風(fēng)電機(jī)組自動(dòng)消防系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)方案探究

孫樂場 刁書廣 張文林

摘要：首先對(duì)現(xiàn)役風(fēng)電機(jī)組自動(dòng)消防系統(tǒng)改造的必要性進(jìn)行了分析，然后提出了一種機(jī)艙大空間主動(dòng)式（含視頻安防聯(lián)動(dòng)）+機(jī)艙/塔基柜內(nèi)被動(dòng)式+輪轂柜內(nèi)離線式自動(dòng)消防相結(jié)合的技改方案，參照國家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)滅火介質(zhì)用量進(jìn)行了計(jì)算，旨在強(qiáng)化對(duì)風(fēng)電機(jī)組自動(dòng)消防系統(tǒng)改造方案的研究，推動(dòng)風(fēng)電行業(yè)健康快速發(fā)展。

關(guān)鍵詞：風(fēng)電機(jī)組;自動(dòng)消防;超細(xì)干粉;熱氣溶膠

0 引言

據(jù)行業(yè)統(tǒng)計(jì)，截至2020年底，我國累計(jì)裝機(jī)容量達(dá)2.8億kW，2020年運(yùn)行超過5年的機(jī)組將超過累計(jì)裝機(jī)的50%。隨著新增裝機(jī)量的增加，現(xiàn)役機(jī)組安全可靠性及機(jī)組性能問題也逐漸凸顯出來。此外，由于風(fēng)機(jī)裝機(jī)時(shí)間早，其零部件逐漸磨損及老化，故障率不斷升高，火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)也逐步增大[1]。風(fēng)電機(jī)組火災(zāi)事故造成的損傷最大，產(chǎn)生的負(fù)面影響最多，是廣大業(yè)主和整機(jī)廠商均極力避免發(fā)生的一類惡性事故。早期風(fēng)力發(fā)電設(shè)備整機(jī)廠家，在設(shè)計(jì)制造階段幾乎沒有配套設(shè)計(jì)有效的自動(dòng)消防系統(tǒng)，這也是近些年風(fēng)機(jī)惡性火災(zāi)事故頻發(fā)的重要原因[2]。近兩年，為預(yù)防風(fēng)電機(jī)組發(fā)生火災(zāi)事故，給新增裝機(jī)安裝自動(dòng)消防系統(tǒng)幾乎已成標(biāo)準(zhǔn)配置，老舊機(jī)組自動(dòng)消防系統(tǒng)技術(shù)改造也呈現(xiàn)日漸增多的趨勢，這充分符合風(fēng)力發(fā)電企業(yè)安全生產(chǎn)要求，故開展風(fēng)電機(jī)組自動(dòng)消防系統(tǒng)技術(shù)改造研究具有重大意義。

1 風(fēng)電機(jī)組安裝自動(dòng)消防系統(tǒng)的必要性分析

2014年國家能源局下發(fā)的《防止電力生產(chǎn)事故的二十五項(xiàng)重點(diǎn)要求》（國能安全〔2014〕161號(hào)）[3]第2.11.11條款和《電力設(shè)備典型消防規(guī)程》（DL 5027—2015）第13.3.5項(xiàng)條款均對(duì)風(fēng)電機(jī)組安裝自動(dòng)消防系統(tǒng)提出了一定要求。在《風(fēng)力發(fā)電機(jī)組防火技術(shù)規(guī)程》（CECS 391—2014）中，對(duì)風(fēng)電機(jī)組自動(dòng)消防系統(tǒng)的防護(hù)單元、系統(tǒng)選型、裝置組件、設(shè)計(jì)施工、驗(yàn)收維護(hù)等進(jìn)行了全方位規(guī)定，對(duì)風(fēng)機(jī)自動(dòng)消防系統(tǒng)設(shè)計(jì)具有重要指導(dǎo)作用。

風(fēng)電機(jī)組安裝自動(dòng)消防系統(tǒng)，當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，自動(dòng)消防系統(tǒng)啟動(dòng)后，可最大程度保證機(jī)組、人員安全，減少機(jī)組燒毀造成的經(jīng)濟(jì)損失。為遏制風(fēng)電機(jī)組重大/特大火災(zāi)事故的發(fā)生，及時(shí)將機(jī)艙內(nèi)火災(zāi)災(zāi)情消除，建議在風(fēng)電機(jī)組上安裝自動(dòng)滅火裝置。

2 自動(dòng)消防系統(tǒng)技改方案介紹

風(fēng)電機(jī)組自動(dòng)消防系統(tǒng)的技術(shù)改造應(yīng)遵循經(jīng)濟(jì)實(shí)惠、高效可靠、實(shí)用性強(qiáng)的原則。本文對(duì)風(fēng)電機(jī)組自動(dòng)消防系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行了研究，對(duì)傳統(tǒng)的改造方案進(jìn)行了系統(tǒng)優(yōu)化，提出了機(jī)艙大空間采用主動(dòng)性自動(dòng)消防系統(tǒng)（含視頻安防聯(lián)動(dòng)）、電氣柜內(nèi)采用被動(dòng)式自動(dòng)消防系統(tǒng)（S型熱氣溶膠）的設(shè)計(jì)方案。

2.1? ? 機(jī)艙大空間主動(dòng)式自動(dòng)消防系統(tǒng)

