風力發(fā)電機組火災風險評估及消防應急處理對策研究

摘要：本文旨在深入探討風力發(fā)電機組的火災風險評估方法及消防應急處理對策。通過詳細闡述安全檢查表法、模糊綜合評價法、定量風險分析、層次分析法（AHP）和安全矩陣法等五種火災風險評估方法，為風電機組提供全面的火災風險識別與評估。針對消防應急處理，提出了智能化火災探測與報警系統(tǒng)、非儲壓式全氟己酮滅火裝置、遠程監(jiān)控與控制系統(tǒng)、熱成像與火焰識別技術及智能煙霧控制與排煙系統(tǒng)等，以期提升風電場的安全管理水平和應急響應能力。

關鍵詞：風力發(fā)電機組；火災風險評估；消防應急處理

引言

隨著風力發(fā)電技術的快速發(fā)展和廣泛應用，風力發(fā)電機組的安全問題日益凸顯。火災作為其中的重大風險之一，對風電場的安全運營構(gòu)成了嚴重威脅。因此，科學評估風力發(fā)電機組的火災風險，并制定相應的消防應急處理對策，顯得尤為重要。本文旨在系統(tǒng)分析風力發(fā)電機組的火災風險評估方法，并探討有效的消防應急處理策略，以期為風電場的安全管理提供有力支持。

一、火災風險評估方法

（一）安全檢查表法

安全檢查表法作為一種基礎且重要的評估方法被廣泛應用。安全檢查表法通過制定詳盡的檢查表，對風力發(fā)電機組的各個關鍵部位和潛在風險點進行細致檢查，從而有效識別并評估火災風險。在設計安全檢查表時，必須考慮風力發(fā)電機組的特定屬性和其所處的操作環(huán)境，確保檢查表能全面涵蓋機組的關鍵部分，包括電氣系統(tǒng)、機械系統(tǒng)和控制系統(tǒng)。表格需詳盡羅列各項檢測項目，如電纜絕緣性能、機組溫度控制、油液滲漏狀況等，以保證每一細節(jié)均受到全面審視。在開展安全檢查中，工作人員應嚴格依照預設的檢查清單，對各個項目進行詳盡的觀察與核實，利用紅外熱像儀對機組各部分進行溫度測繪，評估是否存在溫度異常升高狀況。

（二）模糊綜合評價法

模糊綜合評價法是一種依托于模糊數(shù)學理論的評價手段。在進行火災風險評估過程中，采用模糊綜合評價法，涵蓋評價因素的集合確定、評價集的建立、隸屬度矩陣的設定、權重集的賦予以及最終的模糊綜合評價實施。為了評估火災風險，必須識別和考量諸多相關因素，如電氣設備的維護狀況、振動檢測狀況等，這些因素共同組成了評價因素集。根據(jù)具體狀況構(gòu)建評估集合，應包含高風險、中風險、低風險等不同評價結(jié)果。在確定隸屬度矩陣過程中，需召集領域內(nèi)專家對各項指標進行打分評價，根據(jù)評分數(shù)據(jù)構(gòu)建模糊矩陣，形成隸屬度矩陣。該矩陣表征了各評價要素與整體評價集之間的不確定性關聯(lián)，構(gòu)成模糊評價方法的根本結(jié)構(gòu)。

（三）定量風險分析

定量風險分析是一種基于科學的風險評估手段，利用數(shù)學模型和統(tǒng)計技術來確定風險的規(guī)模和發(fā)生概率。在此過程中，必須識別并評價風力發(fā)電機組在運行過程中可能遇到的各種風險因素，包括極端氣候條件、設備故障以及人為操作失誤等。通過概率論與數(shù)理統(tǒng)計學手段，對這些可能影響風力發(fā)電機組安全運行的風險因素的概率和影響程度進行詳細分析。為了對風險進行更為精確的量化評估，可以采用故障模式、影響及危害性分析（FMECA）與故障樹分析（FTA）等特定技術手段。FMECA方法能夠辨識設備在運行過程中潛在的故障模式，并評估這些模式對整個系統(tǒng)的影響程度。通過運用危害度矩陣，能夠?qū)Σ煌墓收线M行等級劃分，以便識別出最需要優(yōu)先考慮的風險因素^[1]。

