文 王明軍①　 高原生①　梅國(guó)剛①　邵勤豐②
　　東方汽輪機(jī)有限公司風(fēng)電事業(yè)部①　東方電氣自控研發(fā)中心②
　　摘　要：本文介紹某風(fēng)電場(chǎng)的1.5MW 風(fēng)電機(jī)組，因發(fā)電機(jī)前軸承抱死，而引發(fā)的聯(lián)軸器及聯(lián)軸器罩殼燒毀事故。
　　本文就事故原因進(jìn)行分析，以找出有效的預(yù)防措施，防止類似事故及機(jī)組燒毀事故的再次發(fā)生。
　　前　言
　　據(jù)英國(guó)風(fēng)能機(jī)構(gòu)不完全統(tǒng)計(jì)，截至2009 年12 月31 日， 全球共發(fā)生風(fēng)電機(jī)組重大事故715 起，其中火災(zāi)事故138 起，占總數(shù)的19．3％，位列第二位。2010 年歐美等國(guó)新增火災(zāi)事故7 起，其中2 起火災(zāi)對(duì)作業(yè)工人造成了嚴(yán)重?zé)齻Ｒ虼耍馂?zāi)已成為繼雷擊后第二大毀滅性風(fēng)電機(jī)組災(zāi)害。2006 年中國(guó)臺(tái)灣燒毀了2 臺(tái)2MW 的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組[1]。在近期的《火災(zāi)科學(xué)》雜志上，來(lái)自倫敦帝國(guó)理工學(xué)院、愛(ài)丁堡大學(xué)和瑞典SP 技術(shù)研究院的幾位研究人員聯(lián)合發(fā)表了他們的研究成果。在對(duì)全球20 萬(wàn)臺(tái)風(fēng)電機(jī)組進(jìn)行了評(píng)估之后，這個(gè)研究小組認(rèn)為，風(fēng)電機(jī)組的火災(zāi)發(fā)生率比業(yè)內(nèi)普遍認(rèn)為的幾率高出10 倍。當(dāng)前，公開報(bào)道的全球風(fēng)電機(jī)組火災(zāi)發(fā)生率平均為每年11.7 起，而研究人員認(rèn)為， 每年至少有超過(guò)117起風(fēng)電機(jī)組著火事故發(fā)生[2]。
　　風(fēng)電機(jī)組火災(zāi)事故中國(guó)有，國(guó)外也有。如果對(duì)眾多機(jī)組起火和燒毀事故認(rèn)真分析，找出事故真實(shí)原因，采取有效預(yù)防措施，相信絕大部分的機(jī)組火災(zāi)事故是可以預(yù)防和避免的。然而，在降低和避免重大事故發(fā)生的同時(shí)，我們不僅要講求科學(xué)，還需要綜合考慮成本，以利于度電成本的降低。
　　1. 事故簡(jiǎn)介
　　某風(fēng)電場(chǎng)在后臺(tái)軟件上發(fā)現(xiàn)一臺(tái)機(jī)組報(bào)“發(fā)電機(jī)超速”停機(jī)，其后觸發(fā)了“發(fā)電機(jī)軸承1 溫度偏高”、“發(fā)電機(jī)軸承1 溫度過(guò)高”等多個(gè)故障。事故后發(fā)現(xiàn)聯(lián)軸器及聯(lián)軸器罩殼完全燒毀。該機(jī)組在更換發(fā)電機(jī)、聯(lián)軸器、聯(lián)軸器罩殼、燒毀的部分線路和傳感器后，順利并網(wǎng)發(fā)電。該事故機(jī)組因燃燒部位較少，沒(méi)有危及主控和數(shù)據(jù)的采集、處理，且機(jī)組斷電較晚，事后得到的主控?cái)?shù)據(jù)較為完備，現(xiàn)場(chǎng)保持完好，這給本次事故分析帶來(lái)了極大的方便。
　　2. 事故勘測(cè)
