今年以來，河南風電事故頻發(fā)。智火柴風電油液在線監(jiān)測系統(tǒng)專家了解到，6月29日，河南省發(fā)展改革委安排部署風電項目規(guī)劃建設安全工作。

風電事故在過去也經(jīng)常有出現(xiàn)，風電事故一旦出現(xiàn)，對企業(yè)的損失都是很大的，如果不巧有維護人員在風機上還可能給人員造成無法挽回的人員事故，我們該如何來預防預判風電齒輪著火事故的發(fā)生呢？我們先來看看風力發(fā)電機組火災原因。

 

據(jù)中國風電新聞網(wǎng)訊：7月11日，河南省南陽市發(fā)生一起風機著火事故，機組損毀，事故機型及項目信息不詳。

 

 

風力發(fā)電機組火災原因分析及對策

 

一、風力發(fā)電機組成

 

(一)風輪。大型風力發(fā)電機的風輪結構分為水平軸、垂直軸達拉斯和擴散體三種。風輪葉片通常是三片。葉片材料主要是增強型樹脂玻璃纖維、增強型聚酯玻璃纖維和碳纖維，表面涂層為淺灰色以防光反射。風輪的運行是全自動的。風速達到切入風速3一-4/s時，風輪起動。發(fā)電機通過控制器軟切換并網(wǎng)。

(二)齒輪箱。低速直接驅動采用無增速齒輪箱：混合驅動采用一級齒輪傳動：高速驅動有多級齒輪箱。多級齒輪箱的第一級是結構緊湊且堅固的高轉矩行星齒輪，第二和第三級為旋轉級。齒輪箱內(nèi)的冷卻油與發(fā)電機冷卻系統(tǒng)的熱交換器相連。系統(tǒng)監(jiān)控油溫以確保冷卻油保持恒定或最佳溫度值。

(三)發(fā)電機。目前，兆瓦級風力發(fā)電機以雙饋異步發(fā)電機為主，電勵磁同步發(fā)電機和永磁同步發(fā)電機也在不斷發(fā)展。發(fā)電機設計性能應滿足高效率最佳運行，適合寬范困轉速調節(jié)，采用F級絕緣，可工作在B級絕緣，這樣可延長發(fā)電機壽命。發(fā)電機安裝在機艙內(nèi)比安裝在塔底地面有利于空氣流通散熱。

(四)偏航系統(tǒng)。偏航系統(tǒng)采用四點球軸承回轉環(huán)，確保風輪處于正確的風向位置。偏航操作由三個行星齒輪完成，每一個由電力電子控制的電機驅動，這樣偏航齒輪的負荷大小均勻。偏航制動由六個液壓制動器控制的大盤制動，且每一個偏航齒輪獨立制動，整個系統(tǒng)保證偏航控制平滑。偏航系統(tǒng)有兩個獨立的風向標檢測風速并送主計算機，保證風能最佳利用且驅動鏈應力最小。

(五)蛋電保護，風力發(fā)電機的塔架一一般有圓錐形鋼結構和梯形柵格鋼結構兩種塔架基礎采用地下鋼筋混凝士結構，隨著塔身高度增加，風輪葉片遭受雷擊的概率也增加，必須設計防雷系統(tǒng)

(六)控制器。風輪功率控制采用大功率整流-逆變控制器，以及有源濾波和無功補償。信號處理通常有兩個獨立的計算機或高速數(shù)字信號處理芯片。主機在地面控制室的開關柜內(nèi)，從機設在機艙內(nèi)。風力發(fā)電機完全實現(xiàn)遠程監(jiān)控，從遠程計算機可讀取所有風輪數(shù)據(jù)。

 

二、風電機組火災危險性

 

在任何地方，風電機組和電器設備的運行區(qū)城都是在位于距地面50米以上的高度，且無人值守。由于滅火條件不佳，因此火災的發(fā)生對風力發(fā)電機組往往產(chǎn)生毀滅性的損失。風電機組火災危險性如下：

(一)電氣系統(tǒng)分布廣泛，線路隱蔽。火災隱患時間長且不易發(fā)現(xiàn)。

(二) 機艙中強氣流的狹小空間內(nèi)容納了各種機械和電氣設備。

(三)風力發(fā)電機組內(nèi)部存在著大量的隔音泡沫、油污、潤滑用油、變壓器油等可燃，易燃材料不僅增加了危險，同時也會加快火焰蔓延的速度。

(四)設備長時間持續(xù)運行，工作環(huán)境復雜，零下40度到零上50度。

(五)風電場均地處偏遠，不易數(shù)援。機艙位于高空，滅火條件困難。

(六)發(fā)電機組價格昂貴，滅火劑選用不當造成二次傷害

 

