【润风学堂】河北某风电场 9月19日62#风机机舱火灾事故调查报告

华润电力华南运维之家 2018-06-14 16:25:32

一、事故发生前运行工况


2017年9月19日02时39分,平均风速13m/s,室外温度5.6°C,风电机组、输变电设备运行正常。


二、事故发生和处理情况


(一)事故发生主要过程


自2017年7月14日开始由保定某某电力科技有限公司按计划开展某某项目风电机组一年期维护工作,主要负责卫生清理、力矩紧固、油脂加注、协助现场人员进行发电机对中工作。9月18日,保定某某电力科技有限公司人员开始 62#风电机组一年期维护,检修人员乔某某负责现场监督验收,验收结束后进行检查高速刹车系统及紧固发电机定子接线柜内螺栓等工作,并对高速刹车闸1的 前刹车片进行了更换。当日15时47分机组恢复运行,至事故前未出现异常报警。


62#风电机组在9月19日02时39分03秒报出齿轮油压力低故障开始停机, 02时39分48秒完成停机,停机后02时42分01秒报叶轮过速开关、齿轮油压力低、DP总线等故障,塔底与机舱通讯中断,机舱数据中断。02时47分集控中心运行值班员黄某某对该风电机组进行了一次远程复位,故障未消除。08时26分检修人员乔某某开具62#风电机组检修工作票,准备处理故障。08时53分到达 62#风电机组发现机舱烧毀,立即向检修值长何某进行了上报。后续逐级上报至河北分公司相关领导及投资公司生产部、安健环部。


9月19日12时,河北分公司董事长、分管生产副总经理、生产 部人员从张家口赶到事故现场指挥事故处理并进行工作安排部署。


河北分公司总经理正在渤海区域检查工作,接到事故报告后立即出发,于9月19日17时到达现场,路途中通过电话了解现场情况和进行工作安排部署。


9月19日16时左右,公司分管安全生产副总经理第一时间带领生产部、安健环部人员从北京赶到现场开展事故调查工作。


9月19日12时至9月20日风机厂家客服、研发等技术人员及相关领导陆续到达现场。


风电场启动应急预案,在9时18分至12时开展如下工作:立即封锁现场并在周围拉起警戒线,并有专人负责现场看护工作,防止坠物伤人;组织检修班组、 金风现场技术人员及定期维护外委单位导出、整理风电机组事故相关数据,为分析事故原因提供依据;安排人员联系保险公司进行理赔的相关事宜;收集近期在该风电机组开展的各项维护检修工作材料,对参与作业人员进行询问,调查导致 事故原因。


(二)事故发生后安排部署


启动应急响应,公司由副总经理牵头成立紧急事故抢修工作领导小组,领导小组组长由河北分公司总经理担任,副组长由河北分公司副总经理担任。领导小组下设现场抢险组、事故调查组、安全保障组、商务谈判组和后勤保障组,明确了人员和职责。


公司有关人员连夜与风机厂家技术团队对62#风电机组故障报文、瞬态信息进行分析,同时结合S48/750风电机组特性,初步判断起火的原因为高速刹车系统异常,刹车片与刹车盘长时间摩擦,发热起火,并对现场下 一步工作安排部署如下:


1. 紧急制定相应的吊装方案,将62#机舱下塔,会同风机厂家相关专家对受损风电机组进行事故原因调查、分析,查找机舱着火的根本原因。由于机舱烧毀, 吊装方案务必要详细、且符合现场安全条件,必须认真对现场危险源进行辨识,全面把控吊装过程,防止次生事故的发生。


