風(fēng)電智慧消防研究

錢(qián)文峰 余建平 王培懿

摘要：隨著煤炭、石油等不可再生能源的開(kāi)采量不斷增加，能源緊缺問(wèn)題引發(fā)了全社會(huì)的關(guān)注。風(fēng)能作為可再生清潔能源，對(duì)于緩解全球能源危機(jī)扮演著重要的角色。我國(guó)蘊(yùn)含著豐富的風(fēng)能，推動(dòng)了風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，裝機(jī)容量已經(jīng)居于世界首位。2019年，我國(guó)的風(fēng)電裝機(jī)容量為21005萬(wàn)千瓦，占據(jù)全球整體比重的32.29%，但是，隨著風(fēng)電裝機(jī)容量的不斷增加，事故的發(fā)生頻率也在逐步增長(zhǎng)，特別是火災(zāi)事故屢屢發(fā)生造成了非常嚴(yán)重的損失。再加上風(fēng)電場(chǎng)一般地處偏遠(yuǎn)，火災(zāi)事故發(fā)生時(shí)，消防車(chē)很難及時(shí)地救援和控制，并且風(fēng)電機(jī)組一般位于高空之中，在地面實(shí)施滅火措施收效甚微，因此，增強(qiáng)風(fēng)電機(jī)組配備的消防裝置顯得尤為重要，加強(qiáng)風(fēng)電自動(dòng)化消防，實(shí)現(xiàn)智慧消防迫在眉睫。

關(guān)鍵詞：風(fēng)電;智慧;消防

我國(guó)的風(fēng)電產(chǎn)業(yè)伴隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步實(shí)現(xiàn)了跨越式的發(fā)展與進(jìn)步，但是，風(fēng)電機(jī)組的火災(zāi)事故頻繁發(fā)生為社會(huì)帶來(lái)了巨大的經(jīng)濟(jì)損失，阻滯了風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。由于風(fēng)電機(jī)組內(nèi)部容納了許多的零部件和裝置，運(yùn)作環(huán)境十分惡劣，再加上風(fēng)電設(shè)備造價(jià)較高，一旦發(fā)生火災(zāi)，將會(huì)造成嚴(yán)重的損失?，F(xiàn)在的風(fēng)險(xiǎn)機(jī)組依然沿用傳統(tǒng)的消防方式，通過(guò)配備便攜式滅火器等工具實(shí)施消防工作，不能在機(jī)艙無(wú)人的情況下進(jìn)行有效的監(jiān)控。而智慧消防通過(guò)構(gòu)建自動(dòng)監(jiān)測(cè)裝置，選擇最佳的火災(zāi)處理方式，對(duì)風(fēng)電機(jī)組的運(yùn)行情況進(jìn)行有效的消防監(jiān)控，可以達(dá)到規(guī)避火災(zāi)事故的發(fā)生以及降低火災(zāi)事故帶來(lái)?yè)p失的重要作用。

一、風(fēng)電消防的火災(zāi)隱患部位

（一）葉輪部位

葉輪是整個(gè)風(fēng)電機(jī)組的重要組成部分，在采集風(fēng)能的過(guò)程中扮演著不可或缺的角色，主要包含整流罩、葉片、葉片調(diào)節(jié)電機(jī)等設(shè)施，其中葉片調(diào)節(jié)和控制系統(tǒng)以及葉片是火災(zāi)的隱患部位。葉片發(fā)生火災(zāi)主要是因?yàn)槔讚魧?dǎo)致的[1]。在正常的情況下，當(dāng)雷電所帶來(lái)的電流由機(jī)艙低端或者葉尖注入后會(huì)經(jīng)過(guò)葉片流入接地裝置。但是當(dāng)風(fēng)電機(jī)組的接閃器發(fā)生損壞時(shí)，雷電中巨大的電流將會(huì)凝結(jié)在葉片上，導(dǎo)致葉片起火。機(jī)組的葉片調(diào)節(jié)電機(jī)也是火災(zāi)發(fā)生的隱患位置，在長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行過(guò)程中由于機(jī)械之間的摩擦?xí)a(chǎn)生大量的摩擦熱，因?yàn)轱L(fēng)電機(jī)組的齒輪箱中裝有潤(rùn)滑油和液壓油，因?yàn)檠矙z難度大，不容易發(fā)現(xiàn)漏油的情況，在過(guò)熱的情況下潤(rùn)滑油和液壓油達(dá)到燃點(diǎn)引發(fā)火災(zāi)。除此之外，葉片控制系統(tǒng)在運(yùn)行的過(guò)程中，因?yàn)殡娮釉骷纳l(fā)的熱量在密閉的機(jī)組空間內(nèi)難以散發(fā)出去，導(dǎo)致電器元件過(guò)熱擊穿而產(chǎn)生火災(zāi)。

