风电场设备故障于事故处理

第三节风电场设备故障与事故处理设备故障浴盆曲线与所有的机电设备一样，如无重大设计问题风电设备也有一个从初始的故障高发期到运行稳定期再到磨损劣化期的过程。浴盆曲线表示：一般情况下设备的故障有两个高发期，分别是投运初期和设计寿命终结期。判定故障原因的基本步骤：第一步：根据故障代码和故障信息找描述，确定可能的故障范围。第二步：检查判定该故障涉及检测组件和检测回路是否正常。第三步：对故障描述的部件或检测组件直接监测的对象进行检查。第四步：对可能影响到故障描述的部件或对直接监测对象造成影响的关联部件进行检查。确定故障点的基本方法：分析检测法：利用仪器仪表对照图纸进行逐项检测，判断出风电机组故障。替换排除法：根据对风电机组故障现象的分析及经验判断，利用完好的备品备件替换试验进行故障处理。故障事例故障名称：偏航电机1/3热继保护故障分析本故障可能的原因及处理方法可能的故障原因1、线路松动，检测回路24V丢失。2、开关损坏，正常工作电流下自动断开。3、偏航电机绕组接地或短路，引起过流。4、偏航电机刹车松不开或偏航液压刹车未释放。5、偏航减速机损坏。风电场可能发生的事故1、风机着火、飞车2、叶片断裂、叶轮掉落3、风机倒塔风机飞车风机着火叶片断裂叶轮掉落风机倒塔风机着火的原因及防范措施1、非人为因素（一）发电机出口电缆：在相间或单项对地绝缘降低或短路的情况下放电引燃电缆，需定期进行绝缘测试。（二）机舱加热器：机舱加热器保护失灵等原因引起加热器持续工作易引发火灾，需加强巡视检查加热器工作、保护回路的工作情况。（三）紧急停机：在机组报安全链故障或人为手动紧急停机的情况下，机组会紧急停机，此时刹车瞬间投入，如机组在高速运转，刹车片和高速旋转的刹车盘之间摩擦产生大量火花，可能引燃周围易燃物，需检查周围是否存在易燃物品，如抹布、纸屑、汽油、酒精等。（四）雷电：进入夏季雷雨日增加，由于机组长时间高转速运行(整机都会振动)，可能出现接地系统不良，或者遭遇超强雷电等情况，就会造成雷电无法顺利导入大地，局部连接点过热放电引起机组火灾，雷电季节要加强巡视检查接地系统连接情况。（五）发电机轴承：发电机轴承自动注油系统故障(如发电机加脂机损坏或油路堵塞)，润滑油脂劣化、轴承摩擦大的情况下，导致轴承过热，引燃油脂等易燃物，需检查自动注油系统和轴承周围卫生情况。（六）控制柜：盘柜内各电源、控制回路接线端子松动造成接触不良或短路引发火灾，需定期检查各盘柜内端子连接情况。2、人为因素（一）机舱内抽烟：在进行日常维护、定期检修、卫生打扫等工作，如需用到汽油、酒精等易燃物品擦拭器件或除油污时，工作人员在此种环境内抽烟易引发火灾。因此要严禁在机舱内抽烟，重点检查设备卫生情况及机舱、轮毂、塔筒各平台是否有烟头，如有违反要追查责任人并给予处分。（二）工器具使用不当：工作人员在使用电焊机、电动扳手等大功率电动工器具时，随意接人电源或者在防护措施不当，造成线路过热引发火灾，电焊机火花引燃周围易燃物等。需定期检查各保护开关动作情况及易燃物品，并严禁私搭乱接电源情况。应急处理程序（1）事故发生后，运维人员应立即向风电场场长汇报，场长向公司相关领导汇报。（2）在场长的统一指挥下，立即赶赴现场进行应急处理。应急处理注意事项（1）当风电机组发生火灾初期阶段时，运行人员需立即停机并切断电源，利用风机周边的消防设备积极对火灾进行扑救，采取有效措施，防止火势进一步蔓延，同时通知消防人员。（2）救火人员应佩戴正压消防呼吸器，防止中毒。（3）有人在现场工作，当火灾危及设备安全和人身安全时，在保证安全的前提下应立即安排人员进行救援；无人员在现场工作时，应及时隔离现场，不再允许人员进入。（4）风机机舱着火危及人身安全时应第一时间撤离并不允许在高空坠物危险区域内停留，并设置警戒线，防止其他人员进入。（5）火灾发生时，因优先保证人身安全，其次是设备安全，不可盲目施救。（6）人员撤离时应从上风向撤离，防止浓烟或高空坠物造成伤害。