引言

双馈发电机组是风力发电的主要技术路径之一，目前市场上数量巨大。近年来，双馈发电机闪爆事故时有发生，而双馈发电机闪爆事故轻则损坏发电机本身，重则引起风力发电机舱火灾[1]。因此，有必要深入分析闪爆事故的原因，并制定技术预防措施。

1事故概况及调查

2019年08月15日4:07某风电场#3风机机组故障停机，报告发电机驱动端轴承温度大于95度、机舱PCH振动传感器接头动作等故障。现场检查发现发电机冷却系统脱落变形，连接部位严重变形，机舱顶部圆孔盖板脱落。

1.1风机视频监控。

2019年8月15日04日，风机视频监控回放显示:06:047烟雾明显，047烟雾明显:07:41发电机驱动端有火光，041发电机驱动端有火光:07:50发电机发生爆炸

1.2现场外观检查。

（1）发电机驱动轴承和非驱动轴承集油箱装满油，排油口完全堵塞。驱动油为黑色，非驱动油为红色。

（2）发电机驱动端轴承外端盖有明显的高温痕迹，油漆层破裂脆化。大量黑色油脂附着在端盖内、外、壳体内壁、高速轴保护罩底部和底座表面。

（3）发电机非驱动端轴承内端盖下部有一小堆油，大量油沉淀到箱底，定转子绕组无明显异常

1.3风机运行维护检查。

(1)运行故障记录

2019年08月15日04:05:风机发电机驱动端轴承温度1秒钟平均值大于90度报警；48.:07:06风机发电机驱动端轴承温度大于95度，机组故障停机；:10:02风机机舱PCH振动传感器接点动作。

(2)发电机驱动端轴承温度变化

8月15日03日，发电机驱动端轴承温度:55开始出现明显的升温(此时51℃)，达到4℃:07温度升至95℃，在机组停止运转和爆炸后继续上升，4：上升到127℃的最高点。

（3）查询机组现场维护记录，最近的年度检查为2019年7月1日（45天后发电机故障），各检查项目签字确认。

1.4发电机拆卸检查。

(1)测量定转子对地绝缘电阻和直流电阻时，转子绝缘电阻过小，拆下集电环接线后测量正常。

（2）发电机驱动端轴承盖拆除后，腔内油脂较少，排油口积聚，高温碳化发黑；迷宫环全部发黑，摩擦痕迹明显；锁紧螺母开口槽变形明显，止回螺栓松动；轴承烧毁，保持架断裂；由于高温和挤压，内外圈滚道边缘隆起，滚道内发现早期剥落痕迹。

2.事故原因分析

2.1发电机闪爆原因分析。

驱动端轴承从机组故障停机前急升40℃、以及闪爆前的烟雾和驱动端的明火，以及闪爆后端盖附近大量未燃尽的黑色粘稠油脂有机物的判断(定转子绕组无异常)：发电机驱动端轴承故障后产生高温，导致油气化，气化油气进入发电机内腔。随着发电机内腔油气浓度的增加，内腔可燃物浓度达到爆炸浓度极限，并被轴承故障引起的明火引爆。

2.1润滑脂进入发电机腔体的原因分析。

（1）发电机轴承润滑脂由基础油、皂基和添加剂在高温下混合而成，基础油含量超过70%。随着润滑脂温度的升高，基础油的粘度降低，分子运动加快，基础油容易从结构骨架中沉淀甚至气化。但发电机两端轴承加油过多，集油箱充满油脂，轴承排油口完全堵塞，导致沉淀的油气无法排入排油口，油气只能排入轴承两个机械密封，部分通过机械密封进入发电机封闭内腔。

（2）该发电机的冷却方式为空气-空气冷却。发电机内部的高温空气借助冷却器顶部的风扇加速循环，并与带有外部空气的冷却铝管道进行热交换，以达到冷却发电机绕组的目的。这种冷却方式将在电机内腔形成一定的负压区[1]。

