氣體滅火設(shè)備應(yīng)用于風(fēng)力發(fā)電機(jī)艙中的測(cè)試方法探討

□謝 曄

風(fēng)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(diǎn)。中國(guó)風(fēng)能資源豐富，發(fā)展極為迅速，裝機(jī)容量早已躍居世界第一。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2015年之前全國(guó)新增安裝風(fēng)電機(jī)組約1,3121臺(tái)，新增裝機(jī)容量約23,196MW，同比增長(zhǎng)率約44.2%;累計(jì)安裝風(fēng)電機(jī)組約76,241臺(tái)，累計(jì)裝機(jī)容量約114,609MW，同比增長(zhǎng)約25.4%，按照規(guī)劃，在未來(lái)的5年內(nèi)很有可能仍然是每年約1,500萬(wàn)千萬(wàn)左右的裝機(jī)速度。風(fēng)電設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程仍存在不確定性，比如在風(fēng)力發(fā)電機(jī)艙發(fā)生火災(zāi)。目前國(guó)內(nèi)的風(fēng)機(jī)無(wú)火災(zāi)預(yù)警措施，大多數(shù)僅在風(fēng)機(jī)機(jī)艙內(nèi)和塔筒底部擺放幾個(gè)手提滅火器，一旦發(fā)生火災(zāi)事故，撲救難度大，損失非常大。眾所周知，一般風(fēng)電場(chǎng)往往建立在偏遠(yuǎn)地區(qū)，一旦著火，消防車很難到達(dá)著火第一現(xiàn)場(chǎng)，另外風(fēng)機(jī)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(shí)際。所以風(fēng)電機(jī)組自身的消防設(shè)備顯得非常重要。

一、風(fēng)力發(fā)電機(jī)艙火災(zāi)特點(diǎn)

電氣系統(tǒng)分布廣泛，線路隱蔽。風(fēng)電機(jī)組往往建立在偏遠(yuǎn)無(wú)人員地區(qū)，火災(zāi)隱患問(wèn)題不易發(fā)現(xiàn),火災(zāi)的主要類型有液體火災(zāi)、電氣火災(zāi)和固體表面火災(zāi)。通風(fēng)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(zāi)，將造成重大損失等。

二、滅火器具、設(shè)備的初步選型及應(yīng)滿足的條件

風(fēng)力發(fā)電機(jī)組上發(fā)生的火災(zāi)固體表面火災(zāi)(A類)、潤(rùn)滑油火災(zāi)(B類)、電器火災(zāi)(E類)。目前市場(chǎng)上能夠撲滅以上幾種火災(zāi)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(fēng)力發(fā)電機(jī)組滅火設(shè)備應(yīng)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(fēng)速較大的場(chǎng)所。北方地區(qū)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組一般存在常期處于低溫或高溫、晝夜溫差大，低溫時(shí)達(dá)到-40℃，高時(shí)達(dá)到70℃；應(yīng)根據(jù)風(fēng)力發(fā)電機(jī)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(fēng)力發(fā)電機(jī)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(fēng)機(jī)常期處于振動(dòng)的環(huán)境條件下；四是風(fēng)機(jī)復(fù)雜的電磁環(huán)境易導(dǎo)致電器設(shè)備受電磁干擾，導(dǎo)誤啟動(dòng)。

三、模擬風(fēng)力發(fā)電機(jī)組工作環(huán)境測(cè)試方法

(一)高低溫交變循環(huán)試驗(yàn)(-40℃～80℃)。試驗(yàn)設(shè)備應(yīng)符合《固定滅火系統(tǒng)產(chǎn)品環(huán)境試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》GB/T 25208—2010中6.2的規(guī)定，滅火裝置內(nèi)壓力的測(cè)量采用0.4級(jí)精密壓力表。試驗(yàn)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(yàn)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(yàn)按規(guī)范的試驗(yàn)程序進(jìn)行試驗(yàn)；試驗(yàn)后應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)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(shí)，壓力指示器須按工作時(shí)的位置安裝在其滅火裝置上，最終達(dá)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(yàn)程序和要求進(jìn)行專項(xiàng)試驗(yàn)。試驗(yàn)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(shí)須立即安裝啟動(dòng)裝置，最終試驗(yàn)成果應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的噴射要求。