　　2.1 現(xiàn)場(chǎng)查看與分析
　　在拆解事故機(jī)組發(fā)電機(jī)前軸承時(shí)，發(fā)現(xiàn)軸承保持架完全破損。從事故部位實(shí)物觀察，發(fā)電機(jī)軸與前軸承內(nèi)圈之間已經(jīng)發(fā)生了劇烈的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，且磨損相當(dāng)嚴(yán)重，發(fā)電機(jī)軸和軸承內(nèi)圈的部分材料已經(jīng)融化（見(jiàn)圖1）；發(fā)電機(jī)軸承前端蓋、后端蓋、軸承滾動(dòng)體、軸承滾道以及軸承內(nèi)部的所有油脂干澀、發(fā)黑（見(jiàn)圖9）；力矩限制器發(fā)生了相對(duì)位移（見(jiàn)圖4）；聯(lián)軸器及聯(lián)軸器罩殼被碳化燒黑，形狀保持較為完好。 　　聯(lián)軸器與發(fā)電機(jī)側(cè)的連接螺栓、螺帽和鎖緊螺栓均有明顯淬火跡象；發(fā)電機(jī)側(cè)的聯(lián)軸器連接螺栓拆卸困難，不少鎖緊螺栓在拆卸時(shí)發(fā)生斷裂。而聯(lián)軸器與齒輪箱側(cè)的連接端，連接螺栓拆卸正常，與正常的連接螺栓拆卸沒(méi)有太大的區(qū)別。
　　聯(lián)軸器罩殼的上半靠發(fā)電機(jī)端燒毀嚴(yán)重，聯(lián)軸器罩殼上半有部分已變成白色灰燼。整個(gè)機(jī)艙內(nèi)布滿煙塵。在發(fā)電機(jī)前軸承前端的正上面，機(jī)艙保溫層燒毀，周圍被燒成黑色。
　　發(fā)電機(jī)前軸承前端蓋以上的發(fā)電機(jī)大端蓋面上被煙熏成一個(gè)較大的V形黑色印跡（見(jiàn)圖10），在發(fā)電機(jī)前軸承上端的發(fā)電機(jī)冷卻風(fēng)扇有被明火嚴(yán)重?zé)^(guò)的跡象（見(jiàn)圖10）。
　　因此，綜合以上諸多現(xiàn)象分析，事發(fā)時(shí)發(fā)電機(jī)前軸承端有長(zhǎng)時(shí)間明火出現(xiàn)，火源應(yīng)來(lái)自發(fā)電機(jī)前軸承端。
　　2.2 事故發(fā)生時(shí)發(fā)電機(jī)前軸承的溫度變化趨勢(shì)
　　根據(jù)事故回放每秒采集到的數(shù)據(jù)，把低速軸轉(zhuǎn)速和發(fā)電機(jī)軸承1溫度，按照時(shí)間順序繪制到同圖形上， 如圖2 所示。從15:12:52 至15:13:14，22s 上升15.4K， 溫升梯度0.7K/s；從15:13:14 至15:15:14，120s 上升26.9K，溫升梯度0.22K/s。從事故回放記錄來(lái)看，在15:13:13機(jī)組發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速為1733.8rpm， 當(dāng)發(fā)電機(jī)前軸承卡死后，發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)速故障， 在15:13:14 高速軸轉(zhuǎn)速達(dá)到3713.6rpm，觸發(fā)“發(fā)電機(jī)超速”軟件停機(jī)（見(jiàn)表1），按照機(jī)組低速軸轉(zhuǎn)速18.2rpm 計(jì)算，高速軸端的轉(zhuǎn)速應(yīng)為1725rpm。15:13:15 高速軸速度為899.7rpm，發(fā)電機(jī)端的高速軸測(cè)速恢復(fù)正常。因此，在15:13:28“發(fā)電機(jī)超速”自動(dòng)復(fù)位。