中國風電材料設備網(wǎng):在中國風電的快速發(fā)展時期,不少風電場出現(xiàn)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(chǎn)生的真實原因,以避免類似事故的再次發(fā) 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(xiàn)象
某風電場監(jiān)控人員發(fā)現(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)報發(fā)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(fā)生飛車以后,機艙已經(jīng)全部燒毀,不能從監(jiān)控軟件和控制器獲取信息,除了事故現(xiàn)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(fā)過程留下了很多謎團,通過剖析事發(fā)時諸多特殊的現(xiàn)象,可找到事故發(fā)生時的確切原因。
該機組使用的是LUST直流變槳系統(tǒng),Mita控制器WP3100,后臺為Getway軟件,由于事發(fā)時機組控制器數(shù)據(jù)沒有傳到后臺,機組全部燒毀,數(shù)據(jù)無法讀取。只能從現(xiàn)場人員那里知道當時的一些現(xiàn)象和細節(jié)。
事發(fā)時風速大約在10m/s左右。一方面,現(xiàn)場維修人員在事發(fā)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(jiān)控人員從監(jiān)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(yè)主監(jiān)控人員離出事機組距離較近,當?shù)谝淮瓮C時,機組的機艙部分已經(jīng)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(qū)別,因此,所有現(xiàn)場人員都一致地描述到:“機組是完全停下來之后,經(jīng)過短暫停機,機組又再次迅速啟機”。
機組全部燒毀后,現(xiàn)場勘查發(fā)現(xiàn),三支葉片都沒有順槳;在第二節(jié)塔筒的中部位置折斷;主軸剎車器處于制動狀態(tài),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(xiàn)象。
從以上的現(xiàn)象和現(xiàn)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(tài)碼造成飛車倒塌事故
該機組使用的是Mita公司所生產(chǎn)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(tài)都用與之對應代碼表示,可以表明風電機組的運行狀態(tài)、故障信息以及剎車等級等,這就是狀態(tài)碼。
對于絕大部分的狀態(tài)碼,根據(jù)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(tài)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(tài)碼等。也就是說,任何現(xiàn)場人員都不能對這些狀態(tài)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(jù)維修人員的經(jīng)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(jīng)過以上分析,此次事故不可能是因現(xiàn)場人員屏蔽狀態(tài)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(tài)碼有:213、1905、1411、310、311、312、317、328、319、320。除狀態(tài)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(tài)碼,除213、1905、1411之外,其他超速狀態(tài)碼都由機組控制器的程序設定不能屏蔽。雖然狀態(tài)碼1905能夠屏蔽,但是,它的執(zhí)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(fā)條件,葉輪順槳依然是要執(zhí)行的。
第一,狀態(tài)碼213(極端陣風),限制超速,只報警不停機。
在出現(xiàn)瞬時颶風時,報狀態(tài)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(fā)電又降低轉速,不至于超速。
第二,狀態(tài)碼1905(變槳自主運行),剎車程序BP52,交流供電順槳。