風(fēng)力發(fā)電機(jī)組火災(zāi)特性與消防系統(tǒng)應(yīng)用研究

【摘要】：風(fēng)力發(fā)電機(jī)組因摩擦、接觸電阻增大、電氣元件老化等易引起火災(zāi)。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組火災(zāi)荷載密度大，如發(fā)生火災(zāi)易造成較大經(jīng)濟(jì)損失，易引起森林或草原火災(zāi)。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組內(nèi)部及外部的強(qiáng)氣流對(duì)火災(zāi)探測(cè)器的快速響應(yīng)和滅火裝置的滅火效能有較大不利影響，因此我們要對(duì)風(fēng)電機(jī)組的火災(zāi)特性和消防技術(shù)方面進(jìn)行研究。

【關(guān)鍵詞】：風(fēng)力發(fā)電機(jī)組；火災(zāi)特性；消防系統(tǒng)；應(yīng)用研究

引言

風(fēng)能作為清潔環(huán)保的可再生能源，具有傳統(tǒng)能源不可比擬的優(yōu)越性，受到了世界各國(guó)的廣泛關(guān)注，因而風(fēng)力發(fā)電已逐漸成為許多國(guó)家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的重要組成部分。然而，隨著風(fēng)力發(fā)電產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展，風(fēng)電機(jī)組的事故率也在不斷地上升。在投入價(jià)值高昂的設(shè)備以后，如何安全穩(wěn)定地發(fā)電運(yùn)行已經(jīng)成為風(fēng)電運(yùn)營(yíng)商非常關(guān)心而且亟待解決的問(wèn)題。

1風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的火災(zāi)原因分析

風(fēng)力發(fā)電機(jī)組主要由葉輪、機(jī)艙、塔架及控制系統(tǒng)組成。葉輪與機(jī)艙形成相對(duì)封閉的橫向分區(qū)，機(jī)艙與塔架形成相對(duì)封閉的豎向分區(qū)，有的塔架由數(shù)個(gè)平臺(tái)形成上下相對(duì)封閉的數(shù)個(gè)豎向分區(qū)。

1.1風(fēng)力發(fā)電機(jī)組各部位存在的火災(zāi)隱患

（1）葉輪。由葉片、整流罩、輪轂、葉片調(diào)節(jié)電機(jī)與控制系統(tǒng)等組成，其中葉片、整流罩和輪轂大多采用易燃的強(qiáng)化玻璃鋼等復(fù)合材料。葉片調(diào)節(jié)電機(jī)與控制系統(tǒng)在長(zhǎng)期運(yùn)行過(guò)程中容易發(fā)生機(jī)械摩擦過(guò)熱、控制柜通風(fēng)不良導(dǎo)致電氣元件過(guò)熱擊穿、調(diào)節(jié)電機(jī)故障卡死導(dǎo)致過(guò)流過(guò)熱、液壓油泄漏等等，如果不及時(shí)妥善處理，這些因素都有可能導(dǎo)致火災(zāi)事故的發(fā)生。另外，葉片還容易遭受雷擊而引發(fā)火災(zāi)。（2）機(jī)艙。以塔架支撐，由機(jī)艙罩圍成相對(duì)封閉的空間。內(nèi)有主軸總成、潤(rùn)滑散熱系統(tǒng)、齒輪箱、剎車(chē)系統(tǒng)、聯(lián)軸器、發(fā)電機(jī)、提升機(jī)、風(fēng)向標(biāo)、風(fēng)速儀、偏航軸承、偏航驅(qū)動(dòng)電機(jī)、機(jī)艙底座、照明系統(tǒng)、傳輸電纜、控制柜等部件。

（2）1.2風(fēng)力發(fā)電機(jī)組可燃物品種類(lèi)及分布情況

風(fēng)力發(fā)電機(jī)組上采用的可燃物品種類(lèi)較多，包括：各類(lèi)潤(rùn)滑油、液壓油、高壓膠管、通風(fēng)管、電氣元件、電線電纜、油漆、密封材料、吸音棉、機(jī)艙罩和葉片材料等等。這些材料的火災(zāi)危險(xiǎn)性高，也未采取有效的防火措施，僅使用的各種油類(lèi)的總量就達(dá)數(shù)百千克以上，而且運(yùn)行中油品滲漏污染現(xiàn)象嚴(yán)重。

1.3風(fēng)力發(fā)電機(jī)組火災(zāi)的特點(diǎn)