（四）層次分析法（AHP）

層次分析法（AHP）作為一種有效的多目標決策工具，是由20世紀70年代美國運籌學專家ThomasL.Saaty所創(chuàng)立。該方法先將一個涉及多個目標的復雜決策問題逐層拆解，轉(zhuǎn)化為一系列的對比和評估過程，明確各個方案或指標的重要性及優(yōu)劣排序。層次分析法對問題進行多角度拆解，將相關因素及其相互作用和從屬關系在多個層次上進行聚集和組合，構(gòu)建出一個多層次的分析模型。一般來說，此類模型包括目標層面、中間標準層面以及備選方案層面。采用成對比較法，評估各層次因素的相對重要性，通常以1至9的標度進行。其中，1代表兩個因素在重要性上無差異；3代表在評估兩者之間的相對重要性時，其中一個元素顯得略為突出；5代表在衡量兩者影響力時，某一因素顯著超越了另一因素；7代表在比較兩者時，某一因素顯著超越另一因素，表現(xiàn)出較為關鍵的影響力；9代表在對比兩種因素時，某因素顯著超越另一因素，表現(xiàn)出其無可比擬的重要性；數(shù)字2、4、6、8分別代表了那些緊密相連的判斷過程的平均值，通過計算判斷矩陣的最大特征值及其所對應的特征向量，可以明確每一層次中各因素的權重分布。

（五）安全矩陣法

采用安全矩陣法，能對復雜系統(tǒng)的安全性進行系統(tǒng)性分析與評估，在風險評價領域表現(xiàn)突出。該方法融合了定性分析與定量分析兩大手段，借助構(gòu)建的二維矩陣圖表，實現(xiàn)對事故發(fā)生概率及其嚴重程度的交叉比對，進而確定風險等級。采用安全矩陣法，通過專家評定與歷史數(shù)據(jù)解析，明確在風力發(fā)電機組運行過程中可能遇到的各類事故及其潛在發(fā)生概率。此類事故種類繁多，涵蓋了機械故障、操作人員的錯誤以及自然災害等因素。針對潛在的事件，預測其可能導致的負面結(jié)果，如設備損害、人員傷亡、生產(chǎn)停滯等，進而對事件的嚴重程度進行評價。制作一個由事故可能性決定的行向量和由事故嚴重性決定的列向量所構(gòu)成的數(shù)據(jù)框架，以實現(xiàn)對各類風險的系統(tǒng)評估。本方法采用方陣圖示，用以表現(xiàn)不同事故類型與相應嚴重程度交叉所確定的風險程度級別^[2]。

二、風力發(fā)電機組消防應急處理對策

（一）智能化火災探測與報警系統(tǒng)

對于風力發(fā)電機組，智能化火災探測與報警系統(tǒng)是關鍵的消防安全應急設施。該系統(tǒng)融合尖端傳感器、圖像處理以及大數(shù)據(jù)分析手段，旨在實現(xiàn)對火災的快速偵測與精確報警。此機制采用了一系列高精度與敏感度的感測設備，如煙霧、溫度及火焰探測器，對風力發(fā)電機組的關鍵部位執(zhí)行持續(xù)的實時監(jiān)測。安裝于風力發(fā)電機組內(nèi)部的感測器具備偵測煙霧密度、溫度變異及火源功能，能在火警初期迅速作出反應。本研究中的系統(tǒng)部署了先進的智能圖像辨識模塊，該模塊通過在設備周邊安裝多個攝像頭來實現(xiàn)對設備運作狀況的持續(xù)監(jiān)控。當監(jiān)控設備檢測到火苗或者煙霧等異常現(xiàn)象時，該系統(tǒng)能夠即刻啟動分析與評估程序，并激活預警系統(tǒng)。該系統(tǒng)有能力搜集和處理在風力發(fā)電機組運作過程中產(chǎn)生的各類信息，如環(huán)境溫度、相對濕度以及煙霧濃度等。通過構(gòu)建數(shù)學模型，該系統(tǒng)能夠?qū)赡馨l(fā)生的火災隱患進行預測和評估，確保能夠及時識別出這些風險。報警信號通過控制室并借助手機短信、電子郵件等手段，發(fā)送給指定的工作人員，以確保他們能夠及時接收警情信息，并實施必要的應對措施。一旦檢測到火情，能立即將警示信息傳達給消防部門，使他們能夠迅速作出反應并執(zhí)行救援任務^[3]。

