風(fēng)電機(jī)組自動(dòng)消防系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)方案探究

　　摘要：首先對現(xiàn)役風(fēng)電機(jī)組自動(dòng)消防系統(tǒng)改造的必要性進(jìn)行了分析，然后提出了一種機(jī)艙大空間主動(dòng)式(含視頻安防聯(lián)動(dòng))+機(jī)艙/塔基柜內(nèi)被動(dòng)式+輪轂柜內(nèi)離線式自動(dòng)消防相結(jié)合的技改方案，參照國家標(biāo)準(zhǔn)對滅火介質(zhì)用量進(jìn)行了計(jì)算，旨在強(qiáng)化對風(fēng)電機(jī)組自動(dòng)消防系統(tǒng)改造方案的研究，推動(dòng)風(fēng)電行業(yè)健康快速發(fā)展。

　　關(guān)鍵詞：風(fēng)電機(jī)組;自動(dòng)消防;超細(xì)干粉;熱氣溶膠

　　0引言

　　據(jù)行業(yè)統(tǒng)計(jì)，截至2020年底，我國累計(jì)裝機(jī)容量達(dá)2.8億kW，2020年運(yùn)行超過5年的機(jī)組將超過累計(jì)裝機(jī)的50%。隨著新增裝機(jī)量的增加，現(xiàn)役機(jī)組安全可靠性及機(jī)組性能問題也逐漸凸顯出來。此外，由于風(fēng)機(jī)裝機(jī)時(shí)間早，其零部件逐漸磨損及老化，故障率不斷升高，火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)也逐步增大[1]。風(fēng)電機(jī)組火災(zāi)事故造成的損傷最大，產(chǎn)生的負(fù)面影響最多，是廣大業(yè)主和整機(jī)廠商均極力避免發(fā)生的一類惡性事故。早期風(fēng)力發(fā)電設(shè)備整機(jī)廠家，在設(shè)計(jì)制造階段幾乎沒有配套設(shè)計(jì)有效的自動(dòng)消防系統(tǒng)，這也是近些年風(fēng)機(jī)惡性火災(zāi)事故頻發(fā)的重要原因[2]。

　　風(fēng)電論文范例： 海上風(fēng)電安裝船的發(fā)展趨勢探討

　　近兩年，為預(yù)防風(fēng)電機(jī)組發(fā)生火災(zāi)事故，給新增裝機(jī)安裝自動(dòng)消防系統(tǒng)幾乎已成標(biāo)準(zhǔn)配置，老舊機(jī)組自動(dòng)消防系統(tǒng)技術(shù)改造也呈現(xiàn)日漸增多的趨勢，這充分符合風(fēng)力發(fā)電企業(yè)安全生產(chǎn)要求，故開展風(fēng)電機(jī)組自動(dòng)消防系統(tǒng)技術(shù)改造研究具有重大意義。

　　1風(fēng)電機(jī)組安裝自動(dòng)消防系統(tǒng)的必要性分析

　　2014年國家能源局下發(fā)的《防止電力生產(chǎn)事故的二十五項(xiàng)重點(diǎn)要求》(國能安全〔2014〕161號)[3]第2.11.11條款和《電力設(shè)備典型消防規(guī)程》(DL5027—2015)第13.3.5項(xiàng)條款均對風(fēng)電機(jī)組安裝自動(dòng)消防系統(tǒng)提出了一定要求。在《風(fēng)力發(fā)電機(jī)組防火技術(shù)規(guī)程》(CECS391—2014)中，對風(fēng)電機(jī)組自動(dòng)消防系統(tǒng)的防護(hù)單元、系統(tǒng)選型、裝置組件、設(shè)計(jì)施工、驗(yàn)收維護(hù)等進(jìn)行了全方位規(guī)定，對風(fēng)機(jī)自動(dòng)消防系統(tǒng)設(shè)計(jì)具有重要指導(dǎo)作用。風(fēng)電機(jī)組安裝自動(dòng)消防系統(tǒng)，當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，自動(dòng)消防系統(tǒng)啟動(dòng)后，可最大程度保證機(jī)組、人員安全，減少機(jī)組燒毀造成的經(jīng)濟(jì)損失。為遏制風(fēng)電機(jī)組重大/特大火災(zāi)事故的發(fā)生，及時(shí)將機(jī)艙內(nèi)火災(zāi)災(zāi)情消除，建議在風(fēng)電機(jī)組上安裝自動(dòng)滅火裝置。