我們通過(guò)研究，總結(jié)出風(fēng)力發(fā)電機(jī)組火災(zāi)具有如下基本特點(diǎn)：（1）可燃物種類(lèi)多，火災(zāi)荷載密度大。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組采用了大量的電氣元件、電線電纜、電動(dòng)設(shè)備、潤(rùn)滑油、液壓油、隔熱吸音棉，風(fēng)機(jī)葉片、輪轂和機(jī)艙外殼也由可燃的玻璃鋼復(fù)合材料制作，在窄小的空間內(nèi)集中了大量的可燃固體和易燃液體；（2）火災(zāi)隱患多，容易發(fā)生電氣火災(zāi)、固體火災(zāi)和液體火災(zāi)。控制柜、齒輪箱、剎車(chē)盤(pán)、發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)、變壓器等都是容易引發(fā)火災(zāi)的重點(diǎn)部位，遭遇雷擊起火也是機(jī)組需要重點(diǎn)預(yù)防的火災(zāi)隱患之一；（3）通風(fēng)換氣迅速，火焰蔓延速度快，風(fēng)助火勢(shì)，火助風(fēng)威，一旦發(fā)生火災(zāi)，火勢(shì)將快速蔓延到整個(gè)機(jī)組；（4）設(shè)備價(jià)值高，火災(zāi)損失大，一臺(tái)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的價(jià)值大多以千萬(wàn)元計(jì)，而且還會(huì)帶來(lái)長(zhǎng)期不能并網(wǎng)發(fā)電的間接損失；（5）容易引起附近建構(gòu)筑物火災(zāi)、誘發(fā)森林火災(zāi)和草原火災(zāi)。

2風(fēng)力發(fā)電機(jī)組消防系統(tǒng)應(yīng)用的若干思考

風(fēng)力發(fā)電機(jī)組使用的消防系統(tǒng)，其環(huán)境適應(yīng)性和運(yùn)行可靠性非常重要，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組所處的特殊環(huán)境和技術(shù)條件對(duì)消防系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行影響較大，存在諸多不利因素，需要重點(diǎn)加以考慮，具體包括：（1）內(nèi)部通風(fēng)設(shè)備和外部環(huán)境風(fēng)速形成強(qiáng)氣流，機(jī)艙內(nèi)部快速通風(fēng)換氣，對(duì)火災(zāi)探測(cè)器的快速響應(yīng)和滅火裝置的滅火效能有較大不利影響；（2）機(jī)艙內(nèi)設(shè)備密集，空間窄小，對(duì)煙霧和熱氣流有阻隔作用，容易阻擋滅火藥劑的噴放和擴(kuò)散，對(duì)火災(zāi)的探測(cè)和早期滅火都有不利影響；（3）電氣設(shè)備控制柜、變頻柜等裝置的外殼密閉性較高，對(duì)柜內(nèi)火災(zāi)的探測(cè)和早期滅火都有不利影響，需要有針對(duì)性采取相應(yīng)的探測(cè)手段和滅火措施；（4）工作環(huán)境的極低溫度（-40以下）和極高溫度（50以上）對(duì)設(shè)備長(zhǎng)期運(yùn)行的穩(wěn)定性、可靠性有不利影響，甚至直接影響到設(shè)備的正常工作和使用壽命；（5）震動(dòng)尤其是機(jī)組工作狀態(tài)下的持續(xù)震動(dòng)對(duì)設(shè)備安裝和安全運(yùn)行有不利影響；（6）水霧、鹽霧和腐蝕性氣體、沙塵等惡劣環(huán)境條件對(duì)設(shè)備長(zhǎng)期可靠運(yùn)行有不利影響；（7）機(jī)艙內(nèi)強(qiáng)電磁場(chǎng)和電磁兼容性對(duì)設(shè)備運(yùn)行可靠性有不利影響；（8）風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)機(jī)組布置分散且相隔較遠(yuǎn)，火災(zāi)報(bào)警和滅火控制系統(tǒng)要有較強(qiáng)的遠(yuǎn)距離信號(hào)傳輸能力和網(wǎng)絡(luò)集成能力；（9）火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)與自動(dòng)滅火系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)控制程序以及與機(jī)組生產(chǎn)安全控制系統(tǒng)的邏輯關(guān)系應(yīng)統(tǒng)籌考慮，避免由于消防系統(tǒng)誤動(dòng)作而對(duì)電網(wǎng)造成沖擊；（10）所選用的滅火藥劑不應(yīng)對(duì)機(jī)組設(shè)備造成二次污染和潛在損害，應(yīng)容易清理，不污染環(huán)境，不破壞大氣層；（11）系統(tǒng)應(yīng)長(zhǎng)期運(yùn)行穩(wěn)定可靠，免維護(hù)性能強(qiáng)，易于管理，運(yùn)行成本低。