三、風電機組發(fā)生火災的原因

 

造成風力發(fā)電機組火災的原因很多，針對國內(nèi)外造成風力發(fā)電機組火災案例的分析，可概括為以下幾個方面：

(一)由雷擊導致火災。大量火災數(shù)據(jù)顯示，雷擊是引起風力發(fā)電機組火災的主導原因之一，風力發(fā)電機組處于50m以上的高空，如沒有避雷設施或設施維護不當，因雷擊導致火災的風險就特別高。若安裝的避雷針接觸電阻太高，則遭受雷擊是無法避免的。

(二)電氣短路引發(fā)火災。變壓器本體故障或污閃引發(fā)電氣短路。火災由接地故障、電路短路及產(chǎn)生的電等造成部件過載，繼而過熱引起。污閃是指電氣設備絕緣表面附著的污穢物在潮濕條件下，其可溶物質逐漸溶于水，在絕緣表面形成一層導電膜，使絕緣子的絕緣水平大大降低，在電力場作用下出現(xiàn)的強烈放電現(xiàn)象

(三)澗滑油泄漏或者污染引起火災。風力發(fā)電機組或其中部件的缺陷，如泄露或液壓系統(tǒng)受污染，會增加火災風險。另外，由于過載或電機潤滑故障等原因，使風力發(fā)電機組設備過熱，從而使?jié)櫥偷纫兹疾牧吓c高溫表面接觸也能引起易燃物燃燒。(四)過熱引發(fā)火災。如果風力發(fā)電機組的空氣動力制動發(fā)生故障，一般采用機械制動的方式使轉子減速，面產(chǎn)生的熱量易使可燃物質燃燒。若發(fā)生緊急制動現(xiàn)象，機械制動產(chǎn)生的飛藏火花也能點燃遠處的可燃金屬，產(chǎn)生較高的火災風險。

 

四、消防技術系統(tǒng)和管理系統(tǒng)

 

風電機組消防安全是“人一機一環(huán)境”系統(tǒng)相互協(xié)調的一個最佳“秩序”狀態(tài)其消防安全工作，是由火災事故的預防和火災發(fā)生后損失的控制兩個方面構成的。要實現(xiàn)本質安全，一方面要在技術上采取措施，使“機一環(huán)境”系統(tǒng)具有保障安全狀態(tài)的能力，另一方面要管理協(xié)調“人一機”系統(tǒng)的關系，以實現(xiàn)整個系統(tǒng)的安全

(一)消防技術系統(tǒng)組成和設置

為使風力發(fā)電機組的消防技術系統(tǒng)具有高效、安全、經(jīng)濟、無污染等特點，必須對每臺風力發(fā)電機組的運行環(huán)境進行獨立評估，綜合考慮火災探測器、滅火藥劑與滅火系統(tǒng)等。

1、火災探測器。風力發(fā)電機組不僅要選擇高精度的探測器，還要根據(jù)不同的位

置選擇不同類型的探測器，且同一位置至少選擇2種不同報警等級的探測器。火災探測器主要有煙感探測器、溫感探測器、火焰探測器及空氣采樣探測器。煙感探測器可用于機艙內(nèi)部、各種控制柜及變流器柜內(nèi)的火災監(jiān)測，若某個控制柜內(nèi)選擇了靈敏度較高型號的煙感探測器作為一級報警，則靈敏度稍低的型號將作為二級報警。溫感探測器一般用作二級報警用探測器，安裝在密封性較好的控制柜內(nèi)。火烙探測器用于監(jiān)測飛起的火花或電弧，它較適合用來監(jiān)測發(fā)電機定、轉子接線盒，剎車系統(tǒng)或變壓器的火災情況，可用作一級報警。空氣采樣探測器一般用于機艙或塔底這種空間密封性差、空氣流動性大，噪音振動較大地方的火災監(jiān)測

2、滅火藥劑。對于風力發(fā)電機組的不同部位，其使用安裝的滅火藥劑和滅火系統(tǒng)也不同。對于風力發(fā)電機組而言，滅火藥劑應盡可能選擇無殘留、無腐蝕性和無導電性能的材料，一般不推薦使用干粉滅火系統(tǒng)和粉塵式滅火裝置，以避免給風力發(fā)電機組設備帶來間接損壞。適用于風電場的滅火藥劑主要有高壓二氧化碳、隋性氣體如七氟丙烷、氨氣、氯氣等、細水霧添加有少量防復燃藥劑和泡沫液等。般變流器、控制器等相對密封的空間可采用安全的情性氣體或高壓二氧化碳。其他部件如剎車系統(tǒng)、發(fā)電機、齒輪箱、液壓站、偏航系統(tǒng)和變壓器等處于空氣流動性較強的位置，可配備特殊無污染液體

