時卡死,必然造成三支槳葉無法安全順槳。
  油動機活塞桿在油缸內運動時,會產生磨損,而油動機腔室的油循環是封閉的,且沒有濾油系統,在循環油中,密封圈或活塞桿磨損產生的雜質層,不能排出,比例閥的間隙又很小,這可能造成比例閥堵塞或卡死;另一方面,在事故前的一次維修過程中發現,油動機集成塊上電磁閥O型密封圈丟失,缺失的電磁閥密封圈和擋圈可能留在油動機集成塊中,油中雜質和密封圈均可能導致電磁閥通道堵塞、電磁閥卡死。
  因此,油動機活塞桿及密封圈磨損不斷地產生雜質,油動機循環油又缺乏過濾裝置,加之電磁閥的密封圈的丟失,埋下了機組飛車的安全隱患。
  緊急順槳電磁閥有兩個,分別位于活塞的兩側,一個進油,一個出油。只有兩個同時動作,方能執行緊急順槳;如果有一個緊急順槳電磁閥不能動作,就不能完成正常的緊急順槳。
  事故發生時,機組在滿負荷風速以上報了“變槳機械故障”,說明調槳比例閥出現問題,轉速無法進行正??刂疲浜笥謭?ldquo;陣風”故障、“變槳速度太慢”等故障,6分05 秒機組脫網,到7 分00 秒,瞬時轉速還高達2869rpm ,這遠超過觸發緊急順槳的轉速設定值,這說明在事故發生時,不僅比例閥堵塞,而且緊急順槳電磁閥也出現了堵塞、卡死,最終造成油動機不能卸壓,三支槳葉同時不能順槳。
  二、機組著火點分析
  從主控數據可以看出,主軸剎車器參與高速制動的時間至少在3 分鐘以上,6 分05 秒發出命令,主軸剎車器參與制動,到10 分00 秒主軸剎車器還處于高速制動狀態;從現場勘測來看,主軸剎車器制動持續產生的熱量和火花,一方面,導致主軸剎車器和剎車盤磨損嚴重,剎車器罩殼、齒輪油泵電機、齒輪箱濾油器等融化;另一方面,還導致齒輪箱油管破裂、變槳油動機液壓站和主軸液壓站的油管破裂液壓油泄漏,進一步加劇了火勢。
  事故之后,剎車盤磨損相當嚴重(如圖5),主軸剎車器兩邊的剎車片也嚴重磨損,然而,圖6、圖7 所示剎車片與剎車盤之間的間隙并不大。剎車盤和剎車器磨損、主軸剎車器液壓站徹底失壓,加上剎車器彈簧力的作用,剎車盤兩邊的間隙均應該在10mm 以上。由此看來,過火后剎車器間隙不大,主要是由于事故時主軸剎車器制動產生巨大的熱量使剎車器的溫度很高,剎車器上彈簧退火所致。
  且主軸剎車器油管和液壓站離起火地點較遠,主軸剎車器的油管燒毀較晚,因此,在機組起火的初始階段液壓站給主軸剎車器持續提供壓力,使其一直處于制動狀態,并在主軸剎車器上持續產生火花。在主軸剎車器油管燒爆后,主軸剎車器失去壓力,本應由彈簧力的作用自然松開,但是,此時剎車器彈簧由于剎車器的高溫使其退火,已經失去彈性,不能讓剎車片回到應有的位置。通過以上分析可以推斷,剎車器的發熱相當嚴重,其制動過程中溫升很高。
  再者,齒輪箱濾油器外側較內側融化嚴重,濾油器的下部全部融化、脫落;齒輪箱油泵電機罩殼和散熱層的融化,定、轉子脫落,剎車器罩殼大部分融化。由此可見,主軸剎車器制動長時間制動產生的熱量巨大,也是機組燒毀的根源所在;另一方面,從剎車器附近燒毀的器件可以推斷,這種因主軸剎車器長時間、持續地制動而引發的摩擦起火,常規消防滅火裝置容量有限,無法長時間工作而起不到滅火作用。

【延伸閱讀】

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閱讀上文 >> Acrel-2000電力監控系統在田林路200號的應用
閱讀下文 >> 【實用新型專利】動態風能發電裝置

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