截至2020年底，全球累计风电装机743GW。中国的风电产业于2009年才正式起步，但截至2020年底已装机超过281GW。在十余年的风电场建设过程中，全球的风电机组如雨后春笋般拔地而起。风机在安装和运行过程中，也不可避免地出现了一些生产事故，本文结合相关案例，对风机事故做出经验和教训的总结，供行业内同仁参考。
01 施工建设
大件运输
风力发电设备的运输单元有不少超高、超宽、超长或超重的大型部件，在从设备制造工厂到项目现场的运输过程中，由于距离长、路况复杂，加上路、风、船、车、人等诸多原因，设备运输过程中仍然经常会发生各种各样的运输安全事故。
机舱、发电机
机舱是超重、超高件，风机设备厂家的机舱重量一般由百余吨到几百吨不等，部分厂家的发电机单独运输，重量和高度也都超过普通货物运输标准。
叶片
叶片一般由几十米到上百米长，需要的转弯半径比较大，且叶尖锋利，发生交通事故后容易造成二次伤害。叶片运输是风电设备运输中发生事故概率最高的。
塔筒
传统钢制塔筒超重超长，对道路坡度要求较高，是风电设备运输中难度最大的。
综合风电设备运输中的经验教训，造成运输事故的原因主要有对路况判断不足、超速和车辆本身原因等。因此，为了避免风电设备运输事故，一要运输单位在设备运输开始之前提交完整可行的路勘报告，需要运输车辆实车走完全程后提交；二是对司乘人员进行安全培训，重点对沿途可能出现运输风险的地点进行安全交底；三是对运输车辆进行摸底，切记发生因车辆本身故障如爆胎等造成风电设备损毁，对机舱、轮毂、发电机等需要严格绑扎的设备要仔细检查绑扎情况，避免运输过程中设备发生位移脱落。
吊装施工
风机吊装作业由于起重设备重量大、体积大，需要多台吊机协同配合，且对风速要求较高，再加上个别操作人员对安全认识不足，野蛮作业，因此国内外风电场在风机吊装过程中出现了多次典型安全事故。
人员操作
2019年11月，宁夏某风电场在吊装过程中，由于安装人员没有对履带起重机安全状态进行有效检查，司机野蛮操作，造成起重机副臂端头脱落，最终酿成5人死亡的较大生产安全责任事故。
吊具缺陷
2019年7月，宁夏某风电场在机舱吊装过程中，刚起吊20米左右，突然发生主机坠落。经联合调查组认定，此次事件的直接原因为机舱专用吊索具检查、使用不当，造成与机舱连接的一侧花篮螺栓首先脱扣，另一侧花篮螺栓拽脱，进而引发吊带钝器割裂，导致机舱从约20米高空坠落、主吊机械臂杆受损。
大风影响
2020年9月，某风电场，吊车正在进行三叶片轮毂安装作业，在提升至轮毂高度正准备开始对接机舱时，突然一阵大风刮过，顶端风机叶片瞬间失去重心下坠，叶片坠落过程中连带着吊车大臂一起折断。该事故的直接原因是瞬时风速过大造成失控。
程序不符
2010年8月，甘肃某风电场在安装过程中，由于业主要求的工期短，事故发生期间吊装作业采用24小时不间断进行，夜间作业采用探照灯进行照明。由于施工单位超强度工作，管理人员及施工人员时间太长人员劳累，思想麻痹大意，各段连接螺栓均未能100%力矩紧固，遇到大风天气塔筒晃动最终造成倒塔的事故发生。
基础松软
由于吊装作业区域风速高、吊装物件重，且吊车需要在负载下移动，所以吊装施工场地的平整、承载力也会成为影响吊车安全作业的关键要素。2010年8月，甘肃某风电场在雨季的机舱吊装作业时，吊车在向后移动中履带下陷而倾覆，造成人员重伤、吊车和机舱损毁的重大事故。后来施工单位制作了路基箱供吊车站位，永久地地解决了此问题。
施工安装过程中发生的事故经验教训告诉我们，要想最大限度地降低施工事故率，施工作业开始前的安全交底和培训必不可少，且需要一直贯彻在施工全过程中，对设备、机械和操作规程怀有敬畏之心，避免野蛮作业，严格安装操作规程操作，同时对相关工器具作业前仔细检查，对需要提前校定和检验保养的工具做好相关工作，方可有效避免相关事故。
02 运行维护中事故
倒塔