(二)抗電磁干擾適用性。為了驗(yàn)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(yàn)和測(cè)量技術(shù)靜電放電抗擾度試驗(yàn)》等級(jí)3的要求，試驗(yàn)電壓：空氣放電±8kV，接觸放電±6kV，試驗(yàn)儀器：靜電放電器型號(hào)：SKS-0230G，試件處于靜止工作狀態(tài)，無(wú)外接供電，試件敏感性試驗(yàn)監(jiān)測(cè)方法和判據(jù)：測(cè)試中，若有氣體噴出，即視為不合格。試驗(yàn)程序見(jiàn)表1。

表1 試驗(yàn)程序

(三)鹽霧環(huán)境要求。驗(yàn)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(cè)量采用0.4級(jí)精密壓力，試驗(yàn)持續(xù)時(shí)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(shí)的鹽霧沉降量)。將滅火設(shè)備置于正常工作狀態(tài)。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組自動(dòng)滅火裝置先按GB/T 25208—2010中11的規(guī)定進(jìn)行預(yù)處理，然后按GB/T 25208—2010中11.6的規(guī)定進(jìn)行持續(xù)時(shí)間480h的鹽霧腐蝕條件試驗(yàn)，記錄試驗(yàn)期間滅火裝置是否有誤動(dòng)作現(xiàn)象。試驗(yàn)后，滅火設(shè)備外殼體有無(wú)明顯龜裂、脫落等缺陷。并進(jìn)行噴射滅火試驗(yàn)，應(yīng)能夠正常噴射及滅火。

圖1 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組自動(dòng)滅火設(shè)備濕熱試驗(yàn)循環(huán)周期條件注：圖中上側(cè)坐標(biāo)軸中橫軸代表時(shí)間，單位為小時(shí)(h)，縱軸代表相對(duì)濕度，單位為%，下側(cè)坐標(biāo)軸中橫軸代表時(shí)間，單位為小時(shí)(h)，縱軸代表溫度，單位為攝氏度(℃)。

(四)抗振性能適用性。由于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組常期處于擺動(dòng)狀態(tài)，其擺幅與船舶運(yùn)輸相類似，所以選用GB/T 7094—2002《船用電氣設(shè)備振動(dòng)(正弦)試驗(yàn)方法》，進(jìn)行測(cè)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(yàn)設(shè)備應(yīng)符合GB/T 25208—2010中19.2的規(guī)定，滅火裝置內(nèi)壓力的測(cè)量采用0.4級(jí)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(dòng)試驗(yàn)參數(shù)見(jiàn)GB/T 7094—2002中表1嚴(yán)酷振動(dòng)條件，在X、Y、Z三個(gè)互相垂直交叉的軸線上，朝著每個(gè)面的方向上依次振動(dòng)2小時(shí)；然后記錄下在試驗(yàn)期間的滅火裝置是否有誤動(dòng)作現(xiàn)象。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組自動(dòng)滅火裝置進(jìn)行噴射性能試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果正常。

(五)交變濕熱。驗(yàn)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(yàn)設(shè)備應(yīng)符合GB/T 25208—2010中7.2的規(guī)定，滅火裝置內(nèi)壓力的測(cè)量采用0.4級(jí)精密壓力表。試驗(yàn)箱中的溫度80℃±2℃，相對(duì)濕度93%±3%。或者溫度-40℃±3℃，相對(duì)濕度97.5%±2.5%。見(jiàn)圖1。

a無(wú)控制的相對(duì)濕度。

b一個(gè)周期為24h。對(duì)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(fēng)力發(fā)電機(jī)組自動(dòng)滅火裝置按7.6.1.2規(guī)定的試驗(yàn)條件進(jìn)行10個(gè)循環(huán)周期試驗(yàn)的濕熱試驗(yàn)，然后下一步須記錄著在試驗(yàn)期間的滅火裝置是否有誤動(dòng)作的現(xiàn)象。一旦試驗(yàn)結(jié)束后必須對(duì)著滅火設(shè)備進(jìn)行下一步的噴射性能試驗(yàn)合格后，其試驗(yàn)結(jié)果須正常。

(六)防沙塵。滅火設(shè)備需安裝防塵罩，必須達(dá)到防沙土的要求。

四、結(jié)語(yǔ)

由于風(fēng)力發(fā)電設(shè)備長(zhǎng)期處于極端的環(huán)境條件下，對(duì)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(dá)到更高的技術(shù)要求，滿足高低溫測(cè)試、抗電磁干擾(EMC測(cè)試)、耐鹽霧測(cè)試、抗振動(dòng)測(cè)、交變濕熱的測(cè)試，能夠保證風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的火災(zāi)防護(hù)需求，筆者提出上述測(cè)試建議供各消防技術(shù)人員參考。