（二）機(jī)艙部位

機(jī)艙是風(fēng)電機(jī)組的核心位置，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，由機(jī)艙罩圍成一個(gè)相對(duì)比較密閉的空間，包含照明系統(tǒng)、傳輸電纜、潤(rùn)滑散熱系統(tǒng)等裝置，現(xiàn)對(duì)基層內(nèi)部的火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)具體闡述如下：一是當(dāng)照明系統(tǒng)和傳輸電纜在安裝不恰當(dāng)，絕緣層老化，接觸不良的情況下，容易產(chǎn)生短路或者接觸電阻增加形成過(guò)流或者過(guò)載，進(jìn)而導(dǎo)致火災(zāi)的產(chǎn)生。二是潤(rùn)滑散熱系統(tǒng)會(huì)在高速運(yùn)動(dòng)的情況下產(chǎn)生連續(xù)的大幅度的震動(dòng)現(xiàn)象，導(dǎo)致其內(nèi)部的潤(rùn)滑油發(fā)生泄漏現(xiàn)象而引發(fā)火災(zāi)。三是制動(dòng)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)很可能會(huì)產(chǎn)生高速飛車(chē)，設(shè)備的高速運(yùn)轉(zhuǎn)將會(huì)產(chǎn)生大量的摩擦力，進(jìn)而形成大量的熱而誘發(fā)火災(zāi)。四是發(fā)電機(jī)和變壓器產(chǎn)生火災(zāi)，當(dāng)發(fā)電機(jī)內(nèi)部發(fā)生短路時(shí)將會(huì)造成內(nèi)部材料的損壞而導(dǎo)致火災(zāi);變壓器因?yàn)殡娀?、絕緣老化等情況而超出額定負(fù)載，長(zhǎng)期的過(guò)負(fù)荷加大了火災(zāi)發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)。

（三）塔架部位

塔架在發(fā)電機(jī)組中起到一個(gè)支撐作用，主要負(fù)責(zé)支撐葉輪和機(jī)艙這兩個(gè)主要部位，外觀一般表現(xiàn)為中空?qǐng)A柱形，內(nèi)部包含照明系統(tǒng)、電纜、變頻柜和控制柜等裝置，其中照明和電纜發(fā)生火災(zāi)的原因和機(jī)艙部位中的這兩個(gè)部分發(fā)生火災(zāi)的原因相似。變頻柜和控制柜發(fā)生火災(zāi)的原因主要是因?yàn)樵O(shè)備老化而發(fā)生短路或者因?yàn)檫^(guò)熱導(dǎo)致。塔架部位一旦發(fā)生火災(zāi)，如果不采取有效的消防措施進(jìn)行控制，火勢(shì)將會(huì)迅速蔓延，造成難以預(yù)估的損失。

二、風(fēng)電智慧消防優(yōu)化措施

（一）設(shè)置風(fēng)電智能消防控制系統(tǒng)

風(fēng)電智能消防控制系統(tǒng)能夠在機(jī)艙無(wú)人的情況下及時(shí)地識(shí)別消防隱患，并自動(dòng)采取措施控制火災(zāi)，自動(dòng)化消防控制的效果，進(jìn)而有效地規(guī)避風(fēng)電機(jī)組火災(zāi)的發(fā)生或者降低火災(zāi)發(fā)生時(shí)所造成的損失[2]。其中，風(fēng)電智能消防控制系統(tǒng)主要包含火災(zāi)探測(cè)與預(yù)警系統(tǒng)、撲滅系統(tǒng)和預(yù)警系統(tǒng)這三個(gè)模塊。其中火災(zāi)預(yù)測(cè)和預(yù)警系統(tǒng)主要分布在葉輪、機(jī)艙和塔架等容易發(fā)生火災(zāi)的位置，連續(xù)不間斷地監(jiān)控和檢測(cè)風(fēng)電機(jī)組內(nèi)部的煙霧濃度、火焰和溫度等情況，假如機(jī)電機(jī)組內(nèi)部的溫度等和火災(zāi)發(fā)生密切相關(guān)的指標(biāo)超出了系統(tǒng)設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)，將會(huì)通過(guò)信息傳輸裝置發(fā)出警報(bào)，并發(fā)送給滅火裝置進(jìn)行滅火工作。撲滅系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)滅火工作，其中滅火藥劑在滅火的過(guò)程中發(fā)揮了十分重要的作用，要根據(jù)不同的風(fēng)電機(jī)組以及火災(zāi)環(huán)境選擇合適的滅火藥劑。比如在風(fēng)電機(jī)組內(nèi)部密閉的空間內(nèi)，應(yīng)該選擇氣溶膠滅火劑來(lái)代替常規(guī)的CO2滅火裝置，這主要是因?yàn)镃O2滅火裝置的安裝難度大，容易發(fā)生爆炸等風(fēng)險(xiǎn)。而氣溶膠滅火劑作為一種新型的滅火藥劑，在通過(guò)惰性氣體滅火的同時(shí)還能夠降低周?chē)臏囟龋嵘郎缁鸬男?。?duì)于空氣流動(dòng)較強(qiáng)的消防隱患部位，應(yīng)該選取高壓水霧滅火裝置，能夠通過(guò)防復(fù)燃溶劑和泡沫液的添加產(chǎn)生大量的噴霧，遏制火災(zāi)的蔓延以及撲滅火災(zāi)，具有成本低廉、效率高的特點(diǎn)。風(fēng)電智能消防裝置能夠及時(shí)地發(fā)現(xiàn)火情，并自動(dòng)啟動(dòng)進(jìn)行滅火，規(guī)避了傳統(tǒng)的消防車(chē)救火不及時(shí)，人工滅火效率低的困境，是實(shí)現(xiàn)風(fēng)電智慧消防的創(chuàng)新性舉措。智能消防控制系統(tǒng)中的輔助系統(tǒng)主要是實(shí)現(xiàn)信息的采集和存儲(chǔ)功能，加強(qiáng)對(duì)火災(zāi)的監(jiān)督和管控，為監(jiān)視和撲火系統(tǒng)的實(shí)施創(chuàng)造良好的條件。