风力发电机组属于高耸的构筑物，头重脚轻是其与生俱来的特点。在我们统计的风电场重大事故中，倒塔事故占比超过三成，且此种事故对设备本身来讲是毁灭性的，不可修复。下面就几次典型的倒塔事故进行回顾和分析。
螺栓失效
2020年7月，河北某风电场11号风机发生倒塔事故。该机组为2MW，2011年1月投产，2014年11月26日出质保后由业主自主维护。塔筒由青岛某钢结构有限公司生产，由基础环和三节塔筒组成，高度65m。连接螺栓由上海某高强度螺栓有限公司制造，材质为42CrMoA，六角螺栓。该风机发生倒塔事故后，经金属专家现场对128颗断裂螺栓检查发现，其中有12颗螺栓存在疲劳失效情况，存在先断裂、承载力转移情况。经现场勘查，结合当时运行数据，未发现有转速异常情况，与主机厂家初步分析认为，本次事故因第一节与第二节塔筒连接螺栓断裂引发。
该事故暴露的问题：
1）设备技术管理不到位。风机第一节与第二节塔筒连接处M30螺栓设计选型按照载荷计算取扭矩下限，但未考虑实际风机地理位置及极端风况，对存在的安全隐患没有足够认知。
2）设备劣化分析不到位。该风机为主机厂家第一代产品，运行已经超过10年，该公司未能结合设备年限对设备进行劣化趋势分析，没能及时发现塔筒螺栓疲劳失效，最终导致风机倒塔事故。
天气原因
2020年1月，黑龙江某风电场29号850kW机组超速倒塔，塔筒及以上部件整体倒落至地面。该机组2006年10月30日并网，2009年3月28日出质保。检修人员未能辨识大风天气（约16m/s）工作的危险因素，盲目开展转速测试时，比例阀、逻辑阀卡涩，导致叶片开桨速度快而回桨速度慢，风电机组发生叶轮超速倒塔。
2006年8月10日，台风袭击了我国浙江沿海，正面袭击苍南霞关，最高风力19级，导致浙江苍南风电场28台风机倒了20台，整个风场几乎报废。该台风是1956年的第12号台风以后我国近年来遭遇的最大台风，最高风速：54m/s（最大十分钟平均风速）。
工程质量
基础失效：2008年4月，吉林某风电场850KW风机发生倒塔事故，其事故原因如下：
1）基础质量严重不合格，混凝土标号不够，砂石含土量超标，施工过程中振捣不够，出现离析；
2）为降低工程费用，业主对风机基础设计一再优化，混凝土量一再降低，且为强夯设计，存在安全隐患。
据了解，此批风机基础共计59台，已检测出存在问题的有24台，5台已出现诸如裂纹、倾斜等不同程度的现象。
联接失效：2010年2月，山西某风电场43#风机在经过240小时试运行验收后进入商业运营，但仅2个月就发生了倒塔事故，业主委托第三方公司对事故原因进行现场分析后发现：现场施工单位对螺栓力矩没有按照安装施工要求进行，塔筒连接螺栓大部分存在力矩不足甚至漏打现象。
机组飞车
2010年2月，宁夏某风电场发生飞车导致倒塔事故，原因是因为多次出现变桨电池和发电机故障信号，为避免影响设备可利用率，两故障信号被人为屏蔽。发电机故障扩大，保护系统动作后，因变桨电池已失效无法顺桨进行气动刹车，造成机组飞车，引发火灾和剧烈振动，最终塔架发生共振倒塔。
2019年4月，甘肃某风电场在进行风机定检工作时，一台风机塔筒倒塌，风机上6名检修工作人员跌落，致4人死亡，1人重伤，1人轻伤。事故原因为：
1）发现风机转动后，现场人员未有效进行收桨操作；
2）变桨在手动模式下（权限最高），风机超速后不执行紧急收桨；
3）风机在桨叶全开时持续空转，迅速加速进入超速状态，一只叶片无法承受过大的离心力而开裂，进而导致动力失衡，最终风机倒塔。
设备质量
叶片：2016年2月，河北某风电场发生因叶片质量导致的倒塔事故。事故的直接原因是叶片质量出现问题，在运行中开裂，气动不平衡，引起风机剧烈摇晃。由于叶片碰到塔筒，造成风机倒塔。在此过程中，风机3个叶片角度均未收桨，风机安全保护装置未起到作用。
