遼寧某風電場33機組葉輪墜落事故調(diào)查報告
1.事故簡稱:#33機組葉輪墜落事故
2.事故起止時間:2021年12月05日06時33分-12月05日06時35分
3.事故發(fā)生時氣象及自然災(zāi)害情況:
氣溫:-8℃ 風速:9.05m/s 風向:西南 天氣:陰
4.事故等級(事故性質(zhì)):C類一般事故
5.本次事故損失及影響情況
#33機組齒輪箱主軸斷裂,葉輪整體墜落損壞;三線#15轉(zhuǎn)角塔損壞,6根水泥桿損壞,LGJ-150導(dǎo)線約1500米損壞。
6.事故前工況
事故發(fā)生前風速9.05m/s,發(fā)電機轉(zhuǎn)速1801rpm,槳距角-1°,#33機組出力1533kW。
7.事故設(shè)備情況
機組類型:1500kW
序號 | 重點工作統(tǒng)計 | 對應(yīng)材料 |
1 | 2009年04月26日 完成吊裝 | 附件1-圖1 |
2 | 2010年01月04日 機組并網(wǎng)運行 | 附件1-圖2 |
3 | 2020年03月22日 更換齒輪箱 | 附件1-圖3 |
4 | 2020年03月27日 風機特巡工作 | 附件1-圖4 |
5 | 2020年04月30日 巡檢、柜門技改、換變槳電池 | 附件1-圖5 |
6 | 2020年05月17日 處理齒輪箱高速泵斷路器故障 | 附件1-圖6 |
7 | 2020年06月13日 變頻器綜合治理 | 附件1-圖7 |
8 | 2020年07月28日 齒輪箱內(nèi)窺鏡檢查未發(fā)現(xiàn)異常 | 附件1-圖8 |
9 | 2021年07月29日 巡檢及350A保險技改 | 附件1-圖9 |
10 | 2021年11月02日 定檢及控制柜線路治理 | 附件1-圖10 |
8.事故經(jīng)過
(1)故障象征
2021年12月5日6時35分,三線限時電流速斷保護動作,故障電流Ia=47.52A,故障錄波器顯示BC相間短路(附件2.繼電保護信息),測量線路絕緣為零。
7時05分,檢修人員巡視三線,未見異常。
10時03分,對通訊中斷的#33風機進行檢查,發(fā)現(xiàn)#33風機葉輪掉落;塔筒劃痕約20米;葉片掉落導(dǎo)致相鄰東升三線15號轉(zhuǎn)角塔折斷,16號至21號共6根水泥桿不同程度損壞,其中桿頂頭鐵8個變形彎曲,橫擔及其他相關(guān)金具6套損壞;線路光纜金具損壞,光纜存在磨損(附件3.事故現(xiàn)場照片圖1-4)。
10時10分,安排檢修人員登機檢查發(fā)電機、控制柜、電氣元件等其他部件損壞情況,未見異常。
(2)保護裝置動作信息
從服務(wù)器導(dǎo)出PLC記錄數(shù)據(jù),查看該機組事件日志中風機控制系統(tǒng)采集和發(fā)出的指令信息:輪轂掉落前,發(fā)電機轉(zhuǎn)速1872rpm,風電機組驅(qū)動鏈方向的擺動為1.5%;機組機艙加速度傳感器測得的驅(qū)動和非驅(qū)動加速度為0.01m/s2。
9.事故報告情況
12月5日10時57分,省公司向上級單位安環(huán)部、生技部、運營監(jiān)控中心匯報事故初報。12月6日上級單位安環(huán)部前往現(xiàn)場指導(dǎo)事故調(diào)查。
10.事故處置情況
為防止次生事故發(fā)生,在事故發(fā)生的關(guān)鍵路口設(shè)置警戒隔離帶,組織人員現(xiàn)場值守。遼寧公司組織成立事故調(diào)查組,分為數(shù)據(jù)分析、事故調(diào)查、設(shè)備恢復(fù)三個工作組,迅速開展事故調(diào)查和設(shè)備恢復(fù)工作。
11.事故原因分析
(1)調(diào)取省級監(jiān)控系統(tǒng)秒級數(shù)據(jù)繪制時間、風速、功率、轉(zhuǎn)速、槳葉角度等數(shù)據(jù)進行控制邏輯分析,未見異常。
6時33分,機組報出“52變槳2驅(qū)動錯誤”、“19輪轂驅(qū)動故障”、“14 振動傳感器”、“34制動器轉(zhuǎn)子過速”故障。6時34分,機組變槳系統(tǒng)通訊中斷、400V電源中斷、主控系統(tǒng)通訊中斷。(附件4.圖1)
06:33:47#2葉片變槳電機扭矩由42.44Nm變?yōu)?/span>0Nm,槳葉角度從此刻開始一直為0.13°;#1和#3葉片角度及扭矩數(shù)據(jù)變化符合槳距角調(diào)節(jié)邏輯。推斷#2葉片變槳變頻器進入異常狀態(tài)。(附件4.圖2)
