自動消防系統在風機中的實際應用

2014-07-08 02:16:58王璐

機械工程師 2014年10期

王璐

（國電聯合動力技術（連云港）有限公司，江蘇連云港 222069）

0 引言

隨著全球風電技術的發展，風機的單臺裝機容量逐年增大，風機高度和風機結構日益復雜，單臺風機的成本也在不斷地增加。由于風機運行環境惡劣，常遭受雷擊、風沙、鹽霧、低溫、高溫等侵蝕,容易發生線纜老化及電氣火災；同時由于風機在高空中零部件會不斷振動，可能導致系統線纜脫落、破損，從而引發火災。極端情況下，由于高速制動器摩擦產生大量的熱，剎車盤呈現紅熱狀態，也會引起火災。

由于風機大部分時間內為無人值守的狀態，一旦發生火災，如果不能及時撲滅將帶來巨大的經濟損失和危害［1］。僅2011 年1～7 月，全國大約有8 臺機組由于各種不同的原因被火災徹底燒毀。由于國內的風機大多只在風機機艙內和塔筒底部擺放著手提滅火器，而地面消防設備因為高度不夠對風機滅火無能為力，一旦火災發生，無論是消防人員還是風電廠工作人員都無法及時采取救援措施，只能等明火自然熄滅。因此為風機配備一套合適的自動消防系統顯得尤為迫切和必要。

1 風機自動消防系統

火災發展變化一般由初起期、發展期、最盛期和熄滅期四階段組成。火災初期階段是物質在起火后的十幾分鐘里，燃燒面積不大，煙氣流動速度較緩慢，火焰輻射出的能量還不多，周圍物品和結構開始受熱，溫度上升不快，但呈上升趨勢。在這個階段用較少的人力和應急的滅火器材，就能控制住火勢或將火撲滅。在風電機組將火災控制在初起期顯得尤為重要，要盡早發現火災，并將損失控制在最低點［2］。

火災的自動消防主要包括自動報警和自動滅火裝置兩部分。

火災自動報警系統是由火災探測器、火災報警裝置、火災警報裝置，以及具有其他輔助功能的裝置組成［3］。因為風機運行條件的多樣化，如高海拔、風沙、鹽霧、高濕度等，要根據不同的運行環境選擇合適的火災探測器，如感煙、感溫、感光、氣體探測器等。風機內的探測器發現火災后能夠及時報警，通過機艙內的控制系統及時發出警報，提醒機艙內作業人員或者控制中心內的操作人員及時采取消防措施。圖1 是一個典型的風場多臺機組組成的報警系統。

在圖1 中，每臺風機都有一個獨立的自動報警系統，發生火災時火災探測器探測到信號、或者緊急情況下操作人員手動打開報警信號，將火災信號傳遞到控制中心。控制中心控制器自動開啟火災警報，采取火災應急處理、事故廣播等應急措施。

在風機投入使用前，在風機易發生火災處如機艙柜、剎車盤等處布置自動滅火裝置。機艙柜內有大量電氣設備，需要使用一種較為"清潔"的滅火劑，通常采用七氟丙烷滅火劑。七氟丙烷滅火機理既有物理作用(分子汽化階段能迅速冷卻火焰溫度)，又有化學作用(中斷燃燒的鏈式反應)，滅火速度快，效率高，主動性強，非常適合用于保護電器設備，并對保護的物品無損害，滅火后不留任何殘留物［4］。火災報警裝置啟動的同時，自動滅火系統會打開自動滅火劑的控制閥門對火災進行撲滅。

2 風機自動消防——探火管自動滅火裝置

圖1 風場多臺機組報警系統

探火管感溫自啟動滅火裝置是一種簡單可靠的獨立探火、滅火裝置。該類滅火裝置采用柔性可彎曲的高分子探火管作為火災的探測報警部件及滅火劑輸送部件。探火管在使用前一般會在管道里充裝一定壓力的惰性氣體，火災發生時，探火管受熱破裂，滅火裝置內的壓力開關接收到壓力消失的信號，就會開啟滅火器的閥門，滅火劑可通過探火管到達管道破裂的地方撲滅火災。不需要電源控制、專門的煙（溫）感探測器及復雜的設備及管線，利用自身儲壓，依靠經充壓的火管及探火瓶組就能快速、準確、有效地探測及撲滅火源［5］。

圖2 為探火管自動滅火裝置的七氟丙烷氣瓶，通過支架固定在風機機架上面。探火管從氣瓶出來分別接到風機易燃地區，如圖3 中的機艙柜及圖4 中的高速剎車罩內部。因高分子探火管具有一定的柔韌性，可以根據風機內的復雜情況布置探火管。從圖中可以看出，探火管進入機艙柜后可以做“S”型彎曲，能最大限度地保證火災的探測機滅火劑的輸送。氣瓶上有壓力閥門，探火管發生破裂后，氣瓶內的消防劑沿著探火管到達破裂處，完成火災的撲滅。

圖2 七氟丙烷氣瓶

圖3 機艙柜

圖4 高速剎車罩內部

該系統結構簡單，管路布置方便，對著火點撲滅的針對性強。同時也可以根據需要增加報警裝置及信號反饋裝置。但是由于探火管本身性能的局限性，只能發現和撲滅探火管周圍一定范圍內的火災。同時由于探火管質地柔軟，機艙內的操作人員要避免踩踏、觸碰探火管，防止因磨損、震動等原因損壞探火管，發生誤報現象。

3 風機自動消防——煙感溫感自動滅火裝置

圖5 機艙頂部及火災易發處多處安裝有傳感器

本系統采用光電煙感、溫度傳感器作為火災探測器，在機艙頂部及火災易發處多處安裝有傳感器，如圖5 所示。由于風機機艙內相對狹窄及密閉，適合傳感器的布置及信號的采集。信號通過電纜傳輸到自動滅火裝置的控制柜（圖6）中，由控制系統進行辨別與處理。確認火災發生后控制系統打開置于機艙頂部的消防氣瓶的閥門進行滅火處理。氣瓶通過螺釘固定在機艙罩的頂部，噴口向下。同時消防控制系統可以將火災型號發送給風場控制中心，采取進一步的措施。

該自動滅火系統信號采集準確，適用的范圍更大，對整個機艙內部的火災情況都有良好的監測。同時針對機艙柜內的設備增加了氣溶膠保護，如圖7 所示，防止因機艙柜門關閉而不能在第一時間發現火災。