风机飞车常见的原因及分析风力发电机组主要采用叶片空气制动和机械刹车制动，使风机能够在紧急情况下，使叶轮转速逐渐降低至停止；发生飞车的主要原因是在风机发生超速时桨叶角度不能回到顺桨位置，刹车制动失灵，导致叶轮转速不能下降，在一定风速下叶轮越转越快，最终引发事故。风机飞车的原因主要有以下几个方面：1紧急收桨系统失灵强对流天气及瞬时风速过大时易导致风机超速，快速回桨成为避免风机飞车的最主要的条件之一，只有当风机叶片从最大迎风面角度快速变为最小迎风面角度时，才是最有效的控制叶轮快速旋转的手段。在紧急情况下影响叶片收桨不到位或不能收桨的因素有以下几种:（1）变桨控制系统及备用电源问题。风机突发掉电故障停机时，完全依靠备用电源进行收桨。变桨电机刹车打开和变桨电机供电是变桨电机驱动叶片的两个必要条件；若备用电源电量不足或变桨电控系统故障会导致叶片不能按设计要求回到顺桨位置；（2）变桨传动问题。变桨减速齿轮箱和变桨轴承缺少润滑油或油脂时，变桨轴承和变桨齿圈的齿面长时间运行造造成减速箱和轴承损伤或损坏，在回桨时发生卡涩或转动不畅，导致收桨不能达到预定速度或位置。（3）滑环问题。主要针对于变桨备用电源在机舱位置的机型，电池供电通过滑环到达变桨控制柜内，当使用备用电源紧急收桨过程中，滑环内部发生短路，造成变桨柜内供电异常，变桨电机失电，桨叶不能正常顺桨。（4）超速模块问题。超速模块主要作用是监控发电机和叶轮的超速，对超速状态进行判断，超速保护动作可使变桨系统动作。该模块失效或信号出现问题，会导致在超速时风机变桨系统不能正确动作，而引起飞车。（5）人为因素。从软件或硬件上，人为屏蔽故障或修改风机控制参数，例如屏蔽超速故障、修改转速范围等。2刹车系统失灵刹车系统正常运行是阻止风机飞车的重要因素，刹车制动过程是利用摩擦制动扭矩使相对旋转部件停止的过程。不同种机型采用的机械刹车形式不同，在不同种情况下受刹车安全等级的影响，风机制动方式和降速制动效果各异。（1）双馈机组高速轴被动刹车制动，是一种最为安全的机械刹车形式，在紧急情况下能够与气动刹车同时或延时制动，使叶轮转速降低直至静止。对于被动式刹车机构，闸瓦严重磨损、刹车钳卡涩是刹车失效主要因素。风机在满负荷紧急制动时，不能提供较大的刹车制动扭矩使叶轮转速下降。（2）双馈机组高速轴主动刹车制动，是一种根据安全等级选择性制动形式。对于主动刹车机构，使刹车失效的原因有闸瓦严重磨损、液压油位低、系统压力低、液压站损坏、电控元件损坏等多种因素。若发生电网掉电，完全依靠气动顺桨制动方式。（3）直驱低速轴主动刹车制动，是一种辅助制动方式，因低速轴刹车力矩很大，故障时不启动，安全性能不足，主要制动方式是气动顺桨方式。飞车的防范措施运行监控（1）风机报安全链相关故障停机，不允许监控后台手动复位故障，例如：叶轮超速、发电机超速、驱动侧非驱动侧位移、塔筒位移、变桨通讯故障、叶片桨距位置、变桨备用电池电量不足、刹车制动器相关故障等，需要通知检修人员登机检查故障原因。（2）监控后台显示风机无通讯，及时通知检修人员到现场查看风机状态，并手动使风机停机。（3）定时定期对风机叶轮转速、发电机转速、振动位移、蓄电池/电容电压等历史数据进行筛选对比分析，预判风机可能存在问题，做到及时进行针对性检查。（4）定期记录风机蓄电池/电容状态及电压数值，风速大时增加记录次数，通过对比分析提前发现问题，及时对此问题进行检查。（5）禁止屏蔽和修改超速、转速差、电池容量测试、电池电压、保护值上限及下限设定值等参数。通过对飞车原因分析，运行监控需重点关注以下参数和故障类别：飞车应急处理注意事项：（1）运行人员若发现超速或有可能发生飞车现象，应及时手动停机，查看风机叶片角度。（2）当远方手动停机无效时，立即进行手动偏航将叶轮迎风面偏航至侧风面。（3）当手动停机和手动偏航全部失效时，尝试手动变桨和刹车，若失败将手动刹车打开，防止风机着火。（4）当远方控制失败时，风机叶轮转速在额定转速之内，检修人员进入塔基进行操作，首先重复（1）-（3）步骤。