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風電機組重大事故分析(二)

2014-10-30 來源:CWEA《風能》 瀏覽數:2346

  中國風電材料設備網:在中國風電的快速發展時期,不少風電場出現了機組飛車、倒塌事故。事故原因多種多樣。在事故分析時,只有遵從風電機組運行的基本原理、設計理念,方能找出事故產生的真實原因,以避免類似事故的再次發 生。下面就某風電場的飛車、倒塌事故進行分析。
  某風電場機組的飛車倒塌事故
  一、事故現象
  某風電場監控人員發現監控系統報發電機超速,在短暫的停機后,風電機組的葉片又再次不明原因運轉。事故機組發生飛車以后,機艙已經全部燒毀,不能從監控軟件和控制器獲取信息,除了事故現象和燒毀機組外,能夠得到的有用信息很少,這給事故分析帶來了一定的困難。而事發過程留下了很多謎團,通過剖析事發時諸多特殊的現象,可找到事故發生時的確切原因。
  該機組使用的是LUST直流變槳系統,Mita控制器WP3100,后臺為Getway軟件,由于事發時機組控制器數據沒有傳到后臺,機組全部燒毀,數據無法讀取。只能從現場人員那里知道當時的一些現象和細節。
  事發時風速大約在10m/s左右。一方面,現場維修人員在事發時看到,事故機組在機艙冒煙后完全停下來了,其后又迅速啟機,并飛速旋轉,迅速倒塌;另一方面,控制室的監控人員從監控軟件上看到,機組達到的最高轉速在2700rpm以上。由于廠家維修人員和業主監控人員離出事機組距離較近,當第一次停機時,機組的機艙部分已經冒煙,所以引起了他們的特別關注,第二次啟機的旋轉速度又與平常機組啟機有明顯的區別,因此,所有現場人員都一致地描述到:“機組是完全停下來之后,經過短暫停機,機組又再次迅速啟機”。
  機組全部燒毀后,現場勘查發現,三支葉片都沒有順槳;在第二節塔筒的中部位置折斷;主軸剎車器處于制動狀態,剎車盤和主軸剎車片嚴重磨損。而其他部位沒有卡死和劇烈磨損的現象。
  從以上的現象和現場勘測留下的疑問有:當時機組是因什么故障而停機的;在機組停下來的同時,機艙因何冒煙、火源來自何方;而停機之后,沒有人復位,又怎么會自動迅速啟機(在正常情況下,只有當機組故障消除后,才能自動復位);是主軸剎車器剎不住還是自動解開了?如果主軸剎車器自動解開,又因何而解開等眾多疑問。
  然而,此次事故最為關鍵的是:事后三支葉片都在零度位置,沒有任何收槳的痕跡。為何三支槳葉都沒有順槳?
  二、事故的思考與問題
  1、是否因屏蔽狀態碼造成飛車倒塌事故
  該機組使用的是Mita公司所生產的風電機組控制器,其設計較為完善。該控制器把風電機組所處的狀態都用與之對應代碼表示,可以表明風電機組的運行狀態、故障信息以及剎車等級等,這就是狀態碼。
  對于絕大部分的狀態碼,根據維修人員的技術水平與當時的需要可以屏蔽(使其失效);而有的狀態碼則由程序設定不能屏蔽,即使是用最高權限也不能屏蔽,例如:手動停機(13)、電池檢測(95)、輪轂電池故障(57)、電池電壓低(1182、1184、1186)、變槳速度太慢(1919、1920、1921)、剎車反饋(429、455)、剎車磨損(415)以及與安全鏈有關的狀態碼等。也就是說,任何現場人員都不能對這些狀態碼進行操作。這樣,既能保證機組安全和人身安全,又能在處理故障時采取靈活多變的措施,根據維修人員的經驗、判斷和處理故障能力,在保證部件安全的前提下,以達到迅速分析、判斷、確認并排除故障。
  經過以上分析,此次事故不可能是因現場人員屏蔽狀態碼造成,而事故原因何在?
  2、有多道超速保護機組為何沒有停下來
  當機組第二次啟機時,機組轉速從0rpm一直飛升到2700rpm,中間順利通過了多道超速保護,而沒有順槳,則是交、直流順槳均沒有起作用。
  該控制器為限制機組超速而設置的狀態碼有:213、1905、1411、310、311、312、317、328、319、320。除狀態碼213是只報警不停機之外,其他的9道超速保護均為停機保護。
  以上狀態碼,除213、1905、1411之外,其他超速狀態碼都由機組控制器的程序設定不能屏蔽。雖然狀態碼1905能夠屏蔽,但是,它的執行是完全由變槳控制器控制的,即使在機組控制器中被屏蔽了,只要滿足觸發條件,葉輪順槳依然是要執行的。
  第一,狀態碼213(極端陣風),限制超速,只報警不停機。
  在出現瞬時颶風時,報狀態碼213是降低額定轉速,把機組的額定轉速降至安全轉速,即:機組在達到1960rpm,時間超過0.2秒,葉片以5°/s順槳,通過軟件把機組的額定轉速由1780rpm降到1720rpm,使機組轉速迅速下降。當轉速下降后,機組的額定轉速還可以再次上升且不停機。這樣,既保證發電又降低轉速,不至于超速。
  第二,狀態碼1905(變槳自主運行),剎車程序BP52,交流供電順槳。

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