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風電機組重大事故分析(二)
2014-10-30
來源:CWEA《風能》
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一般情況下,在報“輪轂電池故障”之前,電池檢測或高級別剎車時,會報“變槳速度太慢”。按照設(shè)定一周一次電池檢測,在前一次電測檢測時,三支槳葉都沒有報“變槳速度太慢”,也沒有報“輪轂電池故障”故障(從現(xiàn)場人員了解,事故機組運行很好),而在需要電池順槳時,不只是一支槳葉在零度位置不能順槳,而是三支葉片都因輪轂電池故障不能順槳,從概率來講也是很難講得通。
假設(shè),因輪轂電池故障有一支葉片停在零度位置不能順槳的概率為:1×10-3
那么,三支葉片同時在零度位置的概率為:1×10-9
因此,在輪轂的其他元器件沒問題且接線正確的情況下,三支葉片同時因電池供電不足停在零度位置不能順槳的概率極低。從概率來講,這樣的事件低到不可能發(fā)生的程度。
再從現(xiàn)場實踐來講,當時所使用的LUST直流變槳系統(tǒng),因輪轂電池故障而造成兩支葉片同時出現(xiàn)順槳問題,并保持在零度位置,至今還沒有發(fā)生過。所以,當電池順槳時,因輪轂電池故障而造成三支槳葉同時在零度位置,既沒有理論依據(jù),也沒有實踐依據(jù)。
機組飛車、燒毀和倒塌原因分析
一、該風電機組的剎車原理分析
采用直流變槳系統(tǒng)的Mita控制器WP3100,每一個狀態(tài)碼都對應(yīng)一個剎車程序。當一個狀態(tài)碼激活時就會執(zhí)行與之相對應(yīng)的剎車程序。當有多個狀態(tài)碼激活時,剎車級別最高的狀態(tài)碼優(yōu)先執(zhí)行。在剎車過程中剎車程序不能降低,在執(zhí)行剎車程序期間,即使是具有最高剎車程序的狀態(tài)碼復位了,也要執(zhí)行完這個高級別剎車。
三支槳葉同時不能收槳時,當轉(zhuǎn)速上升到2400rpm時,則執(zhí)行硬件超速BP200剎車。此時完全通過硬件動作執(zhí)行。在這種情況下,只與硬件有關(guān),而與風電機組控制器和輪轂軟件程序無關(guān),也跟風電機組外部供電與否及人為參與無關(guān)。
當主軸剎車器在葉輪高速旋轉(zhuǎn)時進行制動,要使機組停下來,一方面,葉片有巨大的慣性,主軸剎車制動減速會產(chǎn)生很大的翻轉(zhuǎn)扭矩,有使塔筒沿葉輪旋轉(zhuǎn)方向折斷的趨勢,當翻轉(zhuǎn)扭矩足夠大時,就會從塔筒的應(yīng)力集中點折斷;另一方面,要使葉輪停止轉(zhuǎn)動,葉輪的動能、勢能和葉輪繼續(xù)吸收的風能都消耗在主軸剎車器和剎車盤上,會釋放巨大的熱量,同時可能產(chǎn)生劇烈的火花。因此,主軸剎車器上設(shè)計有主軸剎車器罩殼,避免火花飛濺造成機艙起火。但是,當葉輪的能量足夠大時,剎車器產(chǎn)生的劇烈火花還是會燒穿剎車器罩殼,或者引燃周圍的可燃物著火導致機艙起火。
二、三支槳葉同時不能順槳原理分析
該機組使用的直流變槳系統(tǒng),其安全性很高。在正常情況下,電池順槳電路是:電池→接觸器→變槳電機,其順槳方式與機組的控制軟件無關(guān),包括輪轂控制軟件和機組控制軟件。
依據(jù)LUST電路圖,如果電池順槳控制回路,或旁路限位開關(guān)回路被強行供上24V直流,那么,需要執(zhí)行電池順槳時,電池順槳控制回路就不能斷電,不可能切換到電池順槳。在執(zhí)行高級別剎車(需要電池供電順槳)或電池檢測時,機組會報“限位開關(guān)故障”(1159)故障。
在輪轂交流400V供電,以及機組控制器與輪轂控制器通訊正常的條件下,還可以通過:交流400V→接觸器→輪轂驅(qū)動器→變槳電機順槳,按照控制器WP3100程序控制,三葉片都準確回到90度,保證機組安全。
但是,如果存在以上的線路故障(1159),在機組運行過程中,又報變槳通訊故障,則必然導致機組的三支葉片同時不能順槳。這將嚴重危及機組安全,也許正是由于這個原因,Mita控制器WP3100的狀態(tài)碼1159,由程序設(shè)定不能屏蔽。
在上述情況下,如果機組在運行過程中,沒有變槳通訊故障,輪轂驅(qū)動器供電的交流400V斷開,或不正常,對于LUST輪轂,能解開變槳電機的電器剎車,但是,輪轂驅(qū)動器內(nèi)部不能切換到直流供電狀態(tài),三支葉片不能完全順槳,在風能和重力的作用下使葉片在一定程度上順槳,且三支葉片收槳的程度很難保持一致,從而使葉輪旋轉(zhuǎn)困難,有利于降低葉輪轉(zhuǎn)速,保證機組安全。
當存在以上的線路故障(1159),在變槳通訊和輪轂驅(qū)動器的交流400V供電都正常的情況下,運行機組在緊急順槳,或電池檢測時,由機組控制器程序設(shè)定使三支葉片回都到90度位置。由于機組故障不能切換到正常的電池順槳回路,此時,在變槳通訊和變槳電機的交流供電都正常的情況下,機組通過外界供電,按照Mita控制器WP3100的程序設(shè)定使三支葉片同時回到90位置。也就是說,此時,機組執(zhí)行交流供電順槳,保證機組安全。
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