齿轮箱：2018年7月，山东某风电场发生倒塔事故，分析原因发现，由于齿轮箱设计、制造问题，导致齿轮箱发生疲劳破坏，断裂碎块卡在行星轮和齿圈之间，进而导致齿轮箱发生极限破坏，机组在发电机空载状态下持续转动，变桨24V电源蓄电池性能缺失，变桨系统无法收桨，叶片粘贴部分存在质量问题，齿轮箱卡死瞬间解体并导致叶片损坏，失稳的齿轮箱和损坏的叶片（缠绕风轮）产生巨大的不平衡力，使塔筒产生极限载荷，并倒塌。
叶片断裂
，
质量问题
某风电场的一台风机在240测试过程中一根叶片折断。经调查组认定，现场机组无认证，叶片材料性能低于原设计，机组载荷超设计，未做疲劳试验，叶片制造存在质量问题，控制系统安全链存在问题。
2018年4月，河南某风电场发生叶片失效事故。机组在叶片失效前遭遇较为强烈阵风以及短时间内轮毂转速变化较大的情况，加大了机组叶片后缘UD载荷。由于叶片后缘UD区域本身存在轴向褶皱等制造问题，从而在褶皱等缺陷位置会率先发生疲劳损伤，进一步导致叶片开裂失效情况;同时腹板整体粘接质量缺陷问题，导致了腹板粘接失效，增加了叶片壳体分离的情况。综上所述，叶片本身结构质量问题是导致本次叶片失效的主要原因之一。
2020年5月4日，河南某风电场3号、8号、12号3台风机分别出现一支桨叶折断，断裂处在最大弦长处，其他两支正常。事故发生时平均风速13.4m/s，最大风速25.89m/s。经检查认定，叶片制造质量存在问题，叶片合模过程中腹板粘接出现空泡、缺胶、少加强筋等工艺质量缺陷，在长期运行过程中造成腹板支撑失效、叶片开裂变形，导致叶片结构强度不够。
雷击损伤
2017年10月，辽宁某风电场发生雷击造成的叶片损伤，经检查认定，雷击产生的叶片内部空气膨胀、冲击效应则造成了以雷击点为中心的腹板、后缘粘接区域的开裂现象。
2020年6月，山东某风电场遭受雷击伤害，叶片损伤。通过对雷击损伤叶片的现场勘查测试和风场勘察报告及叶片解剖报告的复核评估，基于风场工况追溯情况及叶片有明显的雷击损伤问题，表明雷击是本次叶片失效的直接原因。
某风电场发生雷击导致叶片失效事故，事故分析认为，叶根避雷线导线断开丢失是造成叶片叶根损伤的根本原因，直接原因是由于叶根避雷线丢失后，雷击电流无法正常传递至叶根，在叶根螺栓套位置形成击穿电压，导致叶根玻璃钢损伤分层。
机舱失火
2009年7月，内蒙古某风电场90#风机有9根塔筒和机舱连接螺栓严重变形无法更换，维修人员用电焊机在机舱内进行了15分钟的电焊作业，等作业全部完成人员撤出后不久即发生火灾，机舱全部烧毁。经调查组认定，维修人员在进行更换机舱与塔筒连接螺栓时违章作业造成机舱内易燃物起火，是本次事故的直接原因。
2009年2月，福建某风电场使用的36#进口风机发生机舱烧毁事故，经过综合判断，该设备起火原因为装设于机舱后侧的主变压器底座的后侧三相绝缘垫块污闪，造成变压器绕组接地，发展为相间、三相短路。短路没有被切除，电弧引燃机舱内可燃物造成火灾，最终导致机舱被烧毁。
2011年1月，河北某风电场风机厂家工程师在调试完成后需要把垃圾清理干净，由于机舱吊车未带电不能使用，工程师使用自备的带钢芯的绳子，将垃圾从吊装孔吊下，在绳子要达到地面与35KV架空集电线路处于平行位置时，突发阵风，由于没有加导向绳，大风将绳子刮到集电线路上，造成集电线路单相通过钢芯绳对风机设备放电，造成3名工程师死亡，风机设备半小时烧完。
03
结语
由于风电场事故对厂家、施工单位和业主都有负面影响，所以各方往往会对相关信息和真实原因进行保密或过滤。本文在撰写过程中主要参考了行业新闻信息，同时搜集到相关认证机构的分析报告，其信息和结论或有不妥之处，还望读者专家谅解。另外，本文只是节选生产事故进行探析，并不表明风机发生事故的普遍性。中国的风电产业发展迅猛，而且越来越成熟稳健，我们期待本文也能作为一声闹钟，给风机厂家和风电场的设计、施工和运维人员以温馨提醒，以减小类似事故的发生概率。