2.1.1? ? 機(jī)艙主動(dòng)式電啟動(dòng)消防控制邏輯

（1）系統(tǒng)預(yù)報(bào)警：火災(zāi)報(bào)警控制器處于“自動(dòng)”狀態(tài)下，當(dāng)3種探測器（感溫、感煙、火焰探測）的其中一種探測器觸發(fā)，火災(zāi)報(bào)警控制器將向升壓站集控室監(jiān)控界面發(fā)送報(bào)警信號(hào)，現(xiàn)場聲光報(bào)警器不亮，超細(xì)干粉不啟動(dòng)。與此同時(shí)，機(jī)艙內(nèi)360°云臺(tái)旋轉(zhuǎn)智能球形攝像機(jī)自動(dòng)聯(lián)動(dòng)消防報(bào)警系統(tǒng)，智能選取放大報(bào)警界面，展示機(jī)艙著火點(diǎn)著火情況，以便值班人員判斷火情。啟動(dòng)流程詳解如圖1所示。

（2）系統(tǒng)動(dòng)作：火災(zāi)報(bào)警控制器處于“自動(dòng)”狀態(tài)時(shí)，當(dāng)3種探測器（感溫、感煙、火焰探測）的兩種探測器觸發(fā)，現(xiàn)場聲光報(bào)警器響亮，啟動(dòng)延時(shí)燈亮，延時(shí)30 s后，火災(zāi)報(bào)警控制器將啟動(dòng)機(jī)艙內(nèi)的超細(xì)干粉滅火裝置進(jìn)行滅火，火災(zāi)報(bào)警控制器將啟動(dòng)反饋信號(hào)給中控室監(jiān)控平臺(tái)。

（3）系統(tǒng)手動(dòng)控制：氣體釋放報(bào)警器和緊急啟停按鈕均具有手/自動(dòng)轉(zhuǎn)換功能以及啟動(dòng)/停止功能，當(dāng)有操作人員進(jìn)入機(jī)艙進(jìn)行維護(hù)作業(yè)時(shí)，要求將消防系統(tǒng)調(diào)到手動(dòng)控制模式，即操作人員發(fā)現(xiàn)火情時(shí)可手動(dòng)啟動(dòng)機(jī)艙內(nèi)的消防系統(tǒng)，火災(zāi)報(bào)警控制器接收到緊急啟動(dòng)信號(hào)后，系統(tǒng)延時(shí)30 s啟動(dòng)滅火裝置進(jìn)行滅火;在此時(shí)間段內(nèi)如確認(rèn)為誤操作，可通過緊急啟停按鈕終止啟動(dòng)。手動(dòng)啟動(dòng)滅火裝置后，火災(zāi)報(bào)警控制器同時(shí)會(huì)釋放啟動(dòng)反饋信號(hào)給中控室監(jiān)控平臺(tái)。報(bào)警控制器在手動(dòng)狀態(tài)下，任何回路被觸發(fā)，不會(huì)啟動(dòng)滅火裝置，現(xiàn)場可通過啟停按鈕進(jìn)行啟動(dòng)/停止操作，中控室監(jiān)控平臺(tái)會(huì)接收報(bào)警信息。

（4）遠(yuǎn)程啟動(dòng)：中控室監(jiān)控平臺(tái)可遠(yuǎn)程啟動(dòng)超細(xì)干粉滅火裝置滅火。

（5）聯(lián)動(dòng)控制要求：

1）機(jī)艙自動(dòng)消防系統(tǒng)具有在任意兩種火災(zāi)探測器報(bào)警觸發(fā)后實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)停機(jī)功能。

2）機(jī)艙自動(dòng)消防系統(tǒng)具有在任意兩種火災(zāi)探測器報(bào)警觸發(fā)后立即關(guān)閉機(jī)艙內(nèi)齒輪箱散熱風(fēng)扇、發(fā)電機(jī)散熱風(fēng)扇的功能，防止自動(dòng)滅火裝置噴放后滅火介質(zhì)被風(fēng)扇吸至機(jī)艙外或干變室內(nèi)。

3）視頻安防聯(lián)動(dòng)功能：360°云臺(tái)旋轉(zhuǎn)智能球形攝像機(jī)與消防控制系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)，自動(dòng)消防系統(tǒng)報(bào)警時(shí)可以智能選取放大著火點(diǎn)界面。

2.1.2? ? 機(jī)艙超細(xì)干粉自啟動(dòng)消防控制邏輯

機(jī)艙每具超細(xì)干粉自帶感溫磁發(fā)電裝置和熱敏線，若感溫磁發(fā)電元件周圍環(huán)境溫度達(dá)到93 ℃或熱敏線溫度達(dá)到175 ℃，超細(xì)干粉將自行噴放滅火。其自啟反饋信號(hào)通過火災(zāi)報(bào)警控制器反饋至中控室集中監(jiān)控系統(tǒng)，告知監(jiān)盤人員艙內(nèi)起火。

2.2? ? 電氣柜內(nèi)被動(dòng)式自動(dòng)消防系統(tǒng)

2.2.1? ? 機(jī)艙/塔基電氣柜內(nèi)熱氣溶膠消防控制邏輯

與機(jī)艙超細(xì)干粉電啟動(dòng)控制邏輯不同，考慮到各電氣柜內(nèi)為封閉的獨(dú)立防火分區(qū)，一旦電氣柜內(nèi)發(fā)生火災(zāi)，溫度上升極快，故從經(jīng)濟(jì)、成本角度考慮，電氣柜內(nèi)未安裝感溫、感煙探測器，采用被動(dòng)式滅火系統(tǒng)。每個(gè)封閉的防火分區(qū)內(nèi)的熱氣溶膠自帶感溫磁發(fā)電裝置和熱敏線，若感溫磁發(fā)電元件周圍環(huán)境溫度達(dá)到93 ℃或熱敏線溫度達(dá)到175 ℃，防火分區(qū)內(nèi)的熱氣溶膠將自行噴放滅火，其噴放信號(hào)反饋至中控室集中監(jiān)控系統(tǒng)，告知監(jiān)盤人員電氣柜內(nèi)熱氣溶膠已噴放滅火，如圖2所示。