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典型风电机组焚毁事端解析
作者:管理员    发布于:2021-02-23 15:47   文字:【】【】【
  风电机组是批量出产,且大都装置在人迹罕至的偏远地区和条件艰苦的海上。现场的人员及技术条件有限,后期完善或整改较为困难。因而,在一般情况下,只要规划完善成熟的机型才干大规模地投放市场。从产品开发到风电机组新机型的大规模上市,需经历一个较为绵长的进程。也只要这样,才干有效地降低机组寿命期内的度电本钱。
  但是,每当抢装潮降临,风电装机量会在短时刻之内而急剧添加。2020年,我国风电新增装机量到达7167万千瓦,超越此前三年装机量之和。不少新机型快速上市并大批量出产。若新机型规划不行完善,而急于投产;或因产量激增,而在机组出产、装置及现场修理保护进程中留下了安全隐患,则或许引发恶性事端,甚至直接导致机组焚毁、坍毁事端的产生。
风电机组
  事端现象
  下午13时,某风场产生了机组焚毁坍毁事端。事发时,风速较大,事端机组挨近满负荷发电。运转人员在集控室后台软件上发现事端机组报出超速等毛病,因事端机组离集控室较近,从集控室观察到机组现已飞车。这以后,机舱呈现冒烟,在时刻短停机后,又再次快速滚动起来。再后来,运转人员在集控室观察到,事端机组报出了一系列的软硬件超速,安全链断开,最高转速达2780RPM。机组敏捷飞车坍毁。事端机组从第三节塔筒下端折断,整机掉落,掉落后,首先叶片着地折断,其余部分的叶片、机舱及轮毂彻底焚毁。过后现场勘查发现:三支叶片均未顺桨;主轴刹车器严峻磨损,在主轴刹车器上,没有发现有主轴刹车器上盖残骸,这就是说,事发时主轴刹车器上盖没有盖。焚毁后的主轴刹车器情况,如图1所示。
  干货|典型风电机组焚毁事端解析
  事发原因及进程
  事端机组焚毁十分严峻。机组主控彻底焚毁,无法读取数据,只能根据现场人员的描述以及事端机组残骸分析事端原因。
  本事端的特别现象是:机组时刻短停机后,又敏捷启机。按常理机组现已报出超速等毛病,在没有人为干预的情况下,机组是不或许主动启机。
  如因变桨电池电量缺乏形成三支桨片一起不能电池顺桨,这不只缺乏实践根据,并且,也无法解释机组停下来后,又再次敏捷旋转起来这一特别现象;飞车坍毁是否与毛病屏蔽有关?该事端机组关于触及机组安全及人身安全毛病,均由主控程序设定不能屏蔽,因而,本次事端不或许是电池或毛病屏蔽引起。
  根据事端的特别现象,首先,在同种机型的现场毛病处理中发现了三支叶片一起不能电池顺桨毛病;这以后又从飞车而未坍毁的机组上找到了过错接线,即:实际引发三支桨叶一起不能电池顺桨的安全隐患。
  事端机组是直流伺服变桨体系,在机组出厂之前,或保护进程中,因接线过错留下了安全隐患,致使在机组投运后电池顺桨操控回路被长期供给24V直流。这样,当电池(紧迫)顺桨时,主控及超速模块等不能给电池顺桨操控回路断电,然后导致电池顺桨失效,机组运转只能履行变桨驱动器顺桨。
  根据事端机组的操控原理、特别现象和事端勘察的相关根据,复原事端产生的整个进程:
  当机组叶轮三支叶片都处于零度方位,且挨近满负荷发电时,机组报“变桨通讯毛病”,脱网、甩负荷,发动电池顺桨,因电池顺桨操控回路存在接线过错,不能切换到电池顺桨。转速上升,几个软件超速悉数报出,又因“变桨通讯毛病”主控与变桨操控器之间失掉联系,不能发动变桨驱动器顺桨,因而,不能履行软件超速刹车程序。然后形成三支叶片一起不能顺桨,所以,主控报“变桨速度太慢”,发动主轴刹车器制动,最终使叶轮停止滚动,机组彻底停下来了。