2.  尽快确认受损部件,根据受损情况及备件供应周期确认恢复时间。委托风机厂家组织协调备件生产,机舱组装等工作,以便尽快恢复该风电机组。


3.   为防止此类事故再次发生,风机厂家安排技术人员配合我方对高速刹车系统进行全面检查,及时对存在隐患的风电机组消缺。


(三)事故发生后工作开展情况


9月20日拆卸风机的吊车进场,完成吊装方案制定、安全措施布置、相关物资准备后,人员在做好安全防护的情况下登至机舱清理燃烧杂物,并初步勘查火灾现场,同时进行拆卸机舱的前期准备工作。9月21日至9月23日,风速在 8m/s-20m/s区间波动,不满足吊装要求,吊车在62#机位等待。在大风期间,河北分公司反复与风机厂家技术人员沟通,制定了 62#风电机组详细的恢复计划, 同时对其它82台S48/750风电机组高速刹车系统制定排查方案;9月24日,风速 符合吊装作业要求,完成叶轮、机舱及顶段塔筒的吊卸工作。9月28日对高速轴 刹车系统进行了拆解。


三、事故分析


(一)事故经过回顾


62#风电机组在9月19日02时39分03秒报出齿轮油压力低故障停机,机组停机后在9月19日02时42分01秒报叶轮过速开关、齿轮油压力低、DP总线等故障,塔底与机舱通讯中断,机舱数据中断,在9月19日02时47分,运行值班人员对机组进行一次远程复位,机组故障没有消除,9月19日08时53分,检修维护人员到达机位,发现机组机舱烧毀,现场完成数据拷贝后,在9月19日12 时04分机组断电。


(二)事故调查取证及部分证据反映的事故场景


1.工作记录

62#风电机组在9月18日进行了一年期维护和日常检修,检修记录显示,检 修中对高速刹车系统闸1 (液压站侧)前刹车片进行更换,维护工作在9月18日 15时36分完成,机组在15时46分并网,在报出齿轮油压力故障前,该机组一直处于并网运行状态(图1)。

图1运行瞬时数据


2.     现场勘查

到达现场对整机进行查看,机舱全部烧毁,一支叶片根部受损,第三段塔筒顶部在机舱尾部有过火熏黑迹象(图2)。

图2机舱烧毁


对塔底控制柜进行检查,主控开关处于闭合状态,箱变低压侧开关处于闭合 状态。对机舱进行查看,机舱内器件全部烧毁,液压站侧烧毁严重(图3、图4、 图5、图6)。

图3液压站

图4 刹⻋车盘护罩

图5 机舱控制柜

图6 通风罩及机舱外壳


动力电缆连接螺栓没有发现有松动,接线盒内没有短路点(图7)。

图7 发电机定⼦子接线盒


齿轮箱油管烧毁,齿轮箱油液泄露(图8)。

   

图8 齿轮箱润滑油管


3.     高速刹车系统拆解

对62#机组高速刹车系统进行拆解,刹车盘与刹车片接触部位表面呈蓝色, 刹车盘500mm圆周部位经高温氧化呈红色(图9),由此可判断刹车盘温度曾达到800℃以以上。

图9 .高速刹车盘


对高速刹车系统闸1、高速刹车系统闸2进行拆解,闸1、闸2内部密封圈 已经高温烧毀,闸2前刹车片厚度为2.5mm,其他三个刹车片厚度均在6mm。由 此可判断在着火前,闸2前刹车片与刹车盘存在严重的摩擦。


高速刹车系统的刹车片固定在衬托上,衬托与油缸活塞是分离式的,刹车片依靠衬托两端与制动器本体连接的两个弹簧归位,行程开关连杆与油缸的活塞连接,刹车片不归位时,设备没有任何故障告警(图10、图11)。


4.     机组运行数据

(1)瞬时运行数据(图12)

