某风电场2月1日C041号风机着火事故调查报告

某风电场2月1日C041号风机着火事故调查报告

一、事故经过：

2018年2月1日，值班员发现C041风机先后报出以下故障：

值班人员发现C041号风机报故障后，立即通知检修人员赶往现场，同时在中控室观察C041号风电机组附近有火光，随即汇报当班值长和场长，场长将现场情况逐级汇报公司领导。20时01分，升压站运行人员将C041号风电机组所在的L03风机线路停电，20时10分，场长及技术人员到达现场发现机舱着火无法靠近，机舱外壁已经烧毁，三支叶片均不同程度过火。

由于当时风速较大，火势很旺，高空有燃烧物吹落，人员无法靠近检查。风电场立即采取紧急措施，组织人员装设警戒线、悬挂标示牌，禁止人员靠近，并设专人值守。21时55分，消防人员赶到现场，因风机塔架过高无法采取灭火措施，22时11分，机舱明火消失。

图一：风机整体照片

图二：机舱整体照片

二、事故处理情况：

事故发生后，公司迅速启动风机机舱着火应急预案。保护事故现场及机组运行数据，按照事故反应机制要求向上级公司电力安全监督部和生产运营部汇报有关情况，开展事故调查的准备工作，并向保险公司报险。随后，风电场对所有安装三角法兰加固的风机，以及频繁报“液压系统启动频繁-216”、“变桨错误-800”、故障的机组停机开展全面的普查工作。

三、机组恢复情况：

事故发生后，在与事故调查组登塔采取了事故相关证据后，于2月4日开始进行事故机组的拆卸工作，2月5日将烧损的叶轮、机舱及第三段塔筒拆卸吊装至地面。

四、事故原因分析：

事故发生后，电力安全监督部、生产运营部和外省公司联合组成事故调查组开展事故原因分析和调查工作。调查结合该型号风电机组历次着火事故、该机组历史运维资料、事故前后监控系统运行数据、重点部件的拆解等情况，确认了本起事故的过程及原因：

事故发生前，现场平均风速9.9米/秒，C041机组处于并网满发状态。

19:48:03秒，现场风速增大，机组功率856kW超过额定功率850kW，机组通过顺桨来调整功率，叶片从-0.9度开始顺桨。在顺桨过程中推力轴承与三角架固定螺栓突然断裂，致使桨叶处于自由状态, 不能及时顺桨至给定角度，导致发电机转速上升，此时风速是增大趋势。19:48:05秒，风速增加至13.1米/秒，发电机转速升高至1737 转/分，机组为限制转速继续升高，继续执行顺桨控制，自由状态下不受控的桨叶由于受气动推力作用向顺桨方向变化。19:48:09秒，风速下降至9.6米/秒，桨叶持续受气动推力作用角度增大，受风速下降和桨叶角增大的影响，机组功率下降至172kW，转速下降至1343 转/分。控制系统为提升转速和功率，进行开桨动作，桨叶角度开桨至8度（线性传感器检测角度)。在开桨过程中由于液压主系统蓄能器压力不足导致主系统压力低于160bar，机组报“液压站系统压力低-203”故障，机组脱网，并执行紧急顺桨动作。

脱网后的机组，传动链失去了发电机的反向电磁转矩，失控的桨叶无法及时顺桨，导致发电机转速迅速升高。19:48:13秒，发电机转速升高至2079转/分，此时风速升高至13.8米/秒，功率降至0.62kW。

在发电机升速过程中，当发电机转速超过1900转/分，机组报“发电机转速高-406”故障。当转速超过2007转/分，机组报“VOG故障-410”，机组执行高速轴紧急刹车。19:48:17秒，风速继续升高至16.6米/秒,发电机转速继续升高至2527转/分。从19:48:17秒至32秒,风速继续增加，桨叶不能及时顺桨，发电机转速持续升高，最高至3165转/ 分，期间机组一直在刹车状态，高转速持续刹车导致刹车片与刹车盘剧烈摩擦，产生的高温熔融物引燃刹车盘底部的电

缆，最终导致机舱着火。19:49:01秒，叶片在气动推力作用下逐步顺桨至86°，发电机转速降为0转/分，机组停机。

事故当中两个关键环节的分析如下：

(1)变桨机构的检查及拆解情况

三支叶片变桨轴承均存在不同程度的损伤，其中1#、2#轴承较为严重（见附图3、4)。1#轴承内圈有2处明显的表面剥落缺陷，最大处剥落面积约15 x25mm，深度约1.5mm,2#轴承内圈最大剥落面积约10x20mm,深度约1mm。从变桨轴承滚道表面剥落损伤情况可以判断，机组在执行变桨过程中会出现卡涩的异常情况。

图三：1#变桨轴承滚道

图四：2#变桨轴承滚道

变桨推力轴承与三角架连接的8颗螺栓全部断裂(见附5、6、7)。其中3颗螺栓断口位置较深，无法看到剩余断裂螺栓部分，但螺纹孔丝扣表面油污灰尘较多，确定螺栓在本次事故之前就已断裂。2颗螺栓断口横截面被油泥覆盖，确定为早期断裂螺栓。1颗螺栓断口干净，为本次事故时断裂，剩余2颗螺栓断口大部分干净，但部分位置被油泥覆盖，确定螺栓之前已出现横向裂纹缺陷。

图五：三角架螺栓孔及螺栓断口

图六：螺栓孔

图七：螺栓断口

从以上检查可以看出，推力轴承连接螺栓在本次事故之前已断裂5颗，剩余的3颗螺栓2颗已存在横向裂纹。在机组变桨过程中如果出现轴承卡涩易使变桨推力轴承连接螺栓断裂导致机组变桨调节失败。

(2)机械刹车装置的检查及拆解情况机械刹车装置中的刹车盘和刹车片发生严重磨损（见附图8、9、10、11、12)。刹车盘外圆厚度约23mm(新刹车盘厚度23mm),刹车盘两侧被刹车片磨出2道深沟，其中外侧深沟宽约17mm,深度约7mm, 内侧深沟宽约30mm,深度约7mm,该刹车盘为新式刹车盘（2014年11月20日更换），从磨损痕迹可以看出，刹车片摩擦层的硬度相对刹车盘硬度偏高，导致高速制动时刹车盘被磨出2道深沟。

刹车蹄拆解后发现，密封圈已碳化，密封彻底失效。刹车片上的摩擦材料磨损严重，部分摩擦块嵌入刹车盘。三个刹车蹄两侧、护罩内刹车蹄附近均堆积刹车盘磨损的熔融物，在高速刹车期间，产生的大量高温熔融物引燃底部电缆，机组刹车装置附近为此次火灾事故的初始着火点。