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風(fēng)電機(jī)組重大事故分析(二)

2014-10-30 來(lái)源:CWEA《風(fēng)能》 瀏覽數(shù):2345


  通過(guò)以上分析可以看出,即便是存在1159故障,在輪轂與機(jī)組控制器通訊正常時(shí)也能保證機(jī)組安全,造成三支槳葉同時(shí)不能順槳的概率很低。
  如果電池順槳控制回路,或旁路限位開(kāi)關(guān)回路被強(qiáng)行供上24V直流,報(bào)此故障后不作任何處理,采用一定的方法機(jī)組又可以順利啟機(jī)并網(wǎng),不影響機(jī)組運(yùn)行。如果沒(méi)有出現(xiàn)高級(jí)別剎車和電池檢測(cè),機(jī)組則不會(huì)報(bào)任何故障。因此,這種飛車、倒塌事故往往發(fā)生在“運(yùn)行得很好”的機(jī)組上。
  如果沒(méi)有認(rèn)識(shí)到此故障的嚴(yán)重性,即便是機(jī)組在電池檢測(cè)時(shí)報(bào)出來(lái)了,也大都不會(huì)引起足夠的重視;從現(xiàn)場(chǎng)的故障處理來(lái)看,因涉及器件及電路較多,分析和處理此故障較為困難,這又進(jìn)一步增加了這種安全隱患存在的概率。
  從故障的產(chǎn)生原因來(lái)看,這個(gè)故障也容易產(chǎn)生。在風(fēng)電機(jī)組廠內(nèi)生產(chǎn)調(diào)試時(shí),一般都沒(méi)有把輪轂與機(jī)艙放在一起加以調(diào)試,因此,在出廠之前很難發(fā)現(xiàn)這種故障;在現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試時(shí),有不少風(fēng)電場(chǎng)存在以趕工期、趕進(jìn)度、多發(fā)電為根本目標(biāo),只求并網(wǎng)、不求質(zhì)量的現(xiàn)象,不能及時(shí)排除此故障也在所難免;另外,當(dāng)維護(hù)葉片螺釘時(shí),需要手動(dòng)變槳,如果機(jī)組控制柜的沒(méi)有維護(hù)開(kāi)關(guān)鑰匙,不能利用鑰匙對(duì)機(jī)組進(jìn)行操控時(shí),有的維護(hù)人員,通過(guò)給電池順槳控制回路,或旁路開(kāi)關(guān)回路強(qiáng)行供電,以達(dá)到葉片維護(hù)葉片的目的,而在葉片維護(hù)之后又忘記了把線路還原,致使機(jī)組埋藏了這樣的安全隱患。
  三、事故現(xiàn)象還原
  由于某種原因,事故機(jī)組的電池順槳控制回路,或旁路限位開(kāi)關(guān)回路被強(qiáng)行提供24V直流,事故發(fā)生時(shí),風(fēng)速較大,發(fā)電功率在1MW以上。由于沒(méi)有達(dá)到滿負(fù)荷發(fā)電功率,機(jī)組在事故之前葉輪的三支葉片都處在零度位置。此時(shí),由于某種原因機(jī)組報(bào)“變槳通訊故障”(1157),剎車180,機(jī)組脫網(wǎng)、甩負(fù)荷,因存線路問(wèn)題,不能切換到電池順槳,三支葉片同時(shí)不能順槳,機(jī)組控制器因不能接收到應(yīng)有的變槳角度值,于是報(bào)“變槳速度太慢”,剎車190。在正常情況下,此時(shí)會(huì)電池順槳,同時(shí)主軸剎車器動(dòng)作,因電池順槳控制回路存在故障,不能切換到電池順槳,三支槳葉維持在零度位置。由于機(jī)組已經(jīng)脫網(wǎng),葉輪儲(chǔ)存的勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能,葉輪飛升轉(zhuǎn)速很高,主軸剎車器參與制動(dòng),以兩倍滿負(fù)荷扭矩進(jìn)行制動(dòng)。由于三支槳葉同時(shí)不能順槳,機(jī)組已處于完全失控狀態(tài),輪轂吸收的巨大能量全部消耗在主軸剎車器和剎車盤上,機(jī)組具有很大的火災(zāi)和倒塌風(fēng)險(xiǎn)。當(dāng)時(shí)主軸剎車器的罩殼沒(méi)有蓋上,主軸剎車器制動(dòng)產(chǎn)生的大量飛濺火花引燃了機(jī)艙罩殼、周圍的油污和其他可燃物,機(jī)組冒煙。
