风力发电场风电机组故障案例分析

1 丹麦Horns Rev海上风电场Vestas V80故障分析

事件回放：Horns Rev完工于2002年，采用80台 Vestas V80机组，总装机容量160MW。距离岸边距离14-20公里，水深6-14米。Horns Rev风力发电场风机安装过程中有许多教训。当时报导V80陆地型风力发电机有许多问题，但是80台风力发电机的安装工作一直在进行。维斯塔斯公司自信海上改装版的V80型风力发电机在安装前问题已经解决了，然而，在试运行不到两年的时间里，许多大的技术问题暴露出来了。这导致80台风力发电机的机舱不得不运到岸上，重新做大调整。

2002年7月29日上午8:20，荷斯韦夫海上风电场的第一台机组投入运行，产出的第一波电力传输至国家电网。5组风机中的首组16台发电机原定于2002年7月投入使用，但主电缆故障造成延期。2002年11月4日，该项目中采用的此类型1台试验风机由于安全系统故障而损坏时，荷斯韦夫离岸风电场的开发工作暂停。制造商Vestas确定的原因是：造成故障的原因是人为因素，10月24日员工在改动风机控制器的连接时出错，因此，此问题仅限于单台风机，没有理由认为这种问题会发生在同类型的其它机组上。然后，荷斯韦夫离岸风电场的风机重新启动。Vestas决定修改试验风机的改动步骤。到2003年2月，所有风机均开始了它们的合同试运行期。

但给人的感觉是在接下来的一年半运行中，这80台机组同时运行的时间仅为半小时。统计表明，在这一年半时间中总计出勤维护约75000次，即每台风机每天维护2次。每当需要另一件扳手或者新电路板时，不得不要求另一架直升飞机送来。设备维护人员已习惯于乘坐在维修车辆中待命。

2003年8月变压器开始出现技术故障，到那年冬天受影响的变压器约达到20-30%，原因是综合性的－制造问题、离岸的气候条件、空气中侵蚀变压器的盐份，以及来自陆上储存变压器的后期影响。在第一年内，当五分之一风机受到影响时，Elsam认为：最终所有的变压器都会发生故障，为此决定更换所有变压器。除了变压器之外，发电机也发生了故障，但数量比变压器少。然而，其原因仍然是显而易见的制造问题，Elsam同样决定予以全部更换。

运营商Elsam、风机制造商Vestas，以及变压器与发电机供应商ABB分析了这些情况。最终认为：盐水进入发电机和风机变压器，加之制造不当显现出来的问题是导致决定将全部发电机舱运回工厂拆卸，然后，调换变压器和部分发电机的主要原因。由于直到2004年春天，显而易见的问题是几乎所有的机舱都有可能发生故障，另外，由于浮吊的成本问题，放置于Tjaereborg陆上的全部80台风机和测试的机舱被运到岸边。直到10月底，船只齐备、气象预报良好时，Elsam决定在岸边开工。同时，将风机叶片送回到制造工厂清洁，修复被雷电击坏之处。

由荷斯韦夫风电场的设计、运行经验推广到其它风电场的设计、运行，可总结出如下经验教训：不要仓促改变设计和增加新特性。即使是很小的改动，如未在风机上实时验证，都会产生巨大影响；必须明白，质量管理是重要事项，对于离岸项目，由于进入困难且费用高，更显得极其重要；设备的每个方面都要检测；即使增加成本，也必须把设计评估和风险评价视作最基本步骤！

2 美国平铺富贵草山脊风电场Gamesa风机叶片故障分析

事件回放：2007年3月，歌美飒公司安装在美国平铺富贵草山脊风电场的七片风电机组叶片发生故障，故障叶片的玻璃纤维开始脱落，一些脱落下的碎片长达8英尺（约2.4米）甚至更长一点，当时这些风电机组还没有开始工作。事故发生后，西班牙总部的专家也参与了故障原因的调查；根据歌美飒官方2007年5月7日的消息，这些风电机组叶片的故障原因是叶片粘接不牢固，从而导致大块的玻璃纤维脱落。这些风电机组叶片是在Ebensburg工厂生产的，叶片140英尺长，14英尺宽，重量为7吨。歌美飒公司称现在的风机叶片必须接受检查员100%的合格等级检验，否则不予出厂。

歌美飒风机叶片故障原因归结为黏结不牢固，但是工作人员是如何操作不当造成的呢？

西班牙风能公司歌美飒称胶粘剂用量不足和分布不均匀引起了美国平铺富贵草山脊风电场的七片风电机组叶片大片脱落。发生在三月中旬的风机叶片脱落事故当时没�**�****员伤害，但是，根据当地居民反应，脱落的风机叶片碎片有的飞出了500多英尺（大约150多米）远。

这些风电机组叶片是在歌美飒公司去年夏季开工的Ebensburg工厂生产的，该工厂当时投资五千万美元。歌美飒计划使用该叶片生产厂的叶片组装的风电机组在Mahantango山区建设一座风电场。

2007年5月4日，歌美飒宣布了新的质量控制方法，承诺叶片必须接受100%的合格等级检查，否则不予出厂。公司邀请了来自世界的专家帮助调查这次事故的原因。

歌美飒公司发言人Michael Peck对Ebensburg工厂的264名工人进行了辩护，称他们在西班牙都得到了良好的培训。

但是风能业咨询专家John Vanden Bosche不完全这样认为，“这些问题经常突然出现在新工厂或工厂有新员工时，他们并没有真正消化吸收他们的技术。” John Vanden Bosche谈到，“这些问题通常发生在夜班工作时，当时没有管理人员或质量控制检查员确保黏结到位。”

John Vanden Bosche指出，把叶片外壳黏结到内部框架上或翼梁上是一个棘手的问题，因为这个工作是一个盲区工作。这样的问题对于这种尺寸的叶片来说一定程度上是一个普遍问题，其他的制造商也报道过类似的问题。其中之一丹麦风能公司维斯塔斯建设的Meyersdale风电场。5月4日，与维斯塔斯官方联系来分析这个问题的努力没有成功。

Peck说，歌美飒公司已经布置了“强制式的、全面的”叶片内部检查方式。热录像仪—红外线—扫描仪将被使用来确定胶水是否使用得当。

来自于同厂生产的叶片也被使用在了伊利诺斯州和德克萨斯州的风电场，歌美飒没有对是否有类似的情况发生这一问题作出反应。

当风使风机叶片转动时，风电机组的主轴开始旋转，产生机械能，主轴与发电机连接，发电机把机械能转变成电能。

歌美飒公司的声明持续公司的推测，歌美飒公司分析天气原因可能也是加重叶片损坏的一个因素。Peck说，歌美飒将在风电机组上加载新的、专有的软件用来他们的操作与天气状况的关系，对此Peck没有详细阐述。

从远处看，很难理解歌美飒公司风机叶片有多大—根据公司的数据，叶片140英尺长、14英尺宽，重大约7吨。“有点儿象在空气中飞行的游艇的大小。”Strata资本管理负责风能行业的分析师Brian Alger说。

几片脱落的叶片落到了69岁的James A. Davis拥有的土地上，其中一部分租借给了歌美飒公司。其中一片在通过树落到地面上前飞出了500多英尺，这超出了官方制定的每套风电机组周围300英尺的安全带。

叶片的生产是一个复杂的系统工程，其中涉及相当多的因素，为了保证产品的质量，必须严格进行生产和质量管理。稍有不甚，即会造成相当严重的后果！