（二）非儲壓式全氟己酮滅火裝置

針對小型空間和某些特定區(qū)域，高效的全氟己酮滅火裝置發(fā)揮著關鍵作用。通常情況下，該設備內(nèi)部的運作壓力為零，這一特性確保了其安全性能得到保障。當感受到外部溫度變化或接受電信號觸發(fā)時，該系統(tǒng)將立即激活火災撲救流程。該設備內(nèi)部的加壓結(jié)構(gòu)能在極短的時間內(nèi)實現(xiàn)壓力提升，從而生成高壓氣體，確保設備能迅速適應火災應急情況。在高壓氣體的推動下，全氟己酮滅火劑會迅速霧化并噴射出來。全氟己酮（C6F12O）分子以其卓越的熱穩(wěn)定性著稱。在高溫火源的作用下，能迅速轉(zhuǎn)化為氣態(tài)并吸收大量熱量，從而發(fā)揮滅火作用。通過化學反應，有效降低火源周邊的溫度，使火勢得到控制。小型化設計的非儲壓式全氟己酮滅火裝置的模塊化組裝特性使得設備體積緊湊，安裝過程簡便。該特性使其極為適用于風電機組緊湊的安裝環(huán)境。該設備在滅火過程中不僅表現(xiàn)出高效率與環(huán)保特性，而且使用后不會在設備中留下任何殘留物，從而避免了二次損害。

（三）遠程監(jiān)控與控制系統(tǒng)

遠程監(jiān)控和控制系統(tǒng)的基礎是風電機組各關鍵部件所安裝的傳感器，這些傳感器具備實時追蹤溫度、煙霧、火焰等關鍵參數(shù)的功能。當傳感器監(jiān)測到溫度超?；驘熿F濃度超出標準等異常狀況時，該系統(tǒng)能夠即刻采集并分析這些數(shù)據(jù)。本系統(tǒng)以一個集中處理單元為中心，收集傳感器所傳輸?shù)男畔?，對這些數(shù)據(jù)進行深入研究，并據(jù)此作出決策。在檢測到火災隱患的情況下，控制系統(tǒng)將及時激活預設的應對流程。該程序包括激活警報機制、告知風電場管理人員及消防部門，并可自動或人工激活滅火系統(tǒng)。在風電場所，管理工作者或?qū)ｉT的消防機構(gòu)通過網(wǎng)絡通信技術，實現(xiàn)對風電機組消防設備的遠程操作和監(jiān)控，即便管理人員不在現(xiàn)場，也能對火災緊急事件進行及時響應和處置。為了確保遠程監(jiān)控系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，必須定期對其進行必要的維護，包括審視傳感器的工作狀況、升級控制單元的固件與硬件系統(tǒng)以及評估緊急響應程序的反應速度和精確度^[4]。