  主軸剎車的制動(dòng)力矩最終使機(jī)組停了下來(lái),機(jī)組報(bào)“變槳速度太慢(BP190)”之后超過(guò)30s,主軸剎車器自動(dòng)松開(kāi),此時(shí),由于風(fēng)的作用,風(fēng)輪再次迅速旋轉(zhuǎn)起來(lái),轉(zhuǎn)速快速上升(類似再次自動(dòng)啟機(jī)),葉輪旋轉(zhuǎn)起來(lái)的角加速度遠(yuǎn)超過(guò)正常啟機(jī)時(shí)的加速度。
  在第二次葉輪轉(zhuǎn)速?gòu)?rpm旋轉(zhuǎn)起來(lái)后,因機(jī)組存在故障,到達(dá)并網(wǎng)轉(zhuǎn)速時(shí),不能并網(wǎng),葉輪所吸收的風(fēng)能完全轉(zhuǎn)化為機(jī)組的轉(zhuǎn)速和角加速度,旋轉(zhuǎn)到1950rpm時(shí),超速模塊動(dòng)作,機(jī)組可能執(zhí)行狀態(tài)碼1905,三支槳葉本應(yīng)該以5°/s的速度進(jìn)行交流供電順槳,但是,由于葉輪的轉(zhuǎn)速很高,還沒(méi)等到300ms延時(shí),葉輪轉(zhuǎn)速已經(jīng)到了硬件超速的設(shè)定值,或者,由于某種原因機(jī)艙的輪轂400V交流供電開(kāi)關(guān)已經(jīng)跳閘,機(jī)組沒(méi)能順槳;當(dāng)機(jī)組到達(dá)軟件超速值1960rpm時(shí),可以執(zhí)行狀態(tài)碼213;在2000rpm時(shí),可以執(zhí)行變頻器超速;到2178rpm時(shí),還可以執(zhí)行軟件超速順槳,但是,因存在變槳通訊故障,機(jī)組控制器不能通過(guò)軟件對(duì)輪轂變槳進(jìn)行控制,這些順槳都不能執(zhí)行;最后到達(dá)2400rpm時(shí),觸及硬件超速值,松開(kāi)后的主軸剎車器再次參與制動(dòng)。
  此時(shí),由于機(jī)組采用的是兩個(gè)被動(dòng)式主軸剎車器,靠彈簧壓力對(duì)機(jī)組進(jìn)行制動(dòng),而前一次停機(jī)制動(dòng)時(shí),剎車片已經(jīng)磨損嚴(yán)重,使得主軸剎車器的彈簧形變減小,制動(dòng)扭矩大大降低。機(jī)組第二次轉(zhuǎn)動(dòng)后巨大的勢(shì)能和很高的旋轉(zhuǎn)速度,主軸軸剎車器已不可能使機(jī)組的旋轉(zhuǎn)速度迅速降低,轉(zhuǎn)速繼續(xù)上升,機(jī)組旋轉(zhuǎn)速度超過(guò)2700rpm。此時(shí),主軸剎車器制動(dòng)產(chǎn)生的劇烈火花加劇了機(jī)艙可燃物著火,發(fā)生火災(zāi),并且,在主軸剎車器制動(dòng)時(shí),產(chǎn)生了巨大的翻轉(zhuǎn)扭矩,最終使機(jī)組沿葉輪的旋轉(zhuǎn)方向倒塌,在塔筒的應(yīng)力集中點(diǎn),即第二節(jié)塔筒處斷裂。
  從機(jī)組設(shè)計(jì)和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐來(lái)看,如果只是空轉(zhuǎn)到2700rpm,而主軸剎車器不參與制動(dòng),機(jī)組能在較長(zhǎng)時(shí)間旋轉(zhuǎn),而不至于很快倒塌,塔筒的折斷是由于葉輪高速旋轉(zhuǎn)時(shí),主軸剎車器在制動(dòng)產(chǎn)生了巨大翻轉(zhuǎn)力矩所致。本次事故,機(jī)組本有多次順槳的機(jī)會(huì),由于多種偶然如存在1159故障,同時(shí)在運(yùn)行過(guò)程中又發(fā)生了變槳通訊故障、且風(fēng)能量足夠大等,才促成了機(jī)組倒塌的必然。
  從本次事故來(lái)看,要排除機(jī)組存在的安全隱患,才是減少和避免機(jī)組飛車倒塌的關(guān)鍵。

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