氣體滅火設(shè)備應用于風力發(fā)電機艙中的測試方法探討

□謝 曄

風力發(fā)電作為一種綠色可再生能源，現(xiàn)已成為全球能源發(fā)展的戰(zhàn)略重點。中國風能資源豐富，發(fā)展極為迅速，裝機容量早已躍居世界第一。據(jù)統(tǒng)計，2015年之前全國新增安裝風電機組約1,3121臺，新增裝機容量約23,196MW，同比增長率約44.2%;累計安裝風電機組約76,241臺，累計裝機容量約114,609MW，同比增長約25.4%，按照規(guī)劃，在未來的5年內(nèi)很有可能仍然是每年約1,500萬千萬左右的裝機速度。風電設(shè)備在運行過程仍存在不確定性，比如在風力發(fā)電機艙發(fā)生火災。目前國內(nèi)的風機無火災預警措施，大多數(shù)僅在風機機艙內(nèi)和塔筒底部擺放幾個手提滅火器，一旦發(fā)生火災事故，撲救難度大，損失非常大。眾所周知，一般風電場往往建立在偏遠地區(qū)，一旦著火，消防車很難到達著火第一現(xiàn)場，另外風機一般安裝在距離地面幾十米至上百米的高空，如依靠地面救援力量顯得不切實際。所以風電機組自身的消防設(shè)備顯得非常重要。

一、風力發(fā)電機艙火災特點

電氣系統(tǒng)分布廣泛，線路隱蔽。風電機組往往建立在偏遠無人員地區(qū)，火災隱患問題不易發(fā)現(xiàn),火災的主要類型有液體火災、電氣火災和固體表面火災。通風換氣速度越快，火焰蔓延速度越快。設(shè)備越值錢，損失越大；如發(fā)生火災，將造成重大損失等。

二、滅火器具、設(shè)備的初步選型及應滿足的條件

風力發(fā)電機組上發(fā)生的火災固體表面火災(A類)、潤滑油火災(B類)、電器火災(E類)。目前市場上能夠撲滅以上幾種火災的滅火設(shè)備主要有七氟丙烷滅火裝置、干粉滅火裝置、熱氣溶膠滅火裝置、探火管滅火裝置(包括七氟丙烷探火管和二氧化碳探火管滅火裝置)。

風力發(fā)電機組滅火設(shè)備應用包括以下環(huán)境因素：一是一般安裝在草原、沙漠、海上等風速較大的場所。北方地區(qū)的風力發(fā)電機組一般存在常期處于低溫或高溫、晝夜溫差大，低溫時達到-40℃，高時達到70℃；應根據(jù)風力發(fā)電機組工作區(qū)域選取適用的滅火設(shè)置；二是安裝在沙漠地區(qū)的風力發(fā)電機組常期處于沙塵狀態(tài)、海上處于鹽霧狀態(tài)，易被鹽霧腐蝕；三是風機常期處于振動的環(huán)境條件下；四是風機復雜的電磁環(huán)境易導致電器設(shè)備受電磁干擾，導誤啟動。

三、模擬風力發(fā)電機組工作環(huán)境測試方法

(一)高低溫交變循環(huán)試驗(-40℃～80℃)。試驗設(shè)備應符合《固定滅火系統(tǒng)產(chǎn)品環(huán)境試驗方法標準》GB/T 25208—2010中6.2的規(guī)定，滅火裝置內(nèi)壓力的測量采用0.4級精密壓力表。試驗條件選用GB/T 25208—2010中6.3.3表2規(guī)定的循環(huán)方式。

試驗方法：七氟丙烷滅火設(shè)備、探火管滅火裝置高低溫交變循環(huán)試驗按規(guī)范的試驗程序進行試驗；試驗后應符合標準噴射性能要求。滅火設(shè)備按規(guī)范要求充壓至貯存壓力時，壓力指示器須按工作時的位置安裝在其滅火裝置上，最終達到正常工作狀態(tài)。干粉滅火裝置、熱氣溶膠滅火裝置高低溫交變循環(huán)試，按規(guī)范的試驗程序和要求進行專項試驗。試驗合格后滅火裝置分別從高溫至低溫環(huán)境中分別取出，此時須立即安裝啟動裝置，最終試驗成果應符合標準規(guī)定的噴射要求。

(二)抗電磁干擾適用性。為了驗證滅火設(shè)備的抗電磁干擾適用性，熱氣溶膠滅火裝置、干粉滅火裝置、七氟丙烷滅火裝置、探火管滅火裝置(包括七氟丙烷探火管和二氧化碳探火管滅火裝置)，依據(jù)GB/T17626.2-2006《電磁兼容試驗和測量技術(shù)靜電放電抗擾度試驗》等級3的要求，試驗電壓：空氣放電±8kV，接觸放電±6kV，試驗儀器：靜電放電器型號：SKS-0230G，試件處于靜止工作狀態(tài)，無外接供電，試件敏感性試驗監(jiān)測方法和判據(jù)：測試中，若有氣體噴出，即視為不合格。試驗程序見表1。

