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東方汽輪機有限公司風電事業部① 東方電氣自控研發中心②
摘 要：本文介紹某風電場的1.5MW 風電機組，因發電機前軸承抱死，而引發的聯軸器及聯軸器罩殼燒毀事故。
本文就事故原因進行分析，以找出有效的預防措施，防止類似事故及機組燒毀事故的再次發生。
前 言
據英國風能機構不完全統計，截至2009 年12 月31 日， 全球共發生風電機組重大事故715 起，其中火災事故138 起，占總數的19．3％，位列第二位。2010 年歐美等國新增火災事故7 起，其中2 起火災對作業工人造成了嚴重燒傷。因此，火災已成為繼雷擊后第二大毀滅性風電機組災害。2006 年中國臺灣燒毀了2 臺2MW 的風力發電機組[1]。在近期的《火災科學》雜志上，來自倫敦帝國理工學院、愛丁堡大學和瑞典SP 技術研究院的幾位研究人員聯合發表了他們的研究成果。在對全球20 萬臺風電機組進行了評估之后，這個研究小組認為，風電機組的火災發生率比業內普遍認為的幾率高出10 倍。當前，公開報道的全球風電機組火災發生率平均為每年11.7 起，而研究人員認為， 每年至少有超過117起風電機組著火事故發生[2]。
風電機組火災事故中國有，國外也有。如果對眾多機組起火和燒毀事故認真分析，找出事故真實原因，采取有效預防措施，相信絕大部分的機組火災事故是可以預防和避免的。然而，在降低和避免重大事故發生的同時，我們不僅要講求科學，還需要綜合考慮成本，以利于度電成本的降低。
1. 事故簡介
某風電場在后臺軟件上發現一臺機組報“發電機超速”停機，其后觸發了“發電機軸承1 溫度偏高”、“發電機軸承1 溫度過高”等多個故障。事故后發現聯軸器及聯軸器罩殼完全燒毀。該機組在更換發電機、聯軸器、聯軸器罩殼、燒毀的部分線路和傳感器后，順利并網發電。該事故機組因燃燒部位較少，沒有危及主控和數據的采集、處理，且機組斷電較晚，事后得到的主控數據較為完備，現場保持完好，這給本次事故分析帶來了極大的方便。
2. 事故勘測
2.1 現場查看與分析
在拆解事故機組發電機前軸承時，發現軸承保持架完全破損。從事故部位實物觀察，發電機軸與前軸承內圈之間已經發生了劇烈的相對運動，且磨損相當嚴重，發電機軸和軸承內圈的部分材料已經融化（見圖1）；發電機軸承前端蓋、后端蓋、軸承滾動體、軸承滾道以及軸承內部的所有油脂干澀、發黑（見圖9）；力矩限制器發生了相對位移（見圖4）；聯軸器及聯軸器罩殼被碳化燒黑，形狀保持較為完好。
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聯軸器罩殼的上半靠發電機端燒毀嚴重，聯軸器罩殼上半有部分已變成白色灰燼。整個機艙內布滿煙塵。在發電機前軸承前端的正上面，機艙保溫層燒毀，周圍被燒成黑色。
發電機前軸承前端蓋以上的發電機大端蓋面上被煙熏成一個較大的V形黑色印跡（見圖10），在發電機前軸承上端的發電機冷卻風扇有被明火嚴重燒過的跡象（見圖10）。
因此，綜合以上諸多現象分析，事發時發電機前軸承端有長時間明火出現，火源應來自發電機前軸承端。
2.2 事故發生時發電機前軸承的溫度變化趨勢
根據事故回放每秒采集到的數據，把低速軸轉速和發電機軸承1溫度，按照時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。從事故回放記錄來看，在15:13:13機組發電機轉速為1733.8rpm， 當發電機前軸承卡死后，發動機測速故障， 在15:13:14 高速軸轉速達到3713.6rpm，觸發“發電機超速”軟件停機（見表1），按照機組低速軸轉速18.2rpm 計算，高速軸端的轉速應為1725rpm。15:13:15 高速軸速度為899.7rpm，發電機端的高速軸測速恢復正常。因此，在15:13:28“發電機超速”自動復位。
