风力发电机组加装自动消防装置方案探究
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摘要：风力发电机组火灾报警与自动消防装置至关重要，加装自动消防系统能够大幅度降低风电场火灾事故的发生率，提高风电机组的安全系数，是保证风力发电机组安全稳定运行的重要条件。近年来，隨着风力发电机组装机容量的不断增加，以及风电行业、企业标准的日趋完善，风力发电机组火灾报警与自动消防装置成为风场投入运行的必要条件。
关键词：风力发电机组;自动消防装置;方案
1 风机的火灾特点
风机发生的火灾有以下六大特点：（1）火灾隐患部位多。控制柜、刹车盘、齿轮箱等都是易引发火灾的部件。（2）可燃烧物种类多。风机使用了很多可燃烧物，如电气元器件、润滑油、玻璃钢等，它们集中于狭小的机舱空间内。（3）风机通风换气迅速，火焰蔓延速度快。一旦发生火灾，火势将快速蔓延至整个风机。（4）风机设备价值高，一旦发生火灾，经济损失巨大。经济损失不仅包括风机近千万元的直接损失，而且包括长时间无法并网发电导致的间接损失。（5）易引发次生火灾。叶片和机舱内的火灾残片会掉落在机组周围的大片区域，这对附近其他建筑物、森林和草原等都是巨大的火灾威胁。（6）火灾扑救难度大。风机大多数位于偏远的丘陵和近海等，这些地方的消防力量严重不足，消防人员一般难以快速到达火灾事故现场。即使及时赶到现场，现有消防救援技术也难于处理近90 m高空的风机火灾。因此，对于风机火灾，必须防范于未然，充分借助自动消防系统的早期发现和扑灭。
2 风力发电机组加装自动消防装置方案
2.1灭火介质及火灾探测装置选择
灭火介质的选择直接影响了灭火效果，而火灾探测装置的选择直接影响了火灾报警的灵敏度、准确度。对于不同风力发电机组的隐患部位，其灭火介质及火灾探测装置的选择也存在区别，同时灭火介质的选择应满足风力发电机组的运行状态（温度、湿度等外部条件）。目前市场上风机常用的灭火装置有干粉灭火装置、热气溶胶灭火装置、气体灭火装置（二氧化碳、七氟丙烷）。本次加装自动消防装置的风力发电机组为低温型风力发电机组，其工作温度为 -30 ～ 45℃，生存温度为 -40 ～ +50℃。为节约加装费用并根据现行《风力发电机组防火技术规程》，本次加装自动消防系统的风力发电机组选择的灭火介质：机舱内及塔架底部选择超细干粉灭火装置;各类电器柜选择热气溶胶灭火装置。火灾探测装置的选型为：机舱、各类电器柜及塔架底部设备层选择吸气式感烟探测器;塔架及竖向电缆桥架选择缆式线型感温火灾探测器。
2.2 风力发电机组自动消防系统的技术创新
具体而言，风力发电机组自动消防系统的技术创新主要体现在以下几个方面：（ 1 ）自动消防系统检测装置、灭火装置和信号反馈相互联动，即检测装置检测到火灾信号触发灭火装置，灭火装置触发后向风机控制系统提供反馈信号。（ 2 ）系统采用无源探测方式，相比传统的火灾报警控制部件，具有低成本、易安装的优点，能够大大提高灭火装置的可靠性，避免电控报警装置的误触发。（ 3 ）系统采用“点对点”灭火，探测反应时间短，有效减少了火灾带来的经济损失。因此，自动消防系统不仅提高了系统灭火的自动性能，而且对于降低火灾所带来的经济损失具有十分重要的现实意义。（ 4 ）该系统最显著的创新点在于无需电源，这样一来，系统在运行过程中不受电磁、湿热、粉尘等干扰和振动冲击的影响，不因油污、灰尘、烟的影响导致检测功能的减弱或误触发，对各类电气设备的保护更加安全可靠。（ 5 ）系统所采用的灭火介质为超细干粉，更加环保，不会对机组设备造成二次污染，也避免了对环境和大气层造成破坏，符合绿色环保的设计理念。