3風(fēng)電機(jī)組消防系統(tǒng)的未來(lái)趨勢(shì)

3.1風(fēng)機(jī)葉片、輪轂、機(jī)艙、隔熱吸音棉和電纜等既是大量可燃物的來(lái)源， 又是引發(fā)火災(zāi)和加速火災(zāi)蔓延的關(guān)鍵所在， 未來(lái)消防系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)有針對(duì)性地采取防火保護(hù)措施和防火分隔措施， 如采用不燃材料制作或?qū)Σ牧线M(jìn)行阻燃防火處理，合理劃定防火分區(qū)等等。

3.2由于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組所處環(huán)境條件的特殊性和復(fù)雜性， 如強(qiáng)空氣對(duì)流、極低溫、極高溫、高濕度霧氣、鹽霧腐蝕等特殊惡劣環(huán)境條件， 對(duì)消防系統(tǒng)的可靠性、有效性和適應(yīng)性影響很大， 現(xiàn)有的火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)和自動(dòng)滅火裝置很難滿(mǎn)足要求。未來(lái)將著重于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組保護(hù)的專(zhuān)用消防系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)和集成與優(yōu)化工作。

3.3我國(guó)現(xiàn)有的消防設(shè)計(jì)規(guī)范已經(jīng)不適于風(fēng)力發(fā)電行業(yè)的需要， 應(yīng)該盡快制定適合風(fēng)力發(fā)電行業(yè)特點(diǎn)的消防設(shè)計(jì)防火規(guī)范以及相關(guān)的產(chǎn)品技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)， 從根本上解決風(fēng)力發(fā)電行業(yè)面臨的消防安全問(wèn)題， 為我國(guó)風(fēng)電事業(yè)的健康發(fā)展保駕護(hù)航。

結(jié)束語(yǔ)

總之，針對(duì)當(dāng)前發(fā)展迅猛的風(fēng)能發(fā)電技術(shù)進(jìn)行有效的火災(zāi)特性分析和消防技術(shù)研究是非常必要的，我們可以通過(guò)對(duì)相應(yīng)風(fēng)電機(jī)組的特點(diǎn)進(jìn)行分析靈活進(jìn)行消防系統(tǒng)設(shè)置，使風(fēng)電機(jī)組的防火安全性能相應(yīng)提高，為我們進(jìn)行更加高效的清潔能源生產(chǎn)提供保障。

參考文獻(xiàn)：

[1]尋征軒.自動(dòng)消防系統(tǒng)在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中的應(yīng)用[J].上海電機(jī)學(xué)院學(xué)報(bào)，2010，13（01）：59-62.[2017-08-08].

[2]徐大軍，張晉，劉連喜，馬建民，高云升，彭燕華.風(fēng)力發(fā)電機(jī)組火災(zāi)特性與消防系統(tǒng)應(yīng)用研究[J].消防科學(xué)與技術(shù)，2010，29（12）：1081-1083+1086.[2017-08-08].

[3]張晉，徐大軍，劉連喜，薛崗，馬建明，高云升，彭燕華.風(fēng)力發(fā)電機(jī)組火災(zāi)特性與消防系統(tǒng)試驗(yàn)研究[J].消防科學(xué)與技術(shù)，2011，30（07）：608-611.[2017-08-08].

[4]呂貴龍，張宇，邵宇鷹.消防安全保護(hù)系統(tǒng)在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中的應(yīng)用[J].電力與能源，2012，33（05）：471-473.（2012-10-12）[2017-08-08].

[5]劉卿.風(fēng)力發(fā)電機(jī)組典型火災(zāi)原因分析與消防系統(tǒng)[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2013，（05）：121-122.[2017-08-08].

[6]徐大軍，張晉，高云升，劉連喜，彭燕華，田亮，薛崗，牛坤，宋文琦.風(fēng)力發(fā)電消防技術(shù)現(xiàn)狀與趨勢(shì)分析[J].消防科學(xué)與技術(shù)，2013，32（12）：1407-1410.[2017-08-08].

[7]孟亞輝，朱東良，劉笑麟.風(fēng)力發(fā)電機(jī)組安全防范系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].電力安全技術(shù)，2015，17（12）：38-42.[2017-08-08].