3、滅火系統(tǒng)。根據(jù)選擇滅火藥剛的不同，滅火系統(tǒng)可分為氣體滅火系統(tǒng)、液體滅火系統(tǒng)和粉末式滅火系統(tǒng)。為實現(xiàn)風力發(fā)電機組設備的有效滅火，應選擇自動且穩(wěn)定的氣體滅火系統(tǒng)與細水霧液體滅火系統(tǒng)，這兩種系統(tǒng)相結合的滅火方式是日前國內(nèi)外風力發(fā)電機組使用最多的滅火方式

(二)消防管理系統(tǒng)

消防安全管濕是保證人們按照一定的方式從事工作，并為采取消防技術措施提供依據(jù)和方案，同時還要對技術設施加強維修保養(yǎng)，保證性能正常。

1、消防設施管理。風力發(fā)電機組交付使用后，要建立健全包括全部設施在內(nèi)的消防設施檢查、檢測、維護保養(yǎng)制度，從而保證消防設施始終處于良好的運行狀態(tài)。

2、電氣設施管理，定期檢查電器、電纜、電源主回路電纜端子的聯(lián)接質量，以防電源回路虛接面引發(fā)的電氣火災。有條件的購買熱成像儀對風機內(nèi)部的電源柜、主電纜進行運行檢查，發(fā)現(xiàn)過熱現(xiàn)象及時處理。

3、施工作業(yè)管理。在風力發(fā)電機內(nèi)部作業(yè)時，保特內(nèi)部衛(wèi)生，禁止在風機內(nèi)部遺留雜物特別是油污棉絲等易燃物，對于機艙內(nèi)部泄露的齒輪油、液壓油等必須及時清理，以減少火險隱患。在機艙內(nèi)放置高空逃生裝置，一旦發(fā)生機艙內(nèi)起火無法撲救時，維修人員可似迅速逃生

4。編制火家應總預案。發(fā)電場要編制火災應急預案，與當?shù)叵狸牻⒙?lián)動關系日發(fā)生風力發(fā)電機起火，由風電場運行人員迅速切斷集電線路的電源防止場內(nèi)電網(wǎng)短路事故并派人控荊現(xiàn)場，由消防隊控制起火范圍并進行滅火。

 

五、風電齒輪箱油液在線監(jiān)測系統(tǒng)

 

齒輪箱對風電機整機的安全、高效運行起著至關重要的作用,而油液監(jiān)測技術的使用，則為風電齒輪箱的狀態(tài)監(jiān)測和故障預警提供了一項有效的技術手段。油液監(jiān)測通過實時監(jiān)測分析齒輪箱在用潤滑油的性能變化及其攜帶的磨損顆粒等載體，獲取設備潤滑、磨損等信息，從而掌握設備的運行狀態(tài)，預警設備故障隱患。
 

(一)風電齒輪箱工況

 

齒面膠合，風機齒輪長期處于高速運轉狀態(tài)，若潤滑條件不良時，會造成齒面工作區(qū)域的溫度升高，導致齒面間的油膜受到影響，嚴重時會消失。由于其不斷的運轉，一個齒面的金屬會熔焊在與之嚙合的另一個齒面上，導致在齒面上形成垂直于節(jié)線的劃痕狀膠合。

 

(二)安裝位置

 

風電齒輪箱油液在線監(jiān)測系統(tǒng)裝置在齒輪箱旁

 

風電齒輪箱油液在線監(jiān)測方案： 采用在線油液監(jiān)測旁路取樣流經(jīng)測試單元后流到油箱，用最科學、最直觀的數(shù)據(jù)幫助工作人員及時發(fā)現(xiàn)某些故障信號，從而及時維護，避免故障發(fā)生，延長使用壽命。

培訓維修的工作人員，避免、減少在齒輪箱附近灑水或灑水；如果由于工藝問題不可避免的要噴水，建議使用防護罩和擋板，避免水直接噴到加油口、軸封和呼吸器上。

使用抗乳化性好的潤滑油，避免進水后出現(xiàn)乳化現(xiàn)象。

適當對潤滑條件進行改善，及時排除各種干擾起因，調整傳動件的參數(shù)，清除局部載荷集中，就能有效減輕進而消除膠合現(xiàn)象。

 

(三)效果

 

可以規(guī)避設備的無效運轉，大大增加壽命，減少齒輪箱不運轉時的無效數(shù)據(jù)采集，實現(xiàn)智能化的監(jiān)測。