  在主轴刹车器制动之前,机组现已脱网,制动时叶轮吸收的能量悉数消耗在主轴刹车器和刹车盘上,再加之主轴刹车器上盖没有盖,制动产生的剧烈火花引燃了机舱罩壳及机舱内的其他有机物,机舱呈现冒烟。如图2所示。由机组坍毁焚毁实例能够看出主轴刹车器上盖的重要作用。
  干货|典型风电机组焚毁事端解析
  ((a)因主轴刹车器上盖没有盖,机组坍毁并焚毁)
  干货|典型风电机组焚毁事端解析
  ((b)主轴刹车器上盖盖住未呈现机组焚毁图2主轴刹车器上盖的重要作用)
  依照事端机组的主控程序设定,报“变桨速度太慢”之后超越必守时刻,主轴刹车器会无条件主动开释。此刻,三支叶片均处于最大迎风面方位,开释主轴刹车器后,叶轮敏捷旋转起来,旋转加速度远超越正常启机的叶轮加速度。转速快速上升,因机组存在毛病,到达并网转速后不能并网,转速继续升高到“变桨操控器主动顺桨”速度值时,又再次遇到“变桨操控器主动顺桨”不能履行的安全隐患。这样,由主控、超速模块以及变桨操控器操控的叶片顺桨均宣告失效,机组飞车不可防止。
  叶轮继续不断地吸收风能并转化为叶转速和加速度,当到达硬件超速设定值,此刻叶轮转速现已很高,且有巨大旋滚动能和势能的情况下,主轴刹车器再次制动,一方面,主轴刹车器制动产生的剧烈火花导致机舱着火燃烧;另一方面,制动产生远超越塔筒规划的冲击力和翻转扭矩导致了第三级塔筒折断,整机坠毁。
  本事端的安全隐患产生、启示及防范措施
  3.1安全隐患的产生
  事端机组是直流变桨体系,就该事端而言,如不加以要点防控,有目的地查看和扫除安全隐患,前文所述的三个安全隐患是很简单产生的。
  榜首、三支桨叶不能电池顺桨安全隐患的由来。
  在厂内调试时,机组的轮毂与机舱是分隔调试的。在出厂之前不能整机测验电池顺桨回路是否存在接线过错,因而,在机组出厂之前不能发现此毛病;在现场调试时,因抢工期或受现场人员技术水平的约束,没有发现和扫除该安全隐患。
  当机组500小时,或定检保护叶片螺栓时,需求旋转叶片。假如机组操控柜上没有保护开关钥匙,或保护开关线路存在毛病,因而就不能滚动叶片。有的现场保护人员,则经过修正电池顺桨操控回路到达滚动叶片的目的。在叶片螺栓保护之后,又忘了把所修正线路复原,则或许因现场保护等在现场制造该安全隐患。
  别的,处理该安全隐患毛病的技术难度较大,而现场人员的技术水平有限,因而,即便发现了也不见得能够扫除。在不知道该毛病危害性的情况下,机组能并网尽量并网,就把安全隐患遗留在并网机组上了。
  第二、不能履行“变桨操控器主动顺桨”毛病的产生。
  变桨机组顺桨是主刹车体系。机组运转的各种保护一般都是经过变桨驱动器顺桨或电池(紧迫)顺桨起作用。当主控及超速模块不能操控顺桨时,还能够经过触发“变桨操控器主动顺桨”促进三只叶片顺桨,确保机组安全。
  因而,需在现场做“变桨操控器主动顺桨”试验,以确保在紧迫状况下该顺桨的顺畅履行。但是,在现场调试和定检保护时,因现场人员的技术水平有限或抢工期等或许省去做“变桨操控器主动顺桨”试验。不能在现场确保“变桨操控器主动顺桨”安全隐患的顺畅排出。
  如今,我国很多风电场的运转体制,机组修理与保护是彻底分隔的,修理人员不参加机组保护。保护人员的技术水平较低,不明白“变桨操控器主动顺桨”试验的重要性,也不会做“变桨操控器主动顺桨”试验。因而,这又或许躲藏第二道安全隐患。
  第三、为何其时很多机组的主轴刹车器上盖未盖?
