風(fēng)電機(jī)組通風(fēng)排煙防火技術(shù)改造

文 | 付彥海 李曉雪

風(fēng)電機(jī)組通風(fēng)排煙防火技術(shù)改造

文 | 付彥海 李曉雪

風(fēng)電能源產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，風(fēng)電機(jī)組的分布廣泛，地理位置、氣候條件差異很大，沿海地區(qū)空氣濕度大、鹽霧重、高溫時(shí)間長(zhǎng)。風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行的環(huán)境溫度一般不超過(guò)40℃，且持續(xù)時(shí)間不長(zhǎng)。但因機(jī)艙、塔筒內(nèi)空間狹小，相對(duì)密閉，設(shè)備運(yùn)行環(huán)境惡劣，存在一定的安全隱患。本文以上海電氣生產(chǎn)的W2000N－93－80型風(fēng)電機(jī)組為基礎(chǔ)進(jìn)行通風(fēng)、排煙、消防的技改工作。

現(xiàn)有風(fēng)電機(jī)組運(yùn)營(yíng)中存在的問(wèn)題

一、內(nèi)部運(yùn)行環(huán)境惡劣

在高溫、潮濕、振動(dòng)環(huán)境中設(shè)備運(yùn)行環(huán)境比較惡劣。電纜、母排過(guò)熱老化絕緣降低，電氣原件過(guò)熱老化、信號(hào)誤動(dòng)，油脂劣化、潤(rùn)滑不好，電動(dòng)轉(zhuǎn)機(jī)過(guò)熱、出力下降，轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械潤(rùn)滑不良，磨損振動(dòng)加大、IGBT過(guò)熱燒毀等各種不良影響。

二、風(fēng)電機(jī)組現(xiàn)有通風(fēng)狀況

W2000N－93－80型風(fēng)電機(jī)組發(fā)電機(jī)冷卻系統(tǒng)由空－空冷卻器組成，發(fā)電機(jī)運(yùn)行產(chǎn)生的熱量經(jīng)空氣環(huán)管路帶出，經(jīng)空－空冷卻器與環(huán)境中流動(dòng)的空氣換熱。W2000N－93－80型風(fēng)電機(jī)組的進(jìn)、出氣口均設(shè)計(jì)在機(jī)艙外面。塔底通風(fēng)通過(guò)在塔筒門(mén)上面預(yù)留一個(gè)向外排風(fēng)的風(fēng)電機(jī)組。塔筒內(nèi)排風(fēng)效果不理想，機(jī)艙內(nèi)沒(méi)有良好的通風(fēng)，所以在高溫天氣，風(fēng)電機(jī)組設(shè)備的工作環(huán)境比較惡劣，出現(xiàn)電氣原件老化，控制系統(tǒng)死機(jī)現(xiàn)象。

三、防火重點(diǎn)部位與火災(zāi)危害

風(fēng)電機(jī)組按整體的結(jié)構(gòu)來(lái)分，可分為葉輪、機(jī)艙、塔筒和控制系統(tǒng)四個(gè)組成部分。葉輪部分由葉片、整流罩、輪轂、電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)和控制系統(tǒng)組成，其火患的原因多為雷擊、電動(dòng)機(jī)過(guò)負(fù)荷、控制系統(tǒng)過(guò)熱老化等原因。機(jī)艙部分由發(fā)電機(jī)、傳動(dòng)鏈、潤(rùn)滑系統(tǒng)、剎車(chē)系統(tǒng)、偏航系統(tǒng)、電纜、控制柜等組成，其火患的原因多為高溫運(yùn)行、通風(fēng)不良、過(guò)熱老化、油脂泄漏、高速制動(dòng)和極端天氣等；塔筒部分由電力電纜、控制電纜、爬梯組成；塔底部分由變頻柜、控制柜、小型變壓器等組成，其火患的原因多為通風(fēng)不良、電氣元件過(guò)熱老化等。

風(fēng)電機(jī)組上采用的可燃材料包括各類(lèi)潤(rùn)滑油脂、液壓油、橡膠制品、電線(xiàn)電纜、電氣原件、油漆等，這些化工產(chǎn)品在燃燒或高溫環(huán)境中能熱解出有毒氣體或煙霧，常見(jiàn)的毒氣有一氧化碳、二氧化碳、氯化氫、氰酸、硫化氫、二氧化硫等，對(duì)塔內(nèi)工作人員造成致命的傷害。

技術(shù)改造方案

一、通風(fēng)系統(tǒng)

