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風(fēng)電機組重大事故分析(三)

2015-01-10 來源:中國風(fēng)能協(xié)會 瀏覽數(shù):1439


主控在6 分05 秒發(fā)出指令主軸剎車器參與制動,6 分30 秒瞬時轉(zhuǎn)速為2501rpm ,在7 分00 秒,其瞬時轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(tǒng)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(zhuǎn)速不斷下降:
  7 分30 秒的瞬時速度為2147rpm ,在30 秒內(nèi)高速軸速度降低722rpm;
  8 分00 秒的瞬時轉(zhuǎn)速為1873rpm ,在30 秒內(nèi)高速軸速度降低274rpm;
  8 分30 秒的瞬時轉(zhuǎn)速為1602rpm ,在30 秒內(nèi)高速軸速度降低271rpm;
  9 分00 秒的瞬時速度為1543rpm ,在30 秒內(nèi)高速軸速度降低59rpm;
  9 分30 秒的瞬時速度為1426rpm ,在30 秒內(nèi)高速軸速度降低117rpm;
  10 分00 秒的瞬時速度為1303rpm ,在30 秒內(nèi)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(jiān)控不再有機組的轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)記錄。
  在6 分05 發(fā)出主軸剎車指令到10 分00 秒的3 分55 秒內(nèi),風(fēng)速較高,高速軸轉(zhuǎn)速下降到10 分00 秒的1303rpm ,說明在這一段時間內(nèi)高速軸一直處于制動狀態(tài),且制動力矩很大。
  事故原因分析
  在風(fēng)速較高時,并網(wǎng)機組因液壓變槳系統(tǒng)的比例閥和緊急收槳電磁閥堵塞、卡死出現(xiàn)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(xù)摩擦而產(chǎn)生巨大熱量導(dǎo)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(tǒng),由1 臺油動機控制3 個槳葉,在吊裝調(diào)試運行之后,輪轂變槳故障時有發(fā)生。當(dāng)機組出現(xiàn)“硬件超速停機”,伴隨報出變槳相關(guān)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(xiàn)象和原理分析,比例閥堵塞與機組報超速停機有必然的聯(lián)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(zhuǎn)速不斷上升,觸發(fā)“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(nèi)運動時,會產(chǎn)生磨損,而油動機腔室的油循環(huán)是封閉的,且沒有濾油系統(tǒng),在循環(huán)油中,密封圈或活塞桿磨損產(chǎn)生的雜質(zhì)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(fā)現(xiàn),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(zhì)和密封圈均可能導(dǎo)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(chǎn)生雜質(zhì),油動機循環(huán)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(cè),一個進油,一個出油。只有兩個同時動作,方能執(zhí)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(fā)生時,機組在滿負荷風(fēng)速以上報了“變槳機械故障”,說明調(diào)槳比例閥出現(xiàn)問題,轉(zhuǎn)速無法進行正常控制,其后又報“陣風(fēng)”故障、“變槳速度太慢”等故障,6分05 秒機組脫網(wǎng),到7 分00 秒,瞬時轉(zhuǎn)速還高達2869rpm ,這遠超過觸發(fā)緊急順槳的轉(zhuǎn)速設(shè)定值,這說明在事故發(fā)生時,不僅比例閥堵塞,而且緊急順槳電磁閥也出現(xiàn)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(shù)據(jù)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(fā)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(tài);從現(xiàn)場勘測來看,主軸剎車器制動持續(xù)產(chǎn)生的熱量和火花,一方面,導(dǎo)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(dǎo)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(dāng)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(yīng)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(chǎn)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(xù)提供壓力,使其一直處于制動狀態(tài),并在主軸剎車器上持續(xù)產(chǎn)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(yīng)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(jīng)失去彈性,不能讓剎車片回到應(yīng)有的位置。通過以上分析可以推斷,剎車器的發(fā)熱相當(dāng)嚴重,其制動過程中溫升很高。
  再者,齒輪箱濾油器外側(cè)較內(nèi)側(cè)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(zhuǎn)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(chǎn)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(xù)地制動而引發(fā)的摩擦起火,常規(guī)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。

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