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风电机组重大事故分析(四)

2015-02-06 来源:中国风能协会 浏览数:1128

  四、油脂气化与轴承发热的能量来源
  15:13:10 之前,机组一直处于满发负荷发电状态,功率基本稳定在1.53MW 左右,在15:13:10 机组功率1537kW ;15:13:11 机组功率1495kW ;15:13:12 机组功率1449kW ;15:13:13 机组功率1376kW ;15:13:14 机组功率915kW ;机组高速轴转速与低速轴转速匹配,不存在联轴器打滑现象,例如在15:13:13 机组的实际发电机转速1733.8rpm ,低速轴转速18.3rpm ,依据齿轮箱速比计算率1449kW ;15:13:13 机组功率1376kW ;15:13:14 机组功率915kW ;机组高速轴转速与低速轴转速匹配,不存在联轴器打滑现象,例如在15:13:13 机组的实际发电机转速1733.8rpm ,低速轴转速18.3rpm ,依据齿轮箱速比计算的高速轴转速1733rpm 。按照当时风速和机组特性,机组在脱网之前的15:13:11 到15:13:14 ,本应在1.53MW 左右发电,机组被不断拉低的发电功率主要消耗在了轴承发热上,从而使轴承和发电机转子温度不断上升。
  如图3 所示为正常机组的联轴器的力矩限制器线和联轴器螺栓、螺帽和锁紧螺栓的相对位置状况。
  15:13:15 机组执行发电机超速甩负荷停机,电功率为0kW ,此时机组本应出现一个较高的飞升转速,实际的低速轴转速19.1rpm (高速轴转速应为1818rpm),这与停机前的转速相差不大,没有明显的甩负荷飞升转速。一般在这种情况下,机组甩负荷停机,此时的高速轴飞升转速要达到2000rpm 以上,这就是说,因风电机组轴承卡死,转速上升受阻,从而造成机组的高速轴转速比正常情况低200rpm 左右,而实际的高速轴转速(发电机转速)则仅为899.7rpm 。
  再查看机组在执行停机命令期间的高速轴与低速轴转速,15:13:15 到15:13:28 通过低速轴转速计算出的高速轴转速与主控显示值比较,显示值明显偏低。
  例如,15:13:16 低速轴转速18.7rpm ,计算出的高速轴转速应1771rpm ,实际值为882.5rpm ;15:13:17 低速轴转速16.8rpm ,高速轴转速应1591rpm ,实际值778.3rpm ;15:13:28 低速轴转速2.8rpm ,高速轴转速应265rpm ,实际值154.4rpm 。从诸多数据证实,脱网后发电机端的阻力超过了联轴器的力矩限制器扭矩,联轴器发生了打滑现象。再从实物解剖也得到证实,力矩限制器有剧烈的摩擦和发热。如图4 所示,事故机组的力矩限制器线两边不一致。因此,在脱网后的这一段时间内,在联轴器上驱动发电机的扭矩超过了力矩限制器的力矩(约为2 倍左右的满负荷扭矩)。
  由公式P=N×ω可知,发电机轴承因摩擦产生热量的功率= 力矩限制器扭矩× 发电机实际转速。而这部分功率和部分机组甩负荷的储能消耗在了发电机轴承1 的摩擦发热上,致使发电机前轴承和发电机轴前端的温度迅速上升。同时,因联轴器打滑,巨大扭矩使联轴器在打滑处也产生很高的热量。联轴器打滑产生热量的功率=力矩限制器扭矩×(低速轴换算出的发动机转速-实际发电机转速),联轴器力矩限制器处温升迅速,并迅速传热,因此,拆卸时多个锁紧螺栓发生断裂,如图5 所示。在事故机组联轴器上靠发电机的连接螺栓、螺帽、锁紧螺栓有淬火现象,如图5、图6 所示。同时,因在联轴器的力矩限制器处的温度很高,还可点燃易燃物品。
  当轴承出现严重卡死时,在执行停机命令之前,通过拉低机组的实际功率产生热量;机组停机时甩负荷转速上升受阻;在执行停机命令后,轴承卡死后,发电机轴仍然在旋转,剧烈摩擦使轴承内部产生热量。以上为轴承内部油脂气化提供了热量,也使得在发电机轴前端的温度很高,为点燃可燃物品准备了条件。

 

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