風(fēng)電機(jī)組內(nèi)部設(shè)備原件的設(shè)計(jì)工作環(huán)境要求為，工作溫度為?30℃－+40℃，生存溫度為?40℃－+50℃，相對(duì)濕度最大為100%。本文通風(fēng)改造利用塔筒的風(fēng)道效應(yīng)，以塔底進(jìn)風(fēng)—塔筒通風(fēng)—機(jī)艙排風(fēng)為路徑設(shè)置風(fēng)電機(jī)組的通風(fēng)系統(tǒng)。本通風(fēng)系統(tǒng)在機(jī)艙設(shè)置排風(fēng)設(shè)備，在塔底設(shè)置送風(fēng)設(shè)備。

排風(fēng)設(shè)備采用按溫度分級(jí)強(qiáng)化排風(fēng)的方法，第一級(jí)在+40℃以下，利用風(fēng)電機(jī)組原有的機(jī)艙環(huán)境進(jìn)行排風(fēng)，當(dāng)溫度上升至+40℃以上時(shí)啟動(dòng)改造設(shè)置的排煙風(fēng)電機(jī)組進(jìn)行聯(lián)合排風(fēng)。其溫度參數(shù)為機(jī)艙、各節(jié)塔筒、塔底各測(cè)量溫度數(shù)值的最大值。

送風(fēng)設(shè)備，在風(fēng)電機(jī)組塔筒門(mén)下面進(jìn)行開(kāi)孔，裝高1.1.5kW的軸流風(fēng)電機(jī)組和加裝風(fēng)道進(jìn)行送風(fēng)，要求風(fēng)道必須通至基礎(chǔ)環(huán)的最下面，以達(dá)到全面通風(fēng)冷卻的效果。

二、排煙系統(tǒng)

負(fù)壓機(jī)械排煙方式是利用排煙機(jī)把著火空間中產(chǎn)生的煙氣通過(guò)排煙口排到室外的排煙方式。在火災(zāi)發(fā)展初期，這種排煙方式能使著火空間內(nèi)壓力下降，造成負(fù)壓，煙氣不會(huì)像其它區(qū)域擴(kuò)散。另外排煙機(jī)要求能承受高溫?zé)煔猓疫€需要設(shè)防火閥，在超溫時(shí)自動(dòng)關(guān)閉停止排煙。

按風(fēng)電機(jī)組的結(jié)構(gòu)型式，采用分區(qū)排煙，將排煙系統(tǒng)分成機(jī)艙區(qū)和塔底區(qū)兩個(gè)區(qū)域，機(jī)艙區(qū)與塔底區(qū)分別設(shè)置獨(dú)立的排煙風(fēng)電機(jī)組。W2000N－93－80型風(fēng)電機(jī)組機(jī)艙規(guī)格為13.6m×4.7m×4.6m，面積為63.92m2。機(jī)艙區(qū)借助原發(fā)電機(jī)的出風(fēng)風(fēng)口，設(shè)置風(fēng)道三通，用支架將排煙風(fēng)電機(jī)組固定，電源使用機(jī)艙動(dòng)力電源，控制及通信模塊設(shè)置于主控柜內(nèi)。最小排煙量為13.6×4.7×60=3835.2m3/ h。

塔底區(qū)借肋原塔筒門(mén)上方的通風(fēng)機(jī)位置和電源，控制及通信模塊設(shè)置與塔底控制柜內(nèi)。塔筒直徑為4.2m，最小排煙量為3.14×2.12×60=830.84 m3/ h。風(fēng)電機(jī)組測(cè)試符合GB50045－95消防規(guī)范測(cè)試要求。所選風(fēng)電機(jī)組參數(shù)見(jiàn)表 1。

三、報(bào)警消防系統(tǒng)

火災(zāi)自動(dòng)探測(cè)裝置的選擇原則，（1）少量的煙霧可能被大量的空氣稀釋?zhuān)瑧?yīng)選用高靈敏度的感煙探測(cè)器；（2）空間狹小易形成熱屏障效應(yīng)及設(shè)備、線(xiàn)纜的阻擋，探測(cè)器設(shè)置的位置要適當(dāng)、要多點(diǎn)布置；（3）電氣設(shè)備控制柜等裝置密閉性強(qiáng)，柜內(nèi)應(yīng)單獨(dú)設(shè)置；（4）電纜火災(zāi)初期發(fā)熱量和發(fā)煙量少，宜采用纜式線(xiàn)型感溫探測(cè)器。

