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风电高峰将至安全不能忽视:黑龙江风机倒塔事故调查报告!



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上传时间:2020-04-17 21:14:00  

北极星风力发电网

2019年12月4日,黑龙江某风电场#1风电机组运行中叶轮发生飞车,第二段塔筒上端折断,机舱、叶轮和第三段塔筒坠落。事件发生后,集团公司生技部及时组织开展调查和分析工作,组织召开专题分析会议。

有关情况通报如下:

一、风电场基本情况

该风电场位于黑龙江省,风电场总装机容量77.2MW,分两期建设,其中一期工程2006年2月并网发电,2007年10月退出质保;二期工程2009年11月并网发电,2017年12月退出质保。#1风电机组为一期风电机组。

二、事件经过

2019年12月3日15时00分,风电场环境温度-28℃,#1风电机组平均风速15m/s。风电场运行值班人员通过scada监控系统发现#1风电机组报FM49(发电机超速1)故障,发电机转速2108转/分钟。12月3日15时02分,风电场运行值班人员通知检修人员前往#1风电机组就地检查。

12月3日15时15分,风电场检修人员到达#1风电机组机位,发现一只叶片叶尖正常甩出,另外两只叶片叶尖小部分甩出,塔基控制屏显示风速约15m/s,发电机转速约2100转/分钟,机组处于超速运行状态。检修人员通过手动控制停机、手动控制偏航、触发塔基急停按钮等操作无效。

12月3日15时18分,将#1风电机组对应集电线路由运行状态转备用状态,切断机组控制电源,机组转速未下降。同时启动电力设备事件应急预案,成立应急处置领导小组,指导开展应急处置工作。

12月3日15时20分,在#1风电机组周围及通往机位道口采取安全隔离措施,防止无关人员进入。

12月3日16时17分,将#1风电机组所在集电线路由备用状态转运行状态,恢复机组控制系统供电电源,风机状态未变化,转速未下降。2019年12月3日22时30分,在中控室越过机组通讯模块直连#1风电机组控制器进行远程偏航,未成功。

12月3日23时48分,将#1风电机组所在集电线路由运行状态转备用状态,防止电气短路引起森林火灾。

12月4日凌晨至傍晚,风速保持在15m/s左右,#1风电机组发电机转速维持在2100-2400转/分钟左右。为防止火灾事故发生,从临近风电场抽调人员和灭火装置,做好防火各项准备工作。

12月4日20时19分,#1风电机组飞车倒塔,第二段塔筒上端折断,机舱、叶轮和第三段塔筒坠落。

12月5日,成立事件联合调查组,对风机倒塔事件进行调查分析。

三、事件原因

(一)原因分析

1.12月3日14时59分06秒,#1风电机组处于大功率发电机运行状态,14时59分06秒机组主断路器跳开,风电机组脱网。由于2015年4月风电场一期风电机组SCADA服务器损坏,经主机厂家远程修复后,机组监控功能恢复正常,但时钟功能、数据库存储功能异常,远程监控系统无法存储历史运行数据,因无相关历史数据记录,风电机组停机原因无法查证,事件后检查发现大功率发电机接触器触点有烧熔痕迹,B、C相间绝缘材料过热碳化严重,推断因接触器接触不良而发热,继而导致B、C相拉弧短路,机组主断路器跳闸,主控控制叶尖液压制动系统动作,其中一只叶尖正常甩出,另两只叶尖未完全甩出,在风力作用下,发电机转速迅速升高,发电机超速触发安全链动作,高速轴刹车制动,因叶轮转矩大于高速轴制动转矩,高速轴刹车无法有效制动,机组长时间超速且叶轮气动不平衡,达到塔筒最大疲劳载荷,引发风机倒塔。

2.通过对叶尖制动部件拆解发现:两只未正常甩出叶尖制动盒内支架因在叶尖收回过程中与弹簧套筒碰撞发生变形,支架与弹簧套筒卡涩造成支架与弹簧套筒中心线发生偏移,导致在进行叶片甩出过程中,限位挡圈与支架卡死而无法正常甩出。

3.根据报警历史记录14时59分08秒高速轴制动器启动刹车,16时30分23秒高速轴制动片磨损至极限。现场检查高速轴制动系统,发现刹车盘磨损严重,刹车片已摩擦至极限位置,说明高速轴刹车正常抱闸,但因叶轮超速运行状态转矩大于制动转矩而无法有效起到制动作用。