2.3机舱灭火原理及安装方案
机舱前端采用并联方式安装两个超细干粉灭火装置，利用特制支架将其固定在机舱底座，超细干粉灭火装置针对于机舱内全部的设备进行全淹没自动灭火保护。在灭火信号发出延时 30s 后，所有干粉装置同时进行喷放，达到灭火效果，防止火复燃。当干粉灭火装置接到释放信号时，装置内气体活化剂被激活，壳内气体迅速膨胀，内部压力瞬间增大，将喷嘴薄膜冲破，灭火干粉向机舱内喷射并迅速向四周弥漫，形成全淹没灭火状态。
2.4联动功能概述
首先需要根据风力发电机组中存在消防隐患的位置， 分别安装不同类型的消防探测传感器， 每个探测器报警通道分别对应不同的区域， 在视频监控摄像头中预先设置多个监控角度， 逐个对应这些消防监控区域。 这部分联动控制一般由单独的控制器来实现， 独立于风机控制系统， 以确保在机组程序未运行时也能实现。其次在无人运维或突发情况下， 一旦消防系统检测到报警信号， 并根据传感器反馈回处理器的信号通道来确定报警区域， 一方面传递信号给风机控制器， 根据报警级别实现停机保护和机组状态报警提示; 另一方面下发指令给对应的视频监控摄像头， 根据预先设置的对应监控位置， 及时调整球型摄像头与监控画面， 进行对焦识别分析并自动录像， 快速准确掌握现场情况。最后在消防系统触发一级预报警期间， 监控画面调整到位， 若监控人员观测判断即将出现火灾，则可在二级火灾报警触发及灭火动作之前， 手动远程触发灭火装置， 提前扑灭隐患; 否则待二级火灾报警自动触发后， 灭火装置将延时动作， 扑灭火灾， 而视频系统能够提前到位调整画面， 并在第一时间发现火警点， 有助于协助火灾扑灭和后续事故的分析。
2.4控制柜内灭火原理及安装方案
控制柜内使用热气溶胶灭火装置，安装在机舱柜、塔底柜、变频器柜内。根据柜内体积大小配备不同数量和大小的灭火装置，热气溶胶装置自带无源感温启动装置，温度达到设定值时会自动触发释放灭火，并可通过信号线向主控系统反馈告警信号。热气溶胶装置启动时向防护区域喷出灰色雾状混合物，由于灰色雾状混合物中的灭火颗粒具有极大的比表面积，能淹灭燃烧自由基，并能起到隔绝燃烧所需氧气的作用，火焰在连续的物理、化学作用下很快被扑灭。
2.5火灾探测系统
风力发电机组机舱内安装一套专用感烟探测和感温探测装置。探测器分散布置在液压站、偏航电机、刹车盘和发电机火灾易发重点部位，实现全机舱范围内火灾的早期探测。感烟探测器和感温探测器可根据监测数据分为不同的报警级别，当现场环境参数达到预先设定的报警级别时，即发出相应的警报，并自动进行灭火剂的释放，完成机舱内的灭火。
2.6塔底灭火原理及安装方案
塔底平台采用并联方式安装两个超细干粉灭火装置，利用特制支架将其固定在塔底平台下方电缆支架处。灭火原理与机舱灭火原理一致。
2.7自动灭火装置
所有灭火装置均不依赖外部电源，做到独立检测和灭火，当风电机组停电时，仍能独立运行。同时为了防止误喷，塔筒进门处必须有消防系统手自动转换开关，有维护人员时可切换到手动模式，此时灭火装置不能喷射，但不能影响报警系统的报警（机舱上同样设置，且有优先权）。
结语
为风力发电机组加装自动消防装置，将切实提高风力发电机组运行的安全系数，同时也为风电企业安全稳定运行提供强有力的保障。今后，随着风电行业的不断发展，风力发电机组自动消防系统将日趋成熟。
参考文献
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