  在进轮毂锁销子时,锁紧销是很难对准锁紧盘的销孔,几乎每次锁销子都要盘车,手动盘车则需求揭开主轴刹车器上盖。为了锁销方便,往往主轴刹车器上盖不盖。由于锁销的原因,以及未意识到主轴刹车器上盖的重要作用,这又或许埋下第三道安全隐患。
  3.2经历与启示
  一系列坍毁焚毁事端的产生,社会丢失巨大,教训惨重,给后来的风电机组出产和运转带来了巨大影响。但是,一个个事端又是在现场做的实在试验,其中的细节值得深入研究,由此得来的经历值得学习与学习。
  榜首,在没有查清事端原因的情况下,随意出台整改计划,不只不解决问题,还会形成社会资源的巨大糟蹋,给整机企业和业主带来不必要的丢失。
  机组飞车超速是因主控、超速模块以及变桨操控器操控叶轮顺桨均不能履行而引发。这显然与超速参数设置无关。因连续呈现的飞车坍毁事端,急于想解决社会及业主的诉苦,在重要领导的辅导下,优化、改善措施由此产生。所以,在没有任何现场试验根据的情况下,凭借仿真和事端机组超速的表象就出台了超速参数整改计划,并在全部投运机组上履行。施行后,现场机组普遍报超速停机,这极大地影响了发电量和机组安全。这样,不只不能消除飞车坍毁,超速问题也由此产生,至今还有2000多台机组的超速问题不能解决,由此给社会带来了不可估量的丢失。本人撰写的《风电机组超速事例分析》对整改过错进行了详尽地分析。
  第二、在分析事端原因时,不能因三支叶片一起不能顺桨的表象就把事端原因归结为电池电量缺乏;否定选用电池作后备电源的优越性,甚至进行超级电容改造。
  后备电源选用电池,无论从储电才干,仍是自放电时刻均优于超级电容。正由于如此,咱们的手机,电瓶车等所选用储能东西均是电池,而不是超级电容。实践证明,选用电池作为后备电源,一般是很难因电池电量缺乏而形成三支叶片一起不能顺桨的。而超级电容的自放电时刻很短,只要超越一两个小时不充电,就或许形成电量缺乏、顺桨困难。如把事端原因归结为变桨电池,并因而而过度地关注电池,以及频繁地批量替换电池,势必形成资源的糟蹋和运维本钱的添加。
  第三、不能因相似事端而否定直流变桨体系安全性。
  从理论上讲,直流变桨体系与沟通变桨体系比较,直流变桨具有更高的安全性。不只直流变桨可直接把后备电源切换到直流变桨电机,减少了直流变沟通的中心逆变环节。并且,还可经过变桨驱动器的内部切换,直接把后备电源供给直流变桨电机,这都是沟通变桨所不具备的功能。
  第四、在现场实践中查看和补偿规划缝隙,及时纠正过错免形成更大的丢失。
  新机型开发难免有不行完善的当地,需求在事端分析和现场毛病处理中不断完善,查看和补偿规划呈现的缝隙。从该事端能够看出,主控的刹车程序等还有值得改善和完善的当地。
  第五、事端产生后,只要分析正确精确找出事端原因,才干对症下药精准地消除安全隐患,防止相似事端的再次产生。
  第六、对双馈机组而言,主轴刹车器对确保机组安全起作不可或缺的作用。
  事端机组在挨近满负荷发电时,主轴刹车器制动叶轮彻底停下来了。这说明在一般情况下,三支叶片一起不能顺桨双馈风电机组的主轴刹车器能够使机组安全停下来。
  不能因主轴刹车器制动或许形成机组焚毁,然后否定主轴刹车器对确保机组安全的重要作用。甚至把主轴刹车器当作安全隐患去掉。