結(jié)合風(fēng)電機(jī)組的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)報(bào)警探測(cè)器設(shè)置分為如下幾部分。機(jī)艙設(shè)置一臺(tái)靈敏度高的吸氣式煙感探測(cè)器，一支采樣管近排風(fēng)口測(cè)、一支采樣管設(shè)在機(jī)艙控制柜內(nèi)。機(jī)艙到塔底電纜采用纜式線(xiàn)型感溫探測(cè)器。塔底設(shè)置一臺(tái)靈敏度高的吸氣式煙感探測(cè)器，一支采樣管位于基礎(chǔ)環(huán)內(nèi)、一支采樣管位于變流器柜內(nèi)，一支采樣管塔底控制柜共用。選用參數(shù)見(jiàn)表2。

四、消防滅火系統(tǒng)

自動(dòng)滅火裝置選擇的原則：（1）設(shè)備密集、空間狹小，會(huì)阻擋藥劑的噴放和擴(kuò)散，應(yīng)選用全淹沒(méi)和局部應(yīng)用能力都比較好的快速滅火器；（2）應(yīng)重點(diǎn)布置在變速箱、剎車(chē)盤(pán)、發(fā)電機(jī)、電纜夾層、控制柜、變流柜和變壓器附近；（3）滅火藥劑不會(huì)對(duì)設(shè)備產(chǎn)生二次污染、容易清理，不污染環(huán)境。

機(jī)艙作為一個(gè)防護(hù)區(qū)，實(shí)行全淹沒(méi)滅火，設(shè)置瓶組式細(xì)水霧滅火裝置，具有備自動(dòng)、手動(dòng)和自身溫控三種啟動(dòng)方式。電氣控制柜、變流柜等封閉設(shè)備內(nèi)設(shè)置氣溶性或其他小型滅火裝置，具有備自動(dòng)、手動(dòng)和自身溫控三種啟動(dòng)方式。電纜采取涂刷電纜防火涂料和采用防火堵料封堵井口、洞口和進(jìn)出線(xiàn)口的方式防火，采用現(xiàn)場(chǎng)配備手動(dòng)滅火裝備。配置裝置選型見(jiàn)表3。

系統(tǒng)控制策略

一、通風(fēng)系統(tǒng)控制策略

通風(fēng)控制策略是設(shè)置三處溫度測(cè)量區(qū)，即機(jī)艙t1、塔筒t2、塔底t3，以上溫度參數(shù)t1、t2、t3是該區(qū)幾個(gè)測(cè)點(diǎn)的平均值。當(dāng)T＜min｛t1、t2、t3｝時(shí)，其中T 為設(shè)定的最小啟動(dòng)溫度。當(dāng)+40℃＜max｛t1、t2、t3｝時(shí)，t1 或t2為最大值時(shí)聯(lián)合啟動(dòng)機(jī)艙排煙風(fēng)機(jī)，t3 為最大值時(shí)聯(lián)合啟動(dòng)塔底排煙風(fēng)機(jī)。

表1 HTF-I型消防高溫排煙軸流風(fēng)電機(jī)組性能參數(shù)表

表2 報(bào)警裝置選型

表3 滅火裝置選型

二、消防系統(tǒng)控制策略

本系統(tǒng)報(bào)警信號(hào)有機(jī)艙火警A1－1、機(jī)艙控制柜火警A1－2、電纜火警A2、塔底控制柜火警A3－1、塔底變流器柜火警A3－2。滅火的控制策略為當(dāng)A1－2為真啟動(dòng)機(jī)艙控制柜滅火裝置和機(jī)艙滅火裝置，當(dāng)A1－1、A3－1、A3－2分別為真時(shí)，啟動(dòng)對(duì)應(yīng)的滅火裝置，當(dāng)A2為真時(shí)，啟動(dòng)報(bào)警人工滅火。

消防系統(tǒng)控制策略為，出現(xiàn)火災(zāi)報(bào)警時(shí)，首先停止通風(fēng)運(yùn)行減小助燃。其次分兩種情況，其一為，當(dāng)有人在塔上工作時(shí)（風(fēng)電機(jī)組服務(wù)模式），以火災(zāi)時(shí)保護(hù)人身安全為主，啟動(dòng)排煙裝置，火警A1－1或A1－2或A2啟動(dòng)機(jī)艙排煙裝置，火警A3－1或A3－2啟動(dòng)塔底排煙裝置。當(dāng)人逃離后，可人工啟動(dòng)滅火程序，排煙裝置停止，滅火裝置啟動(dòng)。其二、當(dāng)沒(méi)有人員在塔上工作時(shí)（風(fēng)電機(jī)組服務(wù)模式），按上文滅火的控制策略開(kāi)展滅火。滅火后可人工啟動(dòng)排煙為救援提供條件。

（作者單位：付彥海 ：上海臨港海上風(fēng)力發(fā)電有限公司；李曉雪：蘇州龍?jiān)窗橈L(fēng)電職業(yè)技術(shù)培訓(xùn)中心有限公司）

攝影：張進(jìn)