（5）若失败，按下塔基急停按钮使安全链断开，检查叶片紧急顺桨情况。（6）若紧急停机失效，断开风机塔基UPS电源和400V主电源，等待5分钟后送电，若叶片叶片仍不紧急顺桨重复一次停送电。（7）塔基操作无效后，叶轮转速在额定转速50%以下，风速在4m/s以下持续10分钟，可尝试登机处理；手动进行偏航，待叶轮转速降低后手刹车制动。（8）若失败，人员迅速下塔后，切除风机供给电源，迅速撤离风机500米范围外，在周围安全区域内设置警戒线，并设置监护人员防止周边地区居民和其他人员误入。（9）若因电网掉电引起的风机失控，短时间内不能送电，需要5KW以上的三相交流发电机给风机供电，按照（4）-（7）步骤操作。（10）当叶轮转速超过额定转速时，只能在在远方进行操作，禁止人员靠近风机或进入风机。（11）避免因措施执行错误造成事故进一步扩大或人员伤亡重大事件的发生。（12）在紧急处置过程中，遇到威胁人身安全的情况，应首先确保人身安全，迅速组织脱离危险区域或场所。叶片断裂的常见原因及分析1叶片生产制造中的缺陷由于国内风电装机容量在近几年爆发式的增长，主机制造商对各个叶片厂家叶片订单要求周期短，质量把控不严，没有严格按照各项检测程序即发货，导致叶片在出厂之前就存在一定的质量缺陷，从而存在断裂风险。2设计方面存在缺陷国内生产叶片的厂家有很多，各个厂家都是采用国外的设计图纸，无论叶片运行环境如何，基本采用一个模式。对风速、风向、旋流、逆扬、震颤和配重缺乏考虑，叶片实际运行载荷超出设计极限。3雷电等自然灾害导致叶片断裂由于风力发电机组一般处于地势的高位，在雷雨天气叶片遭受雷击的可能性非常大，如果叶片遭受直击雷，而叶片的雷电接地系统不良会导致叶片炸裂，此种现象现场时有发生。极端恶劣风速如果超出叶片承受的极限也会导致叶片断裂。4检修不到位导致小问题变成大问题任何产品都需要维护，通过维护会避免一些小问题发展导致大问题的出现。平时风机巡检过程发现叶片运行有哨音、叶片内部有颗粒及时上报，只要不是结构上的大断裂，微小的裂缝可以通过黏合剂修补，修补后的部位可喷涂橡胶涂料，提高憎水性。叶片断裂的防范措施运行监控方面：通过后台观察风机故障，①出现风机振动、变桨超速故障等故障时，一定到现场检查叶片情况；②冬季冰雪天气较多，出现风速仪结冰情况时，一定到现场对叶片是否结冰进行检查，叶片如果结冰则不允许风机运行；③环境温度低于-30℃时，为保证风机叶片安全，不允许启动风机。定期检查维护方面：叶片的定检维护项目主要包括：①叶片外观检查；②运行时异响检查；③内部检查：大梁、粘合面等（每年）；④避雷引线的检查：检查安装是否牢固，是否有断裂和腐蚀现象，以及叶片内部的避雷装置；⑤清除叶片内残渣（每年）；⑥雷电计数卡：如果已有雷击记录，必须检查叶尖是否有损坏；⑦叶片螺栓力矩的检查及紧固。应急处理注意事项（1）风力发电机组叶片断裂落事故发生时，首先断开箱变高低压侧电源（开关、刀闸）及跌落保险，迅速将故障风机电源切除，防止风电机组起火。（2）对于折断并掉落地面的叶片断裂情况，应检查是否砸坏箱变、线路及塔筒等设备；对于这段未断裂的叶片人员不得靠近，应设警示围栏，防止出现人员砸伤的危险，等待专业队伍进场应急处理，为防止断裂的叶片随时掉落砸伤箱变等设备，应有专业队伍根据风向等对风机进行偏航。（3）如风力发电机组叶片断裂的风力发电机组已经起火，应报火警，通知消防应急救援队进现场灭火。把火灾区域和可能蔓延到的设备隔离开，防止波及到其它设备上；使用干式灭火器、泡沫灭火器，不得已时，可用干燥的沙子灭火；使用灭火器灭火时，应穿绝缘靴、带绝缘手套，注意液体不得喷至带电设备上。应急队到达现场后，对风力发电机组进行隔离，并检查风电机组损坏情况。叶轮掉落的常见原因及分析1齿轮箱主轴承断裂很多现场发生的风机叶轮坠落事故，大多是齿轮箱主轴承断裂导致的叶轮整体坠落，从事故现场可以查看：断开的主轴截面断裂痕迹不是全新的，而是有一部分是新的，另一部分是旧的，这就说明，断裂的主轴是不一次性