二连倒塔原因初探

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1、....二连风场#7风机倒塔原因初探工程学是一门应用学科，是用数学和其他自然科学的原理来设计有用物体的进程.工程学的发展是和事故分不开的,从这个角度说,事故是财富.打开财富的钥匙,是找出引发事故的真正原因.遵从这一原则,我们分析一下二连#7风机倒塔原因.2014年2月28日18时33分二连风电场#7风机塔筒在1-2节联接处折断，断口在第一节塔筒上端，距法兰下平面10mm。#7风机倒塌前状态：有功1350kw，（90%负荷）风速10.0m/s。图1事故现场塔架是风力发电组的重要承载部件，它承受的载荷有塔架自重，机舱及风轮的重力载荷、风轮反作用力及风

2、力载荷、风轮的振动载荷、启动和停机的惯性力、偏航系统启动和制动的惯性力、阵风变化、塔影效应等，此外还要考虑正常工作时叶片突然断裂引起的故障载荷，叶片结冰而引起的振动载荷等。学习参考....风机运行中,对应每一种工况塔架的受力状态是不一样的，应力差别很大,最大应力所在区域不同。所以可以通过分析断裂位置来推断塔架断裂前的工作状态.1.塔架受力分析针对风机运行特点,在有限元分析中,我们把风机运行分成9个工况，分别分析各个工况下的塔架应力状态：表1风机运行的9个工况ⅠⅡⅢⅣⅤⅥⅦⅧⅨ额定发电额定发电+地震1额定发电+地震2切出风速极限风速故障停机额定发电

3、+叶片断，加力在上额定发电+叶片断一片，加力在中额定发电+叶片断，加力在下图29个工况的应力学习参考....表29个工况的最大应力工况编号Ⅰ正常Ⅱ地震1Ⅲ地震2Ⅳ切出Ⅴ极限Ⅵ故障Ⅶ上加力Ⅷ中加力Ⅸ下加力最大应力(MPa)156.4188.0175.5277.8108.3176.1150.9123304.8有限元分析结果表明，最危险工况是上叶片断裂时，加力向下,应力为304.8MPa,危险部位是第一节塔架上部。这种工况下塔架的应力有一个突变过程,当叶片发生断裂,风载荷突然卸载,塔架在弹性作用下,使主机迎风回弹,同时未断裂叶片的离心力及重力加速度对塔

4、架产生一个附加弯矩,塔架迎风面由拉应力变为压应力,而背风面的塔筒则由压应力变为拉应力。这种工况相当于一根头部有一重物的钢管被一根线拉弯,突然砍断拉线,钢管将倒向拉线的另一方.也就是塔架将迎风倒下。最大应力为何发生在第一节塔筒上部，由于叶片断裂引起的载荷变化时间极短,只有1-2秒,属于冲击载荷.塔筒压应力来不及完全释放,抵消一部分外界拉力,因此危险部位不在由基础法兰附近,而是向上转移,下图是叶片断裂后塔筒背风面应力示意图:学习参考....图3塔筒背风面应力示意图拉应力压应力最大拉应力应力﹣应力﹢由于叶片断裂引发塔架倒塌事故时有发生，下面看几个实例。

5、2010年2月1日3:18分，大唐左云风场43#风机在接近满发时无任何报警信息发生了倒塌，塔架从中、下段法兰连接处折断。主机随同塔筒上段和中段朝着主导风（向北偏西60度）方向倒塌，法兰盘脖颈距端部12mm处撕裂。此前，曾经对风机叶片主梁进行加强工作。倒塌前，变桨系统处于故障状态，曾发出桨叶1快速收桨太慢等多个报警。图4学习参考....2010年1月24日，通辽华能宝龙山风电场30号机组，发生飞车引发的火灾和倒塔事故。监控系统报“发电机超速，转速为2700转/分”(正常运行时应小于1700转/分)，高速轴刹车未能抱死刹车盘。随着转速的不断增大，高速

6、轴上的刹车盘摩擦产生大量热量，出现火花导致机舱着火。现场查看风机时，发现塔筒折断。见下图。图5事故现场 美国KlondikeIII風場 August29,2007叶片旋转过快导致风机倒塌。图6倒塌的风机2013-10-25-20:24吉林里程协和镇赉风场21#风机叶片折断。风速学习参考....12m/s，转速18.1prn，出力1500kw,第二节塔筒迎风面11m处出现皱褶，塔架倾斜20度。（风机厂家及叶片，新誉）图7变形的塔架下面是一段珍贵的录像。可以看到塔架倒塌全过程。这是丹麦奥尔胡斯市霍恩斯特一风力发电风机事故录像，2008年2月25日，惊

7、险一幕恰巧被丹麦新闻频道电视2台拍摄。我们可以清楚的看到，一片桨叶开裂0.3-0.6秒后，当另一桨叶转到下方，塔架上部出现扭曲，塔架出现裂纹，开始迎风倾斜，2—3秒，塔架落到地面。下面是塔筒倒塌瞬间的几个截图。图8学习参考....1(0.00s)2(0.15s)3(0.30s)4(0.45s塔筒开始倾斜)5(0.60s)6(0.75s)可以看到，塔筒在零点几秒中发生开裂，叶片断裂引起的载荷是极其危险的冲击载荷。这几起事故有两个共同特点塔架拦腰折断塔筒迎风倒地原因相同，都是桨叶断裂引发的。与有限元分析结果相吻合。可以初步判断，二连风机塔筒倒塌是由于

8、桨叶断裂引发的。纵向开裂的叶片2.断口分析从现场照片分析，断裂开始点位于落地塔筒的正上方。塔筒参与断裂的部位有螺栓、法兰及焊缝热影响区。