自动消防系统在风机中的实际应用

2014-07-08王璐

机械工程师 2014年10期

王璐

（国电联合动力技术（连云港）有限公司，江苏连云港 222069）

0 引言

随着全球风电技术的发展，风机的单台装机容量逐年增大，风机高度和风机结构日益复杂，单台风机的成本也在不断地增加。由于风机运行环境恶劣，常遭受雷击、风沙、盐雾、低温、高温等侵蚀,容易发生线缆老化及电气火灾；同时由于风机在高空中零部件会不断振动，可能导致系统线缆脱落、破损，从而引发火灾。极端情况下，由于高速制动器摩擦产生大量的热，刹车盘呈现红热状态，也会引起火灾。

由于风机大部分时间内为无人值守的状态，一旦发生火灾，如果不能及时扑灭将带来巨大的经济损失和危害［1］。仅2011 年1～7 月，全国大约有8 台机组由于各种不同的原因被火灾彻底烧毁。由于国内的风机大多只在风机机舱内和塔筒底部摆放着手提灭火器，而地面消防设备因为高度不够对风机灭火无能为力，一旦火灾发生，无论是消防人员还是风电厂工作人员都无法及时采取救援措施，只能等明火自然熄灭。因此为风机配备一套合适的自动消防系统显得尤为迫切和必要。

1 风机自动消防系统

火灾发展变化一般由初起期、发展期、最盛期和熄灭期四阶段组成。火灾初期阶段是物质在起火后的十几分钟里，燃烧面积不大，烟气流动速度较缓慢，火焰辐射出的能量还不多，周围物品和结构开始受热，温度上升不快，但呈上升趋势。在这个阶段用较少的人力和应急的灭火器材，就能控制住火势或将火扑灭。在风电机组将火灾控制在初起期显得尤为重要，要尽早发现火灾，并将损失控制在最低点［2］。

火灾的自动消防主要包括自动报警和自动灭火装置两部分。

火灾自动报警系统是由火灾探测器、火灾报警装置、火灾警报装置，以及具有其他辅助功能的装置组成［3］。因为风机运行条件的多样化，如高海拔、风沙、盐雾、高湿度等，要根据不同的运行环境选择合适的火灾探测器，如感烟、感温、感光、气体探测器等。风机内的探测器发现火灾后能够及时报警，通过机舱内的控制系统及时发出警报，提醒机舱内作业人员或者控制中心内的操作人员及时采取消防措施。图1 是一个典型的风场多台机组组成的报警系统。

在图1 中，每台风机都有一个独立的自动报警系统，发生火灾时火灾探测器探测到信号、或者紧急情况下操作人员手动打开报警信号，将火灾信号传递到控制中心。控制中心控制器自动开启火灾警报，采取火灾应急处理、事故广播等应急措施。

在风机投入使用前，在风机易发生火灾处如机舱柜、刹车盘等处布置自动灭火装置。机舱柜内有大量电气设备，需要使用一种较为"清洁"的灭火剂，通常采用七氟丙烷灭火剂。七氟丙烷灭火机理既有物理作用(分子汽化阶段能迅速冷却火焰温度)，又有化学作用(中断燃烧的链式反应)，灭火速度快，效率高，主动性强，非常适合用于保护电器设备，并对保护的物品无损害，灭火后不留任何残留物［4］。火灾报警装置启动的同时，自动灭火系统会打开自动灭火剂的控制阀门对火灾进行扑灭。

2 风机自动消防——探火管自动灭火装置

图1 风场多台机组报警系统

探火管感温自启动灭火装置是一种简单可靠的独立探火、灭火装置。该类灭火装置采用柔性可弯曲的高分子探火管作为火灾的探测报警部件及灭火剂输送部件。探火管在使用前一般会在管道里充装一定压力的惰性气体，火灾发生时，探火管受热破裂，灭火装置内的压力开关接收到压力消失的信号，就会开启灭火器的阀门，灭火剂可通过探火管到达管道破裂的地方扑灭火灾。不需要电源控制、专门的烟（温）感探测器及复杂的设备及管线，利用自身储压，依靠经充压的火管及探火瓶组就能快速、准确、有效地探测及扑灭火源［5］。

图2 为探火管自动灭火装置的七氟丙烷气瓶，通过支架固定在风机机架上面。探火管从气瓶出来分别接到风机易燃地区，如图3 中的机舱柜及图4 中的高速刹车罩内部。因高分子探火管具有一定的柔韧性，可以根据风机内的复杂情况布置探火管。从图中可以看出，探火管进入机舱柜后可以做“S”型弯曲，能最大限度地保证火灾的探测机灭火剂的输送。气瓶上有压力阀门，探火管发生破裂后，气瓶内的消防剂沿着探火管到达破裂处，完成火灾的扑灭。

图2 七氟丙烷气瓶

图3 机舱柜

图4 高速刹车罩内部

该系统结构简单，管路布置方便，对着火点扑灭的针对性强。同时也可以根据需要增加报警装置及信号反馈装置。但是由于探火管本身性能的局限性，只能发现和扑灭探火管周围一定范围内的火灾。同时由于探火管质地柔软，机舱内的操作人员要避免踩踏、触碰探火管，防止因磨损、震动等原因损坏探火管，发生误报现象。

3 风机自动消防——烟感温感自动灭火装置

图5 机舱顶部及火灾易发处多处安装有传感器

本系统采用光电烟感、温度传感器作为火灾探测器，在机舱顶部及火灾易发处多处安装有传感器，如图5 所示。由于风机机舱内相对狭窄及密闭，适合传感器的布置及信号的采集。信号通过电缆传输到自动灭火装置的控制柜（图6）中，由控制系统进行辨别与处理。确认火灾发生后控制系统打开置于机舱顶部的消防气瓶的阀门进行灭火处理。气瓶通过螺钉固定在机舱罩的顶部，喷口向下。同时消防控制系统可以将火灾型号发送给风场控制中心，采取进一步的措施。

该自动灭火系统信号采集准确，适用的范围更大，对整个机舱内部的火灾情况都有良好的监测。同时针对机舱柜内的设备增加了气溶胶保护，如图7 所示，防止因机舱柜门关闭而不能在第一时间发现火灾。