浅谈智能灭火系统在早期风机火灾防护中的应用
【摘要】
风电机组的火灾不仅会对风机带来毁灭性的破坏，有的甚至会带来更大的社会风险。早期国内的风机只在风机机舱内和塔筒底部摆放几个手提灭火器，这些简易的消防装置在突如其来的火灾面前，几乎成了没有用的摆设，因此提高早期风电机组的火灾防范水平是迫不及待的事情。在国外很早为风力发电加装自动灭火系统，国内国际的风电行业主要应用美国Firetrace品牌、ROTAREX罗达莱克斯等知名品牌，其海装风电更是指定美国Firetrace NOVEC 1230药剂火探系统进行保护，由此可见，国外对风电行业的设备保护有为重要。在国内，维梯埃公司相比国内厂家，相对较先对风电行业进行推广，维梯埃公司也在快速与国内各大风电厂，风电公司等相关企业合作，共同推进风电行业防火事业的发展，提高对风电安全防火意识，推进符合国内的风力发电设备的防火及自动灭火设备——探火管式灭火装置。
【关键词】早期风机 火灾防护 智能灭火应用
1、引言
江苏某风电场一期工程位于如东县豫东垦区内，一期工程安装47台东汽FD77C-1500型风电机组，装机容量为70.5MW，塔筒高度70米，于2010年4月全部建成投入运行。由于早期国内的风电机组容易引起火灾的元器件质量不如国外的同类产品;这直接导致了国内风机火灾事故更加多样性：例如接线盒着火、刹车盘引起火灾(齿轮箱漏油)、变流柜着火、主控制柜电气元件着火等等;随着风机服务年限的增加，目前此类事故发生的概率越来越高。
2、风电机组易着火部位分析
经过对风电机组火灾原因进行综合分析后得知风机易着火部位主要有以下几个：
(1)机舱位置火灾隐患部位：
控制柜、并网柜、变流柜、刹车盘附件。(电机接线盒，国内火灾事故较多)
(2)叶片和轮毂火灾隐患部位：
叶片、变桨系统的电池柜\电容柜。
(3)塔基和塔筒部分火灾隐患部位：
塔基控制柜、变频柜。
3、风电机组发生火灾的原因分析
造成风电机组火灾的原因有很多，通过对风电机组火灾隐患的排查，和国内外风电机组火灾事件的分析，总结出主要有以下几个方面：
(1)设备老化、电气元件质量不合格。
风力发电机、电气控制柜、变频柜设备老化，电气元件质量不合格导致设备高温运行，电气元器件过热老化或击穿，电缆绝缘降低，引起导线的绝缘发生燃烧，引燃导线附近的可燃物，从而造成火灾。
(2)雷击导致火灾。
风力发电机机舱、轮毂、叶片等设备都处于70米以上的高空，随着时间的推移，当初安装的避雷设施连接处接地电阻增大，有的甚至可能发生引雷线锈蚀断裂现象，发生雷击时导致火灾风险亦会增大。
(3)电机轴承、齿轮箱散热器故障
运行中发电机轴承、齿轮箱散热器有漏油、渗油现象，由于故障等原因使风电机组设备过热，泄漏的润滑油或油脂与高温表面接触引燃易燃物引起火灾。
(4)机械制动时产生的高温和火花。
如采用机械制动使转子减速或停转，制动时产生的高温和飞溅的火花可能引起附近的易燃物燃烧引起火灾。
(5)人为因素导致的风机火灾。
在对风电机组的维修工作中，执行焊接、切割、磨削等工作没有按安规要求办理动火工作票，现场缺少专业人员监护和必要的消防设施，工作时产生的火花，引燃附近的易燃物引起火灾;或动火工作结束后没有仔细检查工作现场，遗留的火种可能会在数小时后爆发引起火灾。还有工作人员吸烟后乱丢烟头引燃附近的易燃物燃烧引起火灾等。
4、风电火灾的危险性
(1)隐患大；风电系统复杂，电气、线路、油液、机房等容易发生火灾；
(2)诱因多：机组长期运转产生摩擦过热、电缆过流、设备运行故障、雷击、高温、大风、违规失误操作等均是火灾诱发因素；
(3)蔓延快：一旦发生火灾，由于机舱内浓度充分，通风换气迅速，极易导致火势快速蔓延。
5、风电消防安全需要解决的5大问题
(1)如何及早发现初发火情
风电设备设施大都地处偏远，人力观察有限，需要灭火系统具备优越的敏感探测预报功能。
(2)如何及时有效控制火势
风电火灾形成的火焰大都蔓延快速，需要在无人值守情况下自动及时扑灭抑制火灾。
(3)如何从根本上预防火灾
为预防火灾的突发性，要求灭火系统能在最短时间、最近距离把火灾隐患消灭在萌芽状态。
(4)如何让灭火系统最大化适应周边环境
风电运行环境复杂，要求灭火系统有良好的防震、抗磁、稳压、防潮等保护作用。
(5)如何做到防火扑救最经济
选择灭火系统时必须以最低的成本（购置及维护）达到最理想的灭火效果。