（二）優(yōu)化設(shè)備的設(shè)計(jì)與巡檢

因?yàn)槔讚舳T發(fā)火災(zāi)是風(fēng)電機(jī)組經(jīng)常出現(xiàn)的消防問(wèn)題，因此，要加強(qiáng)對(duì)風(fēng)電機(jī)組的防雷設(shè)計(jì)。首先要根據(jù)具體的風(fēng)電機(jī)組選擇與之相適應(yīng)的雷電過(guò)壓保護(hù)裝置，避雷針和避雷器便能夠有效地規(guī)避過(guò)電流、電壓而導(dǎo)致的火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)。通過(guò)對(duì)整個(gè)機(jī)組的系統(tǒng)性分析，判斷雷電可能經(jīng)過(guò)的途徑，對(duì)其實(shí)施接地保護(hù)，將雷電產(chǎn)生的高強(qiáng)度的電流和電壓引入到地下，規(guī)避火災(zāi)的產(chǎn)生。除此之外，還要加強(qiáng)對(duì)設(shè)備的巡檢工作，當(dāng)風(fēng)電機(jī)組停止工作之后，相關(guān)工作人員要加強(qiáng)消防巡查，對(duì)機(jī)艙內(nèi)部的易燃物進(jìn)行清理。并且還要重點(diǎn)檢查電纜等設(shè)備的絕緣裝置，對(duì)電路的連接情況進(jìn)行巡查，保障各個(gè)裝置的穩(wěn)定，杜絕因?yàn)樵O(shè)備設(shè)施的連接不緊密而產(chǎn)生火災(zāi)。并且，工作人員還要定期檢查風(fēng)電機(jī)組的各部位的運(yùn)作情況，防止因?yàn)轱w車(chē)等控制失靈而產(chǎn)生的火災(zāi)。

（三）加強(qiáng)對(duì)油脂的控制

因?yàn)轱L(fēng)電機(jī)組內(nèi)部含有大量的潤(rùn)滑油等易燃的油脂，如果這部分油脂外漏將特別容易產(chǎn)生火災(zāi)。因此，要加強(qiáng)對(duì)油脂容易排出的部位的監(jiān)督和管理，對(duì)這部分設(shè)備實(shí)施妥善的存儲(chǔ)。發(fā)電機(jī)的油脂排放出口通常位于發(fā)電機(jī)的軸承下部，當(dāng)發(fā)電機(jī)的軸承高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)將會(huì)產(chǎn)生大量的熱量，導(dǎo)致發(fā)生火災(zāi)隱患。齒輪箱中的潤(rùn)滑油發(fā)生泄漏時(shí)，可能會(huì)飛濺到飛速旋轉(zhuǎn)具有高熱度的動(dòng)盤(pán)上而產(chǎn)生火災(zāi)。因此，在風(fēng)電智慧消防中，必須收集和保存好廢棄的油脂，將其放置在一個(gè)安全的部位，規(guī)避火災(zāi)的產(chǎn)生。除此之外，還要加強(qiáng)油脂的清理工作，降低火災(zāi)發(fā)生的概率。

三、結(jié)語(yǔ)

隨著我國(guó)風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，我國(guó)的風(fēng)電機(jī)組的技術(shù)水平在得到大幅度的提升的同時(shí)，火災(zāi)事故的發(fā)生頻率正在逐步上升，傳統(tǒng)的風(fēng)電消防措施已經(jīng)不能夠適應(yīng)當(dāng)前風(fēng)電機(jī)組運(yùn)作的需求，因此，必須探索智慧風(fēng)電消防措施，規(guī)避因?yàn)轱L(fēng)電火災(zāi)事故而造成的經(jīng)濟(jì)損失。本文根據(jù)風(fēng)電機(jī)組的結(jié)構(gòu)分析了其容易發(fā)生火災(zāi)的位置，然后提出了風(fēng)電智慧消防的優(yōu)化策略，希望能夠推動(dòng)風(fēng)電消防的發(fā)展與進(jìn)步。

參考文獻(xiàn)：

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