4.15时13分49秒机组振动传感器触发,说明此时机组在超速运行状态下振动较大,塔筒疲劳载荷增大。

5.机组持续保持超速运行状态,机组在超速触发安全链后无法复位,采取手动停机、手动偏航、触发急停按钮等操作无效。

(二)分析结论

综上分析,风电机组倒塔原因为:风机在故障停机过程中叶尖制动盒内支架与弹簧套筒碰撞发生变形,导致限位挡圈卡死,叶尖无法正常甩出,机组长时间超速且叶轮气动不平衡,达到塔筒最大疲劳载荷,引发风机倒塔。

四、暴露的主要问题

(一)运行管理不到位。一是2015年4月scada监控系统服务器损坏修复后,导致运行数据不能正常存储、时间显示不准确等问题,至今未有效解决,造成历史数据记录不全、时间错乱、无法有效查看和分析机组真实运行情况等问题;二是监控系统无声光报警功能,无法有效发挥告警提醒作用;三是资料管理存在漏洞,未及时对风电机组设计、调试、运维等资料进行收集保存。

(二)检修管理不到位。一是定期检修工作存在缺项、漏项情况。如叶片叶尖制动盒内弹簧套筒、支架、挡圈、导向套、导向轴等重要动作部件自投运以来未开展维护检修工作,存在一定安全隐患。二是大功率发电机并网接触器触点烧损频繁,2019年损坏9台次,未引起足够重视,未及时分析接触器触点频繁烧损原因,也未及时采取有效治理措施。

(三)技术监督管理不到位。风场生产管理人员没有叶片叶尖制动盒图纸和相关维护保养技术要求,自投产以来从未进行过检查维护,事件后排查发现该风电场13台风电机组18只叶片叶尖制动盒内支架存在变形情况,由于技术力量薄弱,支架变形普遍问题未在日常技术监督工作中及时发现、及时防范,导致故障扩大。技术监督项目存在漏项情况,振动摆锤位置未定期进行检查和校验。

(四)集团公司管理要求执行落实不到位。风电机组刹车盘下部线缆未采取有效防火保护措施,存在机舱着火安全隐患。

五、防范措施及要求

(一)立即开展整治工作。要深刻吸取事件教训,针对本次事件暴露的问题,立即开展隐患排查和治理工作,重点排查叶尖制动盒机构是否存在变形卡涩、发电机并网接触器是否存在异常、风电机组频发故障或告警信息有无及时检查和处理,及时消除设备隐患,避免类似事件发生。

(二)规范运行管理。尽快研究制定出个性化的安全措施,确保在运机组的安全。同时要研究修订风电机组飞车倒塔应急预案,完善现场应急处置方案,开展应急演练。

(三)加强检修管理。进一步完善检修规程,将叶片叶尖制动盒机构维护检修工作纳入定期检修项目,重点检查支架是否变形、支架与弹簧套筒是否卡涩、钢丝绳是否松动、导向轴和导向套动作是否可靠等,避免定期检修工作出现缺项、漏项情况,并要保证检修质量。

(四)加强技术监督管理。按要求对风电机组主要传感器,如振动、超速等传感器定期进行检查校验,确保各传感器可靠动作。按要求开展叶片叶尖制动测试、大功率发电机接触器检查试验等工作,加强数据分析,及时发现并处理设备存在的隐患。

(五)加强集团公司有关文件要求的执行落实力度。严格落实集团公司隐患排查治理、防止风电机组重大设备事故技术要求等文件要求。按照要求对刹车盘周围可燃物采取有效自动消防措施,防止着火或火势蔓延。

(六)研究彻底解决方案。针对目前机组投运时间长、发电效率低、安全隐患大等现状,系统研究整机替换彻底解决方案,加强与当地政府、电网及设计单位沟通,积极争取相关政策,加快推进整机替换工作。

(七)深刻吸取教训。各相关单位要认真组织学习本次事件通报,深刻吸取事件教训,举一反三,针对性开展隐患排查和治理工作,及时消除设备隐患。要充分认识目前风电机组安全形势依然严峻,隐患治理工作刻不容缓,同时要避免侥幸心理,提高安全防范意识。


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