风力发电机组自动消防系统设计技术探究

张亚洲

（华能哈密风力发电有限公司，新疆 哈密 839000）

摘要：风电行业的快速发展，是社会及经济可持续发展的重要保障之一，而风力发电机组的安全稳定运行，是确保其应用价值的重要前提。现分析风力发电机组自动消防系统设计的技术原理，并在此基础上，阐述风力发电机组自动消防系统设计的技术创新和技术价值，旨在强化对风力发电机组自动消防系统设计的研究，推动风电行业又好又快发展。

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关键词 ：风力发电机组；自动消防系统；设计；技术

0引言

随着风电行业的迅猛发展，风力发电机组装机量逐年增加，火灾事故时有发生。火灾本身不仅会给风力发电机组带来毁灭性的破坏，而且如果引燃机组附近的草场或者林场，将会带来更大的社会危害。针对风力发电机组火灾的特点，开发出适合风力发电机组自动检测、自动灭火的消防系统，能提高风力发电机组的安全性能。

根据火灾事故统计，风力发电机组机舱内控制柜、电容柜、发电机、加热器、刹车系统等存在火灾隐患。同时部分电气设备存在一定的故障率，容易引起局部过热，最终可能导致火灾事故。风力发电机组所处环境恶劣，采用有源检测设备可靠性较差，很难对火灾进行实时监测。多数风力发电机组安装在山区、丘陵等偏远地区，一旦发生火灾消防车辆及人员无法及时到达现场。

基于上述问题，根据风力发电机组的特殊性，本文旨在开发一套完备的风力发电机组自动消防系统，以保障风力发电机组运行的安全稳定。

1风力发电机组自动消防系统的技术原理

图1为风力发电机组自动消防系统的机舱安装效果图，其采用无源方式进行探测并自动启动灭火装置，装置启动后输出一组无源数字量反馈信号给风机控制系统。

按照机组布局，将消防保护区域划分为机舱和控制柜两个部分。机舱重点隐患部位的设备有制动系统、齿轮箱油泵电机、发电机等，针对这些隐患设备采用一对一方式进行防护，控制柜采用全淹没方式进行防护。需要特别注意的是，柜内部安装具有复杂性、系统性，强调安装的有效性，在控制柜中安装好自动消防系统尤为重要。当出现火情时，温度达到探测装置设定的温度或者探测到明火，无源自启动探测装置触发，并启动灭火装置，灭火介质经输送管道从喷嘴喷出灭火。在灭火装置启动后，向风机控制系统提供数字量信号，提示灭火装置已启动灭火。

2风力发电机组自动消防系统的技术创新

本文所研究的风力发电机组自动消防系统，具备自动检测火灾及自动灭火功能，能够提高风力发电机组的安全性，避免因为火灾而给风力发电机组造成的损坏。风力发电机组自动消防系统的技术创新体现为自动性能更加优越，且系统采用了无源探测方式、“点对点”灭火，在很大程度上提高了系统的实用性和有效性。因此，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。

3风力发电机组自动消防系统的技术价值

针对风力发电机组火灾的特点，国内外各风机厂家采取了不同的消防技术方案，主要差别体现在灭火介质及火灾检测装置等方面。因此，本文通过对比分析，进一步阐述风力发电机组自动消防系统的技术价值。

风力发电机组自动消防系统的灭火介质主要有二氧化碳、七氟丙烷、超细干粉和Novec 1230D等，而灭火介质的选择直接影响了灭火效果。现将各灭火介质性能对比如下：

3.1二氧化碳

灭火机理为二氧化碳在高压或低温下被液化，喷放时气体体积急剧膨胀，同时吸收大量的热，可降低灭火现场或保护区内的温度，并通过高浓度的二氧化碳气体稀释被保护空间的氧气含量，达到窒息灭火的效果。其优点在于灭火时不污染火场环境，对保护区内的被保护物不产生腐蚀和破坏作用，不仅可以扑救固体、液体、气体火灾，在高浓度下还能扑救固态金属火灾。缺点为灭火浓度高，灭火级别低，宜在相对密闭的空间使用，抗复燃能力差。

3.2七氟丙烷

灭火机理是通过灭火剂的热分解产生含氟的自由基，与燃烧反应过程中产生支链反应的H-、OH-、O-活性自由基发生气相作用，从而抑制燃烧过程中的化学反应来实施灭火。其优点是七氟丙烷具有良好的灭火效率，灭火速度较快、效果好，灭火浓度低。缺点为由于七氟丙烷灭火剂的沸点相对较高，用于环境温度较低场所应慎重；七氟丙烷只适用于全淹没灭火系统；在灭火现场的高温下会形成氢氟酸，对皮肤、精密仪器等有强烈的酸蚀作用。

3.3超细干粉

灭火机理是实现被保护物与空气的隔绝，阻断再次燃烧所需的氧气，以物理方式防止复燃。超细干粉与燃烧物火焰接触，产生化学反应切断燃烧链，实现对火焰的扑灭；超细粉体晶体与灼烧物质表面接触发生化学反应，形成玻璃状覆盖层，将固体表面与周围空气的氧隔开，使燃烧窒息；超细粉体灭火剂在高温下发生分解反应吸收部分热量，起到冷却作用。其优点是超细干粉比普通干粉细，灭火效率高，无毒无害，具有良好的流动性和绝缘性，应用范围广。缺点为系统触发后产生残留物，需人工清理。

3.4Novec 1230D

灭火机理为去除火灾现场热量。释放后，Novec 1230D与空气形成气态混合物，吸收大量的热量。Novec 1230D灭火剂具有灭火浓度低、效率高、无腐蚀、绝缘性强等优点。缺点为此灭火剂适用于密闭环境，而且须有压存储。

4结语

风力发电机组的机舱距离地面较高，且无人值守，大多数风机位于偏远地区。如机组发生火灾，采取传统消防方式很难及时消灭火灾，如火灾不能得到有效控制，将导致叶轮和机舱损毁，除需更换新机组外，还将造成发电量的损失。采用风力发电机组自动消防系统具有成本低廉、稳定可靠、安全性能高等优点，如机组配备此系统，能够及时消除火灾隐患，避免出现财产损失，提高风力发电机组的市场竞争能力。

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参考文献］

［1］秦希雯.海上双馈型风力发电机组自动消防机器人系统设计［D］.华北电力大学，2014.

［2］寻征轩.自动消防系统在风力发电机组中的应用［J］.上海机电学院学报，2010（1）.

收稿日期：2015-08-11

作者简介：张亚洲（1974—），男，山西芮城人，工程师，研究方向：火电及风电热能动力。