海上風電機組新型消防系統應用研究

朱坤陽 曹健

作者簡介：

朱坤陽（1991- ），男，漢族，山東菏澤人，研究生碩士，工程師，研究方向：海上風電項目建設與運營；曹健（1984- ），男，漢族，上海人，本科，研究方向：消防滅火系統應用。

摘要：

海上風電機組作為當前新能源的主要組成之一，極大推進了我國清潔能源事業的發展。隨著風力發電裝機規模的急劇增長，機組工作年限增長，其事故呈日益增長趨勢。海上風電機組內的可燃物較多，風電機組在發生雷擊、電氣故障或者出現過熱元件以及明火作業時，特別容易引起火災。國內外關于海上風電機組的消防措施，基本采用干粉或氣溶膠產品，但該型式的消防系統觸發后對人體、設備、環境會造成一定影響。因此，研發出一種高壓細水霧型式的海上風電機組新型消防系統，兼顧人員、風機設備安全和環境保護，實現“三無”風機消防系統，進一步提高海上風電機組的能源生產效率及應用價值。

關鍵詞：海上風電機組；新型消防系統；高壓細水霧

引言

近年來，隨著環保意識的日益提升，國家越來越重視清潔能源的發展，風能發電方案已經成為全世界可再生能源發展的重要方向之一[1]。風電技術裝配是風電產業的重要組成部分，由于風電機組一般處于無人運維的工作模式，一旦風電設施因短路、雷擊等引發火災，短時間內就會造成較為嚴重的后果。

一、海上風電機組新型消防系統的基本內容

（一）技術詳情

海上風電機組新型消防系統主要采用高壓細水霧的滅火方式。當前以高壓細水霧作為滅火的消防系統，在眾多行業當中均可看到其身影，是當前市面上常用的消防系統。現階段二氧化碳、七氟丙烷、惰性氣體IG-541等產品構建的消防系統，在實際滅火過程中存在較多的不確定因素，最大問題在于空間不完全密閉情況下的滅火效率不高，如超細干粉、氣溶膠無降溫效果，對于電氣深位火災，只能一次性噴放，復燃幾率較高以及對人體和環境都有一定影響[2]。因此，選用高壓細水霧滅火系統作為海上升壓站或風電機組的消防系統，可利用其滅火、降溫、降煙機理和優異性能可快速隔離火源、對火災現場煙霧和有毒氣體進行有效降解和封堵，形成逃生通道，有利于人員疏散和保護消防隊員的生命安全，對人身、設備、環境無傷害，被認為是解決諸多火災難題的有效手段。

（二）系統結構

高壓細水霧滅火系統由高壓主泵、穩壓泵、電磁閥、過濾器、泵控制柜、水箱組件、供水管網、輔助變壓器、EPS電源、高壓細水霧噴頭等部件組成[3]。

（三）技術特點

從環保性、效率、安裝等方面來看，高壓細水霧滅火系統具備安全無污染、降煙易疏散、易安裝維護、絕緣性能好、阻隔熱輻射、撲救損失小、滅火效率高等特點。安全無污染：將水作為主要滅火原料，在降低人員危害的同時，保護環境。降煙易疏散：對燃燒產生的煙塵進行沖洗，增加現場滅火可操作性，延長火災的人員疏散時間，為消防救援爭取更多時間。易安裝維護：實際滅火用水相對較少，常規蓄水即可滿足安裝條件，并且管道材料輕薄，是耐腐蝕的不銹鋼，安裝時間和后勤檢修維護非常方便。絕緣性能好：與管道配套的噴頭較為細小，在高壓作用下，以水霧進行滅火。完成滅火后，在高溫環境下會自行蒸發，最大限度降低水對電氣化設備的損害。阻隔熱輻射：滅火系統開始運行后，所產生的水蒸氣可以快速隔絕火源與空氣的接觸，并且增加空氣濕度，弱化火源的燃燒條件，預先增加即將燃燒物品的濕度，有效阻擋火勢蔓延。撲救損失小：在高壓細水霧運行過程中，實際用水量約為噴淋式消防的百分之一，水霧狀的滅火方式可以最大程度降低水對電器的危害，從而增加滅火后的重建效率。滅火效率高：作為結合了傳統滅火方式和氣化滅火方式的消防系統，不但可以抑制火勢蔓延，同時還可以實現臨時滅火，保障在重大火災條件下，為消防救援人員爭取更多的救援時間。

二、海上風電機組新型消防與傳統消防的應用對比

海上風電機組新型消防系統相較于傳統消防系統來說，最大的區別在于應用方面[4]，如表1、表2所示。

由表1可知，傳統的消防系統主要以干粉氣溶膠為主，在實際消防應用項目當中，兩種消防物質表現出的消防能力均存在一定的不足之處，傳統消防難以滿足當前各種消防預防場景的消防應用需求，僅能滿足部分基本場景的消防需求[5]。

海上風電機組新型消防系統應用主要以高壓細水霧為主。對于同類消防應用項目來說，高壓細水霧消防系統體現出較高的應用價值，相較于表1的傳統消防系統來說，消防能力得到較大程度提高，體現出較高的實際消防應用能力及優勢。因此，以高壓細水霧為主的海上風電機組新型消防系統才能被應用到海水能源生產及開發場景當中，從而保證能源的穩定生產和生產場景的安全性，為陸地生產活動提供源源不斷的環保能源。

三、海上風電機組新型消防系統實際應用

以國內某海上風電項目應用為例。經過科研隊伍的研發，一種小型高壓細水霧泵組系統，配備了專用變壓器和大功率工業UPS，開發了專用的旋轉高壓軟管系統，與塔筒與風電機組制造商合作開發了管路固定系統，實現了主泵控制器與風電機組遠程監控系統的聯網，從而將其應用于國內某海上風電項目上，使其成為該項目的消防系統[6]。該系統主要技術參數如表2所示，實際配置情況如圖1所示。

在實際應用當中，按照該項目的實際應用情況和項目不同的應用內容與產品特性，對其進行了優化與實施，并通過總結實施內容，證明了此種優化方式的有效性，具體內容如下。

首先，系統啟動方面的優化。該項目采用閉式系統，出現火災后，閉式噴頭當中的玻璃泡在高溫的作用下，就會出現破碎情況，從而釋放管道中的壓力，此時穩定水壓的泵開始工作，保證水壓可以長期保持在1MPa左右，達到＞1.2MPa后便可關閉，之后流量開關及時反饋水流量信息至控制中心，使控制中心可以按照滅火情況及時制定滅火措施[7]。系統控制方式：具有自動啟動、機械應急啟動方式。其次，卷盤系統方面的優化。通過更換圖1A高壓卷盤機的方式，使卷盤系統的應用效率得到提高，如圖2A所示。最后，新增排水系統。按照該消防系統實際應用情況，綜合分析后發現系統在應用過程中，可能存在漏水情況，進而通過增設排水系統的方式有效處理和預防該問題，確保該項目的消防系統能夠不受漏水的影響，如圖2B所示。

結語

綜上所述，在研究過程中，本文在明確研究主題的同時，細化研究主要內容，通過對比分析的方式，體現研究主體的應用價值，通過實際案例，直觀呈現海上風電機組新型消防系統在實際項目中的具體應用情況，同時還能體現出海上風電機組新型消防系統的未來應用前景以及推廣價值[8]。因此，在本次研究過程中，將研究對象作為安全保障類研究內容，加上研究的場景為海上風電機組，所以本次研究的針對性相對較強，作為能源領域的發展研究，在一定程度上可推動能源領域的可持續發展。

參考文獻

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