06:33:48機組報出“52 變槳2驅(qū)動錯誤”、“19 輪轂驅(qū)動故障”故障,機組狀態(tài)由“7發(fā)電狀態(tài)”變至“1故障狀態(tài)”。
06:33:48-06:33:53瞬時風速由9.05m/s降到8.81m/s;機組停機過程中,葉輪轉(zhuǎn)速由1772轉(zhuǎn)下降至1761轉(zhuǎn);發(fā)電機轉(zhuǎn)速由1811轉(zhuǎn)升高至1872轉(zhuǎn)。在53秒時刻,葉輪轉(zhuǎn)速1和葉輪轉(zhuǎn)速2數(shù)據(jù)丟失。從葉輪轉(zhuǎn)速和發(fā)電機轉(zhuǎn)速變化趨勢不一致及葉輪轉(zhuǎn)速1和葉輪轉(zhuǎn)速2數(shù)據(jù)丟失推斷,主軸在53秒時刻斷裂。(附件4.圖3)
(2)現(xiàn)場勘查情況
機組主軸斷裂位置為圓度段主受力區(qū)(附件5.圖1),斷口兩側(cè)呈現(xiàn)疲勞源、擴展及特征區(qū),中間區(qū)域為瞬斷區(qū)(附件5.圖2)。發(fā)現(xiàn)兩處主要問題:一是主軸斷口邊緣存在大面積異常銹蝕坑(附件5.圖3),并形成貝紋擴展區(qū),二是主軸斷口兩側(cè)出現(xiàn)條狀疲勞斷裂區(qū),有明顯疲勞源和貝紋擴展區(qū),且有清晰銹蝕(附件5.圖4)。
(3)上海寶冶工程技術(shù)有限公司《失效分析報告》(附件6)結(jié)論:送檢主軸斷裂模式為多源疲勞斷裂。其中12點區(qū)域明顯可見軸向深度33mm、長度430mm的疲勞裂紋;6點區(qū)域明顯可見軸向深度43mm,長度440mm的疲勞裂紋。
綜上,本次事故原因為:齒輪箱內(nèi)嵌主軸主受力區(qū)存在兩處隱性裂紋,分別為12點區(qū)域深度33mm、長度430mm的疲勞裂紋和6點區(qū)域深度43mm、長度440mm的疲勞裂紋(安裝位置所限,外觀檢查無法發(fā)現(xiàn)),在機組運行過程中,受風輪交變載荷作用催化主軸裂紋擴展,最終造成主軸斷裂,葉輪整體墜落。
12.事故暴露問題
齒輪箱維修廠家提供的主軸存在質(zhì)量問題
齒輪箱內(nèi)嵌主軸的主受力區(qū)存在隱形裂紋;齒輪箱出廠前未對主軸開展探傷檢測,未提供主軸探傷檢測報告。對本次事故負有全部責任。
13.預(yù)防事故重復(fù)發(fā)生的措施
(1)立即開展該品牌機組該廠家齒輪箱專項檢查。全面檢查該品牌機組該廠家齒輪箱油溫、軸承溫度、地腳螺栓等運行情況,發(fā)現(xiàn)異常立即分析原因采取措施。
(2)開展該品牌機組該廠家齒輪箱主軸探傷。廠家維修且在質(zhì)保期內(nèi)的齒輪箱,廠家負責開展主軸探傷工作,出具檢測報告;其他該品牌機組該廠家齒輪箱主軸探傷檢測工作委托工程技術(shù)公司開展,發(fā)現(xiàn)問題立即處理。
(3)加強大部件返廠維修質(zhì)量管控。制定大部件返廠維修質(zhì)量管控標準,維修過程的關(guān)鍵節(jié)點應(yīng)派遣技術(shù)人員現(xiàn)場見證和監(jiān)督。
(4)加強返廠維修后設(shè)備驗收管理。完善設(shè)備檢修管理辦法,要求設(shè)備返廠維修后維修廠家必須出具全面的產(chǎn)品質(zhì)量合格報告,報告應(yīng)包括各部件質(zhì)量檢測報告和整體傳動試驗報告。
14.對事故的責任分析和對責任人的處理意見
《#33風機齒輪箱維修合同》(KP2020-43)7.3條款“質(zhì)保期間乙方負責針對維修中更換的零件實行“三包”:質(zhì)保期間出現(xiàn)質(zhì)量問題的,由乙方承擔齒輪箱維修及恢復(fù)正常運行的所有費用,賠償給甲方造成的直接損失和間接損失”的約定(附件10)。
由廠家承擔全部經(jīng)濟損失,包括設(shè)備恢復(fù)和電量損失。
15.附件
圖1 線路跳閘保護信息
圖2 故障錄波信息
圖3 事故現(xiàn)場整體情況
圖4 主軸斷裂斷面
圖5 損壞鐵塔
圖6 受損水泥桿塔
圖7 #33機組故障時刻信息
圖8 #33機組槳距角控制數(shù)據(jù)
圖9 #33機組葉輪轉(zhuǎn)速和發(fā)電機轉(zhuǎn)速對比
圖10 主軸裝配結(jié)構(gòu)示意圖
圖11 主軸斷口圖
圖12 片狀銹蝕區(qū)域