表1 試驗程序

(三)鹽霧環(huán)境要求。驗證氣體滅火設(shè)備的鹽霧環(huán)境適用性：熱氣溶膠滅火裝置、干粉滅火裝置、七氟丙烷滅火裝置、探火管滅火裝置(包括七氟丙烷探火管和二氧化碳探火管滅火裝置)等，依據(jù)GB/T 25208—2010中11的規(guī)定，滅火裝置內(nèi)壓力的測量采用0.4級精密壓力，試驗持續(xù)時間：480h。氯化鈉溶液質(zhì)量濃度：(5±0.1)%，按GB/T 25208—2010中11.4的規(guī)定配制，鹽霧沉降速率：1mL/80cm2·h～2mL/80cm2·h(經(jīng)24h噴霧后，每80cm2上接收的鹽溶液量平均到每小時的鹽霧沉降量)。將滅火設(shè)備置于正常工作狀態(tài)。風力發(fā)電機組自動滅火裝置先按GB/T 25208—2010中11的規(guī)定進行預處理，然后按GB/T 25208—2010中11.6的規(guī)定進行持續(xù)時間480h的鹽霧腐蝕條件試驗，記錄試驗期間滅火裝置是否有誤動作現(xiàn)象。試驗后，滅火設(shè)備外殼體有無明顯龜裂、脫落等缺陷。并進行噴射滅火試驗，應能夠正常噴射及滅火。

圖1 風力發(fā)電機組自動滅火設(shè)備濕熱試驗循環(huán)周期條件注：圖中上側(cè)坐標軸中橫軸代表時間，單位為小時(h)，縱軸代表相對濕度，單位為%，下側(cè)坐標軸中橫軸代表時間，單位為小時(h)，縱軸代表溫度，單位為攝氏度(℃)。

(四)抗振性能適用性。由于風力發(fā)電機組常期處于擺動狀態(tài)，其擺幅與船舶運輸相類似，所以選用GB/T 7094—2002《船用電氣設(shè)備振動(正弦)試驗方法》，進行測試。熱氣溶膠滅火裝置、干粉滅火裝置、七氟丙烷滅火裝置、探火管滅火裝置(包括七氟丙烷探火管和二氧化碳探火管滅火裝置)等設(shè)備，依試驗設(shè)備應符合GB/T 25208—2010中19.2的規(guī)定，滅火裝置內(nèi)壓力的測量采用0.4級精密壓力。振幅1.6mm，頻率100Hz，加速度幅值1.5m/s2，將滅火設(shè)備置于正常工作狀態(tài)。滅火設(shè)備振動試驗參數(shù)見GB/T 7094—2002中表1嚴酷振動條件，在X、Y、Z三個互相垂直交叉的軸線上，朝著每個面的方向上依次振動2小時；然后記錄下在試驗期間的滅火裝置是否有誤動作現(xiàn)象。風力發(fā)電機組自動滅火裝置進行噴射性能試驗，試驗結(jié)果正常。

(五)交變濕熱。驗證氣體滅火設(shè)備的濕熱環(huán)境的適用性：熱氣溶膠滅火裝置、干粉滅火裝置、七氟丙烷滅火裝置、探火管滅火裝置(包括七氟丙烷探火管和二氧化碳探火管滅火裝置)等設(shè)備，試驗設(shè)備應符合GB/T 25208—2010中7.2的規(guī)定，滅火裝置內(nèi)壓力的測量采用0.4級精密壓力表。試驗箱中的溫度80℃±2℃，相對濕度93%±3%?；蛘邷囟?40℃±3℃，相對濕度97.5%±2.5%。見圖1。

a無控制的相對濕度。

b一個周期為24h。對柜式七氟丙烷滅火裝置，將七氟丙烷滅火裝置置于正常工作狀態(tài)。風力發(fā)電機組自動滅火裝置按7.6.1.2規(guī)定的試驗條件進行10個循環(huán)周期試驗的濕熱試驗，然后下一步須記錄著在試驗期間的滅火裝置是否有誤動作的現(xiàn)象。一旦試驗結(jié)束后必須對著滅火設(shè)備進行下一步的噴射性能試驗合格后，其試驗結(jié)果須正常。

(六)防沙塵。滅火設(shè)備需安裝防塵罩，必須達到防沙土的要求。

四、結(jié)語

由于風力發(fā)電設(shè)備長期處于極端的環(huán)境條件下，對于傳統(tǒng)的熱氣溶膠滅火裝置、干粉滅火裝置、七氟丙烷滅火裝置、探火管滅火裝置(包括七氟丙烷探火管和二氧化碳探火管滅火裝置)需達到更高的技術(shù)要求，滿足高低溫測試、抗電磁干擾(EMC測試)、耐鹽霧測試、抗振動測、交變濕熱的測試，能夠保證風力發(fā)電機組的火災防護需求，筆者提出上述測試建議供各消防技術(shù)人員參考。