  第七、不能因主轴刹车器制动或许形成机舱着火,而去掉机舱保温层。实践证明,去掉机舱内的保温层得不偿失。
  主轴刹车器上盖的重要作用,如图2所示。就相似双馈风电机组而言,只要把主轴刹车器上盖盖住,且主轴刹车片的原料符合要求,主轴刹车器制动是不会形成机舱着火的。相反,即便是把机舱内的保温层悉数去掉。假如主轴刹车器上盖没盖,或主轴刹车片的原料不符合要求,当风速足够大时,主轴刹车器制动产生的剧烈继续火花,彻底能够把机舱罩壳及机舱内的其他有机物点着,然后引发机组焚毁事端的产生。
  3.3预防及改善措施
  榜首、加强现场装置调试的技术支持;进步现场人员的技术水平;现场修理人员参加到定检保护作业之中;注重机组自检后的毛病处理;在机组修理和保护进程中,发现和扫除安全隐患。
  跟着机组单机容量的增大,轮毂、机舱不断增大,叶片长度不断加长,在机组出厂之前就完成全部的整机调试几乎是不或许的。因而,需注重机组的现场装置与调试,在正常投运之前,消除全部安全隐患。
  机组自检出来的毛病,一般不只会影响机组的毛病几率,更是影响机组安全的安全性毛病。自检出的机组毛病应当是毛病处理的要点。如:电池电压低、电池电量缺乏、三支桨叶一起不能电池顺桨以及主轴刹车器毛病等触及机组安全的毛病,在一般情况下都能经过主控守时自查看看出来;加强现场的技术力量,在机组修理和定检保护中,及时发现和扫除安全隐患。
  第二、改善主控刹车程序,添加主轴刹车器开释的约束条件。
  主轴刹车器榜首次制动叶轮彻底停下来之后,三支叶片均在零度方位。其时,假如主轴刹车不再开释,叶轮就不会再次旋转起来,机组也就不会坍毁。正是由于机组报“变桨速度太慢毛病”后,主轴刹车器制动超越主控设守时刻后会无条件地开释,机组才再次主动旋转,形成了飞车坍毁。
  主轴刹车器制动后超越必守时刻主动开释,这样的规划有利于保护主齿轮箱,尤其是在呈现极点风况时,实时地开释主轴刹车器,叶轮处于自在旋转状况,对确保机组安全有利。但是,该刹车程序还应添加一个断定条件,即:只要当三支桨叶均顺桨到安全方位,即:触发限位开关时,才干开释主轴刹车器。
  第三、为充分确保特别情况下的叶片顺桨,当主控与变桨操控器,或变桨操控器与变桨驱动器之间呈现通讯毛病并超越设守时刻后,履行无条件顺桨。
  在机组并网运转进程中,假如主控与变桨操控器之间超越必守时刻没有通讯,则变桨操控器不再履行主控命令,由变桨操控器程序操控叶片主动顺桨;或变桨驱动器与变桨操控器之间超越必守时刻不能通讯时,则变桨驱动器不再履行变桨操控器命令,由变桨驱动器程序操控叶片主动顺桨。
  第四、现场生活条件艰苦,技术薄弱。整机厂家总部的技术人员经过远程管理软件实时地进行远程辅导;查看机组的安全隐患和毛病处理;帮忙现场人员进行机组修理与保护。
  结语
  在分析机组坍毁焚毁事端时,需遵照机组运转的基本原理,分析事发时的特别现象,密切联系同种机型的运转特性和修理经历,找到事端产生的实在原因,并以正确的结论辅导现场,把握机组运转保护的要点;拟定与机组运转特色相适应的管理办法,建立与风电开展相适应的风电场管理体制。及时发现和扫除安全隐患,防止坍毁焚毁事端的再次产生。