2.3分析了发电机轴承温度过高的原因。

(1)发电机轴承滚珠磨损严重，外圈滚道边缘隆起，内圈滚道内碾压痕迹明显，轴承高温干磨挤压后应引起边缘隆起，但早期剥落痕迹发现在滚道内，轴承和保持架磨损的初步分析是轴承高温的原因之一。

（2）与发电机非驱动端轴承及其集油箱的油脂相比，初步排除了驱动端轴承油脂过少的原因。

（3）查阅加油记录和近一个月轴承的日常运行温度（稳定在40℃至60℃之间），基本排除轴承加油过多的原因。

（4）风机发电机驱动端轴承接地碳刷完好，轴承有绝缘垫，基本排除轴承受轴电流电蚀损坏的原因。

（5）风力发电机组在故事发生前45天完成连轴器中间检查和扭矩检查，相关数据记录合格，稳定运行45天，基本排除轴对中间连轴器中间偏差损坏的原因。

3.暴露的其他问题

3.1轴承测温装置安装位置不合理，设计有缺陷。

该型号的发电机在轴承座和轴承外圈之间放置由绝缘材料制成的隔离垫片，发电机轴承的温度测量点设置在上述绝缘隔离垫片的外侧。根据研究所测试数据，无隔离垫片时测量的轴承温度高于隔离垫片时测量的温度20℃。从事故数据和拆卸分析可以看出，轴承高温烧毁，保持框架断裂，但机组闪爆后14分钟轴承实时温度数据达到最高温度，仅为127.79℃。可见，隔离垫片对温度测量元件的测量精度影响较大，温度测量精度不足，严重滞后。

3.2关键监测参数不足，影响设备提前发现的重要缺陷。

风力发电机组只在机舱上安装振动保护，未在发电机驱动端和非驱动端轴承上配置振动在线监测，未通过振动相关参数分析提前发现发电机轴承缺陷，也未通过设置发电机轴承进行振动保护。

4.防止类似事件重复发生的措施

4.1提高风机发电机轴承温度保护功能。

（1）增加发电机驱动端与非驱动端轴承之间的温差报警和停机判断。

（2）从设计上采用导热绝缘，防止发电机承载电流，减少轴承隔离垫对测温元件测量精度的不利影响，保证轴承温度测量的准确性和灵敏度。如果不能更改此项，应适当降低轴承温度保护停机值。

4.2增加发电机轴承振动的在线监测和轴承振动保护。

由于风力发电机组大面积分散布置和有机舱布置的特点，运行维护检查工作不像火力发电机组那样实现每班检查。目前，风力发电机组的检查频率多为3个月，发电机轴承的早期缺陷难以通过检查及时发现。建议增加发电机轴承振动的在线监测，通过后台大数据分析提前发现轴承缺陷，增加发电机轴承振动保护，防止轴承高温引起发电机闪电爆炸。

4.3加强风力发电机组设备的检查、定检、维护管理。

（1）根据各类发电机的特点，明确轴承加油的频率和量，确保轴承良好。同时，每次加油前后应清除轴承集油箱，保持轴承排油顺畅，防止油溢入发电机内腔。

(2)相关检查、定检的关键节点应采用照片或视频进行记录，防止弄虚作假。

(3)可规定每次发电机检查都需要进行轴承振动测量和听音，以便发现轴承缺陷。

4.4优化风力发电机组报警。

目前，大多数风力发电企业都设立了集中监控中心，集中风机多达数百台。频繁的报警必然会导致操作监督人员的精神疲劳。建议对设备报警进行分级处理，可实行分屏显示、分类报警等。

4结语

本文主要对双馈风力发电机闪爆事故进行调查，提出了防止发电机闪爆事故的具体措施，希望帮助风力发电行业更深入地了解双馈风力发电机闪爆的机制和危害，有效防止类似事故的发生。