四、油脂氣化與軸承發(fā)熱的能量來源
15:13:10 之前,機組一直處于滿發(fā)負荷發(fā)電狀態(tài),功率基本穩(wěn)定在1.53MW 左右,在15:13:10 機組功率1537kW ;15:13:11 機組功率1495kW ;15:13:12 機組功率1449kW ;15:13:13 機組功率1376kW ;15:13:14 機組功率915kW ;機組高速軸轉(zhuǎn)速與低速軸轉(zhuǎn)速匹配,不存在聯(lián)軸器打滑現(xiàn)象,例如在15:13:13 機組的實際發(fā)電機轉(zhuǎn)速1733.8rpm ,低速軸轉(zhuǎn)速18.3rpm ,依據(jù)齒輪箱速比計算率1449kW ;15:13:13 機組功率1376kW ;15:13:14 機組功率915kW ;機組高速軸轉(zhuǎn)速與低速軸轉(zhuǎn)速匹配,不存在聯(lián)軸器打滑現(xiàn)象,例如在15:13:13 機組的實際發(fā)電機轉(zhuǎn)速1733.8rpm ,低速軸轉(zhuǎn)速18.3rpm ,依據(jù)齒輪箱速比計算的高速軸轉(zhuǎn)速1733rpm 。按照當時風速和機組特性,機組在脫網(wǎng)之前的15:13:11 到15:13:14 ,本應(yīng)在1.53MW 左右發(fā)電,機組被不斷拉低的發(fā)電功率主要消耗在了軸承發(fā)熱上,從而使軸承和發(fā)電機轉(zhuǎn)子溫度不斷上升。
如圖3 所示為正常機組的聯(lián)軸器的力矩限制器線和聯(lián)軸器螺栓、螺帽和鎖緊螺栓的相對位置狀況。
15:13:15 機組執(zhí)行發(fā)電機超速甩負荷停機,電功率為0kW ,此時機組本應(yīng)出現(xiàn)一個較高的飛升轉(zhuǎn)速,實際的低速軸轉(zhuǎn)速19.1rpm (高速軸轉(zhuǎn)速應(yīng)為1818rpm),這與停機前的轉(zhuǎn)速相差不大,沒有明顯的甩負荷飛升轉(zhuǎn)速。一般在這種情況下,機組甩負荷停機,此時的高速軸飛升轉(zhuǎn)速要達到2000rpm 以上,這就是說,因風電機組軸承卡死,轉(zhuǎn)速上升受阻,從而造成機組的高速軸轉(zhuǎn)速比正常情況低200rpm 左右,而實際的高速軸轉(zhuǎn)速(發(fā)電機轉(zhuǎn)速)則僅為899.7rpm 。
再查看機組在執(zhí)行停機命令期間的高速軸與低速軸轉(zhuǎn)速,15:13:15 到15:13:28 通過低速軸轉(zhuǎn)速計算出的高速軸轉(zhuǎn)速與主控顯示值比較,顯示值明顯偏低。
例如,15:13:16 低速軸轉(zhuǎn)速18.7rpm ,計算出的高速軸轉(zhuǎn)速應(yīng)1771rpm ,實際值為882.5rpm ;15:13:17 低速軸轉(zhuǎn)速16.8rpm ,高速軸轉(zhuǎn)速應(yīng)1591rpm ,實際值778.3rpm ;15:13:28 低速軸轉(zhuǎn)速2.8rpm ,高速軸轉(zhuǎn)速應(yīng)265rpm ,實際值154.4rpm 。從諸多數(shù)據(jù)證實,脫網(wǎng)后發(fā)電機端的阻力超過了聯(lián)軸器的力矩限制器扭矩,聯(lián)軸器發(fā)生了打滑現(xiàn)象。再從實物解剖也得到證實,力矩限制器有劇烈的摩擦和發(fā)熱。如圖4 所示,事故機組的力矩限制器線兩邊不一致。因此,在脫網(wǎng)后的這一段時間內(nèi),在聯(lián)軸器上驅(qū)動發(fā)電機的扭矩超過了力矩限制器的力矩(約為2 倍左右的滿負荷扭矩)。
由公式P=N×ω可知,發(fā)電機軸承因摩擦產(chǎn)生熱量的功率= 力矩限制器扭矩× 發(fā)電機實際轉(zhuǎn)速。而這部分功率和部分機組甩負荷的儲能消耗在了發(fā)電機軸承1 的摩擦發(fā)熱上,致使發(fā)電機前軸承和發(fā)電機軸前端的溫度迅速上升。同時,因聯(lián)軸器打滑,巨大扭矩使聯(lián)軸器在打滑處也產(chǎn)生很高的熱量。聯(lián)軸器打滑產(chǎn)生熱量的功率=力矩限制器扭矩×(低速軸換算出的發(fā)動機轉(zhuǎn)速-實際發(fā)電機轉(zhuǎn)速),聯(lián)軸器力矩限制器處溫升迅速,并迅速傳熱,因此,拆卸時多個鎖緊螺栓發(fā)生斷裂,如圖5 所示。在事故機組聯(lián)軸器上靠發(fā)電機的連接螺栓、螺帽、鎖緊螺栓有淬火現(xiàn)象,如圖5、圖6 所示。同時,因在聯(lián)軸器的力矩限制器處的溫度很高,還可點燃易燃物品。
當軸承出現(xiàn)嚴重卡死時,在執(zhí)行停機命令之前,通過拉低機組的實際功率產(chǎn)生熱量;機組停機時甩負荷轉(zhuǎn)速上升受阻;在執(zhí)行停機命令后,軸承卡死后,發(fā)電機軸仍然在旋轉(zhuǎn),劇烈摩擦使軸承內(nèi)部產(chǎn)生熱量。以上為軸承內(nèi)部油脂氣化提供了熱量,也使得在發(fā)電機軸前端的溫度很高,為點燃可燃物品準備了條件。