9月19日02时39分03秒机组进入故障停机。

9月19日02时39分48秒机组完成停机。

9月19日02时40分32秒叶尖压力恢复正常。

9月19日02时42分01秒机舱PLC子站与塔底通讯中断,风速、叶尖压力、 系统压力、齿轮油温度等机舱数据全部为0。

图12 瞬时运行数据


(2)温度、电压、电流数据变化情况及其反应的事故场景

9月19日02时35分23秒齿轮油温度开始上升,机组风速和有功功率没有明显增加,由此推断此时已着火(早于齿轮箱油压力低故障报文时间)。

9月19日02时36分50秒齿轮箱轴承温度开始上升,机组风速和有功功率没有明显增加,再次推断此时已着火(早于齿轮箱油压力低故障报文时间)。


如图(13)齿轮箱油温度传感器、齿轮箱轴承温度传感器分别位于刹车盘的 上方和下方。由此判定热源在刹车盘附近。

9月19日02时39分48秒机舱温度、发电机前轴承温度,发电机后轴承温度开始上升。

由此可推断火势在3分钟后,由刹车盘迅速向发电机侧蔓延。

对比齿轮油压力低故障报文和齿轮箱油管烧毀情况,推断02时39分03秒 齿轮箱油管烧毀后,后台报“齿轮油压力低故障”,油液泄漏,流向机舱尾部(发 电机侧),在高温下油气化被点燃,火势迅速蔓延。

9月19日02时40分55秒环境温度开始上升。

图14温度变化对比

除以上数据未发现其他异常数据(停机前三相电流、电压稳定,未出现短路

引起的电压、电流波动)。

图15三相电压、电流变化对比

 ⑶PLC动作记录(图16、图17)

9月19日02时39分02秒,开始正常停机。

9月19日02时39分34秒,发电机转速降到463转,刹车1关闭。

9月19日02时39分45秒,发电机转速降到0,高速刹车2关闭。

9月19日02时39分48秒,叶尖进油电磁阀打开,叶尖收回。

根据动作记录,未发现异常数据。由此可以看出,火势蔓延过程中,PLC无 异常动作记录。

5.     其他证据链

2017年8月份收到的《750kW机组高速制动器维护及温度监测方案》 中描述:“750kW机组原系统高速制动器未对闸片动作状态进行监控,在运 行年限的增长,以及闸体机械部件的物理特性及其维护状况等综合因素影响下,高速闸刹车片归位异常导致其与制动盘摩擦的情况日益增多,摩擦可能导致局部 过热,使风机存在火灾隐患。


(三)事故过程还原


根据现场勘查,发电机接线盒内没有相间、相对地短路放电现象,接线盒铜排连接螺栓没有松动现象,风机网侧主控开关、箱变低压侧开关处于正常闭合状态,由此可以排除发电机动力回路短路放电引起事故的可能性。


根据以上调查取证及部分证据反应的事故场景,做出如下事故过程还原:由于高速刹车系统闸2刹车片归位异常导致其与刹车盘摩擦产生高温,导致刹车盘铝制护罩过热,甚至熔化。之后的高温依然存在(02时35分23秒齿轮油温度开始上升,02时36分50秒齿轮箱轴承温度开始上升),引燃距离刹车盘上方15cm的帆布通风罩。通风罩燃烧脱落后,02时39分03秒烧毀齿轮箱油管,并报出齿轮油压力低故障,机组开始停机,同时,齿轮箱油液泄漏,流向机舱尾部(发电机侧),在高温下油液气化被点燃,火势迅速蔓延(02时39分48秒机舱温度、发电机前轴承温度,发电机后轴承温度开始上升,02时40分55秒环境温度开始上升)。02时39分48秒机组完成停机。02时40分32秒完成一次液压系统建压过程,说明此时液压系统正常。02时42分01秒火势烧断通讯系统,机舱PLC子站与塔底通讯中断,风速、叶尖压力、系统压力、齿轮油温度等机舱数据全部为0,并报出叶轮过速开关、齿轮油压力低、DP总线等假故障。


(四)结论


根据以上分析,引起此次机组着火的原因是高速刹车系统刹车片不能正常归位导致刹车片与刹车盘存在摩擦产生高温,且设备本身无报警、无温度检测,导致机组起火。


三、暴露出的问题


事故调查组对风电场风机运行检修数据、外委维护作业等有关文件进行 追溯查看后,发现风电场在风机火灾风险识别、风机检修和外委单位管理环节存在以下不足:


1、在风机厂家2014年提供的风机火灾事故通报后没有引起河北公司应有的

重视,现场对风机火灾危险源辨识不够深入,未能采取有效管控措施。风电场也 没有充分意识到高速刹车系统刹车片不归位,刹车盘和刹车片摩擦产生高温存在的风险。


2、河北分公司和风电场没有结合风电机组运行年限进一步完善维护项目, 也没有根据厂家提供的风电机组维护手册和风机实际运行情况调整高速刹车系统维护和检查项目。


3、河北公司和风电场开展的技术培训不够深入、全面。在发生故障8分钟后, 风电机组参数,确定发电机转速为零,各部位温度传感器数据没有突变,值班员 对该机组进行了一次远程复位,故障未消除。对连续多个故障报文值班员没有引起高度重视,对风电机组故障报文的分析、诊断能力有所欠缺。


4、设备维护记录中刹车片厚度等关键参数未做记录,设备运行履历关键数 据缺失。


5、机组维护、检修记录只填写金风维护队而无具体人员姓名和风电场监护人员姓名,维护人员信息不全,技术资料填写不规范,为后期查阅设备履历增加困难。


6、风机检修工作票开票时填写两项工作任务,但结票时只体现一项,两票 三制执行不规范。


四、事故损失情况


经查阅风力发电机组供货合同,该型风电机组单价:3xx万 元,经财务核算,本次事故损失净值1xx万元;

无人身伤亡发生,无医疗抚恤等相关费用发生,无森林草原火灾发生;

投保情况:风电场投保了财产一切险、机器损坏险、营业中断险、公众责任 险、雇主责任险。


五、防范措施和要求


为了防止风机火灾事故再次发生,要求河北分公司及各子公司落实以下措施:


1、开展风电机组防火专项检查工作

从防漏油、防设备异常发热、高温等角度对主轴、高速轴刹车、发电机、液 压站及各油路管道等进行全面检查。对风电机组在电气火灾方面存在的薄弱环节进行全面排查,对控制柜和变频柜等设备、接线端子、引流线等进行红外测温及 负荷测量等检查,对电缆本体、附件的温度及接地是否正常以及电缆外护套有无 破损、套管表面有无放电灼烧痕迹进行检查,并防止设备温度过高引起火灾。


2、按照机型编制风电机组检修操作手册和复位操作规范,组织完成培训后实施,要求所有生产人员按照手册进行操作。


3、风电场结合风电机组运行年限,完善风电机组维护手册。将加热系统、 液压站及冷却系统调试、保护定值检查等项目纳入到定期维护项目,制定四年周期大修计划。


4、  各子公司督促风电场根据风电机组特性及运行年限按照机型编制重大隐

患项目及检查标准,作为每次检修、维护必检项目。


5、各子分公司风电场按照机型编制《风电机组防火手册》,经子公司审核批准后下发各区域执行,提高员工危险源辨识能力。


6、持续开展运行人员轮岗机制,所有运行人员逐个轮岗至风电机组检修岗 位,熟悉风电机组结构、工作原理,提高运行值班人员对风电机组故障报文的分析判断能力。


7、完善培训机制,制定培训计划,邀请专业技术人员有针对性地开展技术培训工作,加强检修人员对设备结构、工作原理的掌握,提高业务水平。


8、结合实际研究是否在风电场加装摄像头,实时观察风电机组运行情况。


9、河北分公司生产部会同区域尽快做好750风电机组高速刹车系统加装温度传感器和深度维护工作,2018年1月底前完成温度传感器加装及高速刹车系统深度维护工作;考虑选用熔点较高的金属材料和耐高温材料对刹车盘护罩和通风罩进行代替处理;与风机厂家研究讨论液压系统加装压力监测装置、刹车片加装接近开关和油管增加防火护套方案,方案可行后实施。


10、加强对风电机组运维高风险工作的识别和管理,优化风机设备检修时间和流程,避免夜晚投运导致风险隐患加大。

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