　　2自動(dòng)消防系統(tǒng)技改方案介紹

　　風(fēng)電機(jī)組自動(dòng)消防系統(tǒng)的技術(shù)改造應(yīng)遵循經(jīng)濟(jì)實(shí)惠、高效可靠、實(shí)用性強(qiáng)的原則。本文對風(fēng)電機(jī)組自動(dòng)消防系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行了研究，對傳統(tǒng)的改造方案進(jìn)行了系統(tǒng)優(yōu)化，提出了機(jī)艙大空間采用主動(dòng)性自動(dòng)消防系統(tǒng)(含視頻安防聯(lián)動(dòng))、電氣柜內(nèi)采用被動(dòng)式自動(dòng)消防系統(tǒng)(S型熱氣溶膠)的設(shè)計(jì)方案。

　　2.1機(jī)艙大空間主動(dòng)式自動(dòng)消防系統(tǒng)

　　2.1.1機(jī)艙主動(dòng)式電啟動(dòng)消防控制邏輯

　　(1)系統(tǒng)預(yù)報(bào)警：火災(zāi)報(bào)警控制器處于“自動(dòng)”狀態(tài)下，當(dāng)3種探測器(感溫、感煙、火焰探測)的其中一種探測器觸發(fā)，火災(zāi)報(bào)警控制器將向升壓站集控室監(jiān)控界面發(fā)送報(bào)警信號，現(xiàn)場聲光報(bào)警器不亮，超細(xì)干粉不啟動(dòng)。與此同時(shí)，機(jī)艙內(nèi)360°云臺旋轉(zhuǎn)智能球形攝像機(jī)自動(dòng)聯(lián)動(dòng)消防報(bào)警系統(tǒng)，智能選取放大報(bào)警界面，展示機(jī)艙著火點(diǎn)著火情況，以便值班人員判斷火情。

　　(2)系統(tǒng)動(dòng)作：火災(zāi)報(bào)警控制器處于“自動(dòng)”狀態(tài)時(shí)，當(dāng)3種探測器(感溫、感煙、火焰探測)的兩種探測器觸發(fā)，現(xiàn)場聲光報(bào)警器響亮，啟動(dòng)延時(shí)燈亮，延時(shí)30s后，火災(zāi)報(bào)警控制器將啟動(dòng)機(jī)艙內(nèi)的超細(xì)干粉滅火裝置進(jìn)行滅火，火災(zāi)報(bào)警控制器將啟動(dòng)反饋信號給中控室監(jiān)控平臺。

　　(3)系統(tǒng)手動(dòng)控制：氣體釋放報(bào)警器和緊急啟停按鈕均具有手/自動(dòng)轉(zhuǎn)換功能以及啟動(dòng)/停止功能，當(dāng)有操作人員進(jìn)入機(jī)艙進(jìn)行維護(hù)作業(yè)時(shí)，要求將消防系統(tǒng)調(diào)到手動(dòng)控制模式，即操作人員發(fā)現(xiàn)火情時(shí)可手動(dòng)啟動(dòng)機(jī)艙內(nèi)的消防系統(tǒng)，火災(zāi)報(bào)警控制器接收到緊急啟動(dòng)信號后，系統(tǒng)延時(shí)30s啟動(dòng)滅火裝置進(jìn)行滅火;在此時(shí)間段內(nèi)如確認(rèn)為誤操作，可通過緊急啟停按鈕終止啟動(dòng)。手動(dòng)啟動(dòng)滅火裝置后，火災(zāi)報(bào)警控制器同時(shí)會釋放啟動(dòng)反饋信號給中控室監(jiān)控平臺。報(bào)警控制器在手動(dòng)狀態(tài)下，任何回路被觸發(fā)，不會啟動(dòng)滅火裝置，現(xiàn)場可通過啟停按鈕進(jìn)行啟動(dòng)/停止操作，中控室監(jiān)控平臺會接收報(bào)警信息。(4)遠(yuǎn)程啟動(dòng)：中控室監(jiān)控平臺可遠(yuǎn)程啟動(dòng)超細(xì)干粉滅火裝置滅火。