（四）熱成像與火焰識別技術

利用紅外熱像儀，可以無需接觸測定物體的熱輻射，將其轉(zhuǎn)換成可視圖像，進而詳盡呈現(xiàn)設備各部件的溫度狀況，識別隱匿的過熱區(qū)域或異常狀況。將紅外熱像儀布設于風力發(fā)電機組的關鍵區(qū)域，如機艙頂部或要害部件周圍，實現(xiàn)對機組熱量狀態(tài)的全方位監(jiān)測。定期進行圖像捕捉與實時跟蹤，迅速識別溫度異常上升的部位?；鹧孀R別技術利用圖像處理技術和模式識別算法，對攝像頭捕獲的圖像進行分析，以確定火焰是否存在。利用特定技術，對火焰屬性，如色澤、輪廓及變化動態(tài)進行精確辨認，使其能在火災初期及時作出響應。針對火焰的自動識別需求，在風電機組的關鍵部位部署高分辨率攝像頭，并配合效能強大的圖像分析模塊，利用攝像頭采集的實時畫面進行分析，系統(tǒng)能在第一時間識別火焰并啟動報警系統(tǒng)^[5]。

（五）智能煙霧控制與排煙系統(tǒng)

智能煙霧控制與排煙系統(tǒng)的核心構(gòu)成是具備高度智能化的控制單元，負責實時監(jiān)控煙霧的濃度、溫度等參數(shù)。在監(jiān)測到異常狀況時，控制系統(tǒng)將立刻激活應急預案。通過對排煙風機的轉(zhuǎn)速和風門開合進行自動化調(diào)整，控制煙霧的擴散速度和蔓延方向。風電場的管理人員能夠通過互聯(lián)網(wǎng)或?qū)ｉT建立的網(wǎng)絡，實現(xiàn)對系統(tǒng)的遠程控制。管理人員可以實時監(jiān)控機組內(nèi)部的煙霧和溫度狀況，根據(jù)實際情況，手動調(diào)整排煙策略。通過實施遠距離的監(jiān)測與調(diào)控，顯著增強了應對突發(fā)狀況時的作業(yè)效率和適應性。排煙風機因其大風量和高壓力的特性，能快速將煙霧排出機組外部。在設計排煙布局時，充分考慮了煙霧的擴散特性和機組內(nèi)部構(gòu)造，以保證煙霧得到有效控制和排出^[6]。

結(jié)語

風力發(fā)電機組的火災風險評估和消防應急處理對策研究是確保風電場安全運營的關鍵。本文通過對多種評估方法的深入剖析和對先進消防應急處理對策的探討，為風電場的安全管理提供了理論支持和實踐指導。未來，隨著技術的不斷進步和新能源行業(yè)的持續(xù)發(fā)展，期待看到更多創(chuàng)新的安全策略和解決方案，以進一步保障風力發(fā)電機組安全穩(wěn)定運行^[7]。

參考文獻

[1]趙發(fā)明.風力發(fā)電機組火災事故原因及防范措施[J].科技創(chuàng)新與應用，2023，13（22）：112-116.

[2]賀俊華.風力發(fā)電機組加裝自動消防裝置方案探究[J].消防界（電子版），2022，8（23）：10-12.

[3]付雪輝.淺析自動消防系統(tǒng)在風力發(fā)電機組中的應用[J].紅水河，2020，39（05）：54-56+61.

[4]沈華龍.風力發(fā)電機組被動式自動消防系統(tǒng)改造[J].工業(yè)技術創(chuàng)新，2018，5（05）：59-62.

[5]焦宇，陳冉，陳曉曉，等.通風工況下風力發(fā)電機艙火災場景特性模擬[J].安全與環(huán)境工程，2022，29（04）：255-264+272.

[6]朱謹益，蔣冒閏，廖永強.光纖測溫系統(tǒng)在風力發(fā)電機組中的應用研究[J].四川水力發(fā)電，2022，41（01）：24-26+42.

[7]謝曄.氣體滅火設備應用于風力發(fā)電機艙中的測試方法探討[J].產(chǎn)業(yè)與科技論壇，2022，21（01）：36-37.

作者簡介：張騰中（1998— ），男，漢族，甘肅靖遠人，本科，助理工程師，研究方向：風力發(fā)電。