6、风电消防安全系统6大基本要求
(1)灭火系统应尽可能体积小，占用空间小，保护点精准，同时便于安装维护，在无外部电源情况下能够实现自动探测灭火；
(2)灭火系统应及早精确快速发现早期火情，实施及时有效的报警并迅速响应快速灭火；
(3)灭火系统应能在静态环境下抗震动、防风、防潮、防尘、防磁、防烟雾等，且不受极端气候和温差变化的影响；
(4)在实施灭火中能有防复燃的灭火效果；
(5)在无人值守的情况下应能提供全天候的连续监测保护；
(6)购置、安装、维护及灭火后清理等的成本费用非常经济合理。
7、维梯埃的解决方案
(1)感温自启动探火管
维梯埃公司主要有二氧化碳及七氟丙烷2种探火管多个系列，且获有国家型式检验报告，部分系统取得消防产品自愿型认证，如需客户需要更为先进NOVEC1230药剂，我司也可以定制生产，探火管系统具自动智能探测火情和快速灭火功能，感温灵敏，反应迅速，能将火苗在数秒内消灭在萌芽状态，就近实现点对点高效扑灭火灾。考虑到二氧化碳和七氟丙烷药剂在某些地区低温下，我公司也针对这问题，研制开发自动加温及保温措施，实时有效的保护该装置处于正常状态。
这种火探管设计简单，体量小，可以安装在风电设施的密闭空间环境或火灾隐患较多的地方，是一个完全独立的灭火装置，不需要借助外部电源，且价格低廉，安装简便，基本免维护，是目前较为理想的一种自动灭火装置，值得风电行业广泛采用。
主要特点（优势）：
——可瞬间有效地扑灭火源；
——独特的灭火效果，能有效地把火患扑灭在萌芽状态；
——装置遇火情自动启动，无需电源，无需人工操作；
——最适合无人值守；
——探测反应时间快速，减少因火患蔓延所造成的损失；
——火探管不受任何位置的影响，可任意布置在各种线缆敷设处，能够弥补现有消防产品不能扑灭此类火源的空白；
——可相当于线性探测器，既可探火又可释放灭火介质；
——因灭火剂的用量少，可减少对周围环境的污染和破坏；
——大大降低每次灭火的成本，同时又安装简便，占空间极小，简单的设计使安装及维修费用减至最低；
——采用非全淹没式，释放时不会伤害被保护区域的人员；
——不会因油、灰尘等的影响而导致误报或误释放；
——装置没有电器部件，装置不受振动或冲撞而影响操作功能。
(2)感温自动灭火管：
由采用特殊材料制成的塑料管及管内储存的具有冷却降温效果的液体组成，管体两端分别设置压力表和密封管件，当风电设施内起火温度升高到设定值时，管体破裂并释放出冷却液，以气体的形式扑灭初期火灾，避免火灾扩大蔓延。具有以下特点和优势：
——通用性强，适用于各种储能实施及其各类火灾；
——性价比高，免维护，长寿命；
——无需药剂储罐；
——可选择设置压力开关或其他信号单元，扩展功能；
——释放高效洁净气体，无残留物，对储能实施内部及人体无损害；
——感温自启动，无需人工干预；
——完全独立运行，无需电源；
——免维护，无运行成本；
——安装方便，无需特别培训；
——压力表监视压力变化。
鉴于探火管式灭火装置维护方便、安全可靠的特点，随着我国风场设备老化程度的加剧和设备故障率的增加，我公司会进一步加大力度进行推广，有效的和国内相关风电行业的公司展开全力的合作，为国内的风电行业安全作出我公司相应的努力，为国内的风电行业达安全有保障的运行。
8、结论
安全规范的操作，合理有效的产品使用，能大大的降低火灾的发生率，一套有效的风电灭火方案，能为风电的安全发展起到重要的作用。目前由于目前市场也有很多配套的相关自动灭火器，但是都是依附于电子报警的的启动方式，未能达到早期抑制灭火的效果，然而我们在设计新的灭火方案时已用探火管自动灭火装置取代其他气体产品。期望更多的风电企业都能够加强安全防范意识，减少意外损失，为我国风电事业的发展提供更优质的方案!
参考设计文献：
1.CECS345：2013《探火管灭火装置技术规程》
2.探火管式自动灭火装置-GA1167-2014
3.DB/T13-140-2011《探火管感温自启动灭火装置设计、施工及验收规范》
4.DB64/T524-2008《风力发电机组消防系统设计、施工、验收规范》
5.GA61-2010《固定灭火系统驱动、控制装置通用技术条件》
6.GA400-2002《气体灭火系统及零部件性能要求和试验方法》
作者：胡小飞 13167001852
维梯埃消防设备（上海）有限公司