　　(5)聯(lián)動(dòng)控制要求：1)機(jī)艙自動(dòng)消防系統(tǒng)具有在任意兩種火災(zāi)探測器報(bào)警觸發(fā)后實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)停機(jī)功能。2)機(jī)艙自動(dòng)消防系統(tǒng)具有在任意兩種火災(zāi)探測器報(bào)警觸發(fā)后立即關(guān)閉機(jī)艙內(nèi)齒輪箱散熱風(fēng)扇、發(fā)電機(jī)散熱風(fēng)扇的功能，防止自動(dòng)滅火裝置噴放后滅火介質(zhì)被風(fēng)扇吸至機(jī)艙外或干變室內(nèi)。3)視頻安防聯(lián)動(dòng)功能：360°云臺旋轉(zhuǎn)智能球形攝像機(jī)與消防控制系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)，自動(dòng)消防系統(tǒng)報(bào)警時(shí)可以智能選取放大著火點(diǎn)界面。

　　2.1.2機(jī)艙超細(xì)干粉自啟動(dòng)消防控制邏輯

　　機(jī)艙每具超細(xì)干粉自帶感溫磁發(fā)電裝置和熱敏線，若感溫磁發(fā)電元件周圍環(huán)境溫度達(dá)到93℃或熱敏線溫度達(dá)到175℃，超細(xì)干粉將自行噴放滅火。其自啟反饋信號通過火災(zāi)報(bào)警控制器反饋至中控室集中監(jiān)控系統(tǒng)，告知監(jiān)盤人員艙內(nèi)起火。

　　2.2電氣柜內(nèi)被動(dòng)式自動(dòng)消防系統(tǒng)

　　2.2.1機(jī)艙/塔基電氣柜內(nèi)熱氣溶膠消防控制邏輯

　　與機(jī)艙超細(xì)干粉電啟動(dòng)控制邏輯不同，考慮到各電氣柜內(nèi)為封閉的獨(dú)立防火分區(qū)，一旦電氣柜內(nèi)發(fā)生火災(zāi)，溫度上升極快，故從經(jīng)濟(jì)、成本角度考慮，電氣柜內(nèi)未安裝感溫、感煙探測器，采用被動(dòng)式滅火系統(tǒng)。每個(gè)封閉的防火分區(qū)內(nèi)的熱氣溶膠自帶感溫磁發(fā)電裝置和熱敏線，若感溫磁發(fā)電元件周圍環(huán)境溫度達(dá)到93℃或熱敏線溫度達(dá)到175℃，防火分區(qū)內(nèi)的熱氣溶膠將自行噴放滅火，其噴放信號反饋至中控室集中監(jiān)控系統(tǒng)，告知監(jiān)盤人員電氣柜內(nèi)熱氣溶膠已噴放滅火。

　　2.2.2輪轂電氣柜內(nèi)離線式自動(dòng)消防系統(tǒng)消防控制邏輯

　　考慮到輪轂電氣柜為旋轉(zhuǎn)部件，從運(yùn)行安全可靠性角度考慮，輪轂電氣柜內(nèi)安裝離線式一體式微型熱氣溶膠滅火裝置，若感溫磁發(fā)電裝置檢測溫度達(dá)到93℃，輪轂電氣柜內(nèi)熱氣溶膠噴放，進(jìn)行全淹沒式滅火。

　　3滅火介質(zhì)設(shè)計(jì)用量計(jì)算

　　本文以國外某進(jìn)口型號風(fēng)電機(jī)組為例，進(jìn)行滅火介質(zhì)設(shè)計(jì)用量計(jì)算。

　　3.1機(jī)艙超細(xì)干粉計(jì)算

　　機(jī)艙大空間超細(xì)干粉全淹沒滅火劑用量參照《干粉滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50347—2004)第3.2.2條進(jìn)行計(jì)算：m=K1×VV=Vv-Vg+Vz式中：m為干粉設(shè)計(jì)用量(kg);K1為滅火劑設(shè)計(jì)濃度(kg/m3)，取型式試驗(yàn)報(bào)告中滅火密度的1.3倍，超細(xì)干粉型式試驗(yàn)報(bào)告中滅火密度為130g/m3;V為機(jī)艙凈容積(m3);Vv為防護(hù)區(qū)總?cè)莘e(m3);Vg為防護(hù)區(qū)內(nèi)不燃燒體和難燃燒體的總體積(m3);Vz為不能切斷的通風(fēng)系統(tǒng)的附加體積(m3)。

　　代入具體參數(shù)，得：m=1.3×0.13×(130.5-45+4)=15.1255kg因每具超細(xì)干粉不得大于5kg，故采用4具5kg的FFX-ACF型風(fēng)電機(jī)組專用的超細(xì)干粉，分別懸掛安裝在機(jī)艙的低速軸上方、齒輪箱上方、高速軸聯(lián)軸器上方、發(fā)電機(jī)集電環(huán)上方，便可保證機(jī)艙內(nèi)的全淹沒設(shè)計(jì)濃度。

　　3.2熱氣溶膠計(jì)算

　　根據(jù)《氣體滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50370—2005)第2.5.9條，熱氣溶膠設(shè)計(jì)用量按下式計(jì)算：W=C2×Kv×V式中：W為滅火設(shè)計(jì)用量;C2為滅火設(shè)計(jì)濃度(kg/m3)，本例計(jì)算統(tǒng)一取130g/m3;Kv為容積修正系數(shù)，Kv=1.0;V為防護(hù)區(qū)凈容積(m3)，V<500m3。根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際測量的風(fēng)機(jī)內(nèi)各電氣柜的體積，按每一個(gè)封閉空間為一個(gè)獨(dú)立的防火分區(qū)計(jì)算。

　　4結(jié)語

　　風(fēng)電機(jī)組發(fā)生火災(zāi)事故造成的損失是難以估量的，并且傳統(tǒng)的消防設(shè)施很難有效撲救，故開展風(fēng)電機(jī)組自動(dòng)消防系統(tǒng)研究具有重要意義。本文針對風(fēng)電機(jī)組自動(dòng)消防系統(tǒng)，提出了機(jī)艙大空間主動(dòng)式自動(dòng)消防+電氣柜內(nèi)被動(dòng)式消防系統(tǒng)相結(jié)合的改造方案，希望對廣大風(fēng)電從業(yè)者有一定的借鑒、指引作用。

　　[參考文獻(xiàn)]

　　[1]沈華龍.風(fēng)力發(fā)電機(jī)組被動(dòng)式自動(dòng)消防系統(tǒng)改造[J].工業(yè)技術(shù)創(chuàng)新，2018，5(5)：59-62.

　　[2]萬井江.V90風(fēng)電機(jī)組自動(dòng)消防系統(tǒng)研究與應(yīng)用[D].廣州：華南理工大學(xué)，2017.

　　[3]國家能源局.防止電力生產(chǎn)事故的二十五項(xiàng)重點(diǎn)要求：國能安全〔2014〕161號[A].

　　作者：孫樂場刁書廣張文林

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