风力发电机组气体灭火系统

一、摘要


风力发电机组灭火也叫风电设备灭火，简称风电灭火。风力发电机组是指将风能转换为电能的系统。风力发电机组在长期运行中很容易产生摩擦过热、制动过热、润滑油泄漏、电缆过热绝缘老化、控制柜电器元件过热击穿短路、发动机内部过热短路、遭遇雷电等，将会造成可燃液体和可燃固体材料着火，使机舱和搭架底部易发生火灾，将使风力发电机组（也叫风电设备）燃烧，严重时大火会蔓延到风力发电机组附近的草原和森林，会带来更大的社会风险。风力发电机组灭火，也叫风电设备灭火，简称风电灭火，是在风力发电机组内安装火灾自动探测报警控制系统和自动灭火系统，实施防火和灭火自动保护。
二、场所描述
风力发电机组灭火也叫风电设备灭火，简称风电灭火。风力发电机组是指将风能转换为电能的系统。风能作为清洁环保的可再生能源，具有传统能源不可比拟的优越性，也是再生能源中技术*成熟、*具规模的一种。它主要由叶轮、机舱和塔架三部分构成。机舱内装有传动系统（包括主轴、齿轮箱和联轴节）、偏航系统（包括偏航电机、偏航轴承等）、液压系统（包括电动机、油泵、油箱和液压阀等）、制动系统（包括空气动力制动装置和机械刹车制动装置）、发电机和控制系统。其中发电机、齿轮变速箱、制动刹车系统、机舱底座、润滑散热系统、照明系统、传输电缆、控制柜等部件都是潜在的火灾危险源。风力发电机组，也叫风电设备在长期运行中很容易产生摩擦过热、制动过热、润滑油泄漏、电缆过流绝缘老化、控制柜电器元件过热击穿短路、发动机内部过热短路等，机组遭遇雷电、大风大雾雨雪等极端恶劣天气也会导致火灾事故的发生。目前，风电机舱内采用的可燃物包括润滑油、液压油、高压软管、隔音海绵、电线电缆、密封材料等；这些材料一旦被引燃，火焰会在短时间内蔓延至整个机舱内部空间，导致其他可燃物同时燃烧，火势无法控制直至风力发电机组完全燃烧。塔架底部电器柜中电器元件过载击穿短路、雷击，同样会导致大火，使风力发电机组（也叫风电设备）烧损，若安装在草原或森林附近，则造成草原或森林大火。火灾是风力发电机组，也叫风电设备*为致命的灾害之一，风电机组距地面的垂直高度几十米至一百多米，再加上周围地形环境复杂，消防队员及时赶到也望而却步，无法实施有效的灭火救援工作，只能等待整个风力发电机组，也叫风电设备完全烧毁。风力发电机组灭火也叫风电设备灭火，简称风电灭火，是在风力发电机组内安装火灾自动探测报警控制系统和自动灭火系统，实施防火和灭火自动保护。
三、使用场所属性与特征及对配套自动灭火系统的要求
1、风力发电机组，也叫风电设备，设备造价昂贵，日常检查和维护成本很高。
2、抗振动性能好。因风力发电机组，简称风电设备中的机舱是在旋转中和紧急刹车中工作，还经常受到8级以上台风冲击，要求配套的设备具有较好的抗振动性能，否则易误报警和灭火系统误启动。
3、耐高低温性能好。风力发电机组，也叫风电设备要求配套设备能在严酷温度环境下能正常工作。
4、风力发电机组，也叫风电设备，火灾主要是电气火灾、可燃液体火灾和部分固体火灾。
5、风力发电机组，也叫风电设备，主要由机械传动系统和电器控制柜等部件组成，要求灭火中和灭火后对设备和环境无污染，不得损坏没有起火的正常设备，能在短时间内迅速恢复正常工作。
6、电气火灾要求先断电，使通风设备停止工作后，再对风力发电机组灭火、风电设备灭火。对风力发电机组灭火、风电设备灭火后灭火药剂必须对整个防护区浸渍10～20min，方能通风。
四、各种灭火系统的对比分析
1、七氟丙烷气体自动灭火系统用途和特点
（a）七氟丙烷气体自动灭火系统用途和特点
七氟丙烷（***00）自动灭火系统是一种现代化消防设备。中华人民共和国公安部于2001年8月1日发布了公消【2001】217号《关于进一步加强哈龙替代品及其替代技术管理的通知》。通知中**推荐其七氟丙烷(HFC－227ea)气体自动灭火系统为卤代烃类哈龙替代灭火系统。通知明确规定：七氟丙烷气体自动灭火系统属于全淹没系统，可以扑救A（表面火）、B、C类和电器火灾，可用于保护经常有人的场所和高精密电子仪器、设备、及贵重物品。七氟丙烷（***00）灭火剂是无色、无味、不导电、无二次污染。对臭氧层的耗损潜能值（ODP）为零，符合环保要求，其毒副作用比卤代烷灭火剂更小，是卤代烷灭火剂较理想的替代物。七氟丙烷（***00）灭火剂具有灭火效能高，对设备无污损，电绝缘性好，因灭火剂从喷嘴喷出压力在0.7～2MPa，喷射距离远，则灭火迅速等优点。七氟丙烷（***00）灭火剂释放后不含有粒子和油状物，不破坏环境，且当灭火后，及时通风迅速排除灭火剂，即可很快恢复正常情况。七氟丙烷（***00）经试验和美国EPA认定安全性比1301卤代烷更为安全可靠，人体暴露于9%的浓度（七氟丙烷一般*低设计浓度为7%）中无任何危险，而七氟丙烷*大优点是非导电性能。因而是电气设备的理想灭火剂。当七氟丙烷灭火剂达到一定浓度时，还有抑制爆炸作用。
七氟丙烷气体自动灭火系统也称七氟丙烷气体灭火设备,他有三种类型:**种是有管网七氟丙烷系统,主要用于2个以上防护区,防护区体积较大场所;第二种是柜式灭火装置,主要用于防护区容积小于1600m³安装简单,快捷,施工周期短的新旧项目;第三种是悬挂式七氟丙烷灭火装置,主要用于保护小于100m³以下的防护区,安装简单,快捷,成本低.
（b）悬挂式超细干粉灭火装置用途和特点
超细干粉灭火剂主要为ABC干粉灭火剂，分别呈弱碱性，是一种很小颗粒的灰尘。当发生火灾时，超细干粉粉体与高温燃烧物体表面接触时，阻断燃烧链式反应，即化学抑制作用。在保护对象表面的高温作用下被熔化并形成一个玻璃状覆盖层将固体表面与周围空气隔开，使燃烧窒息。超细干粉灭火剂粉尘细小，微粒具有一定重量，在空气中漂浮时间大约为3分钟左右，一旦沉降下来不会再运动。当有遮挡物时，也可超越过去，不会影响灭火效能，灭火中和灭火后产生二氧化碳、水蒸气等副产品，灭火速度快灭火效果好。在灭火中和灭火后对所有设备和环境均有污染，很难将5～20μm小颗粒的灰尘**干净，特别是安装在海滩、湿度较大环境中的电力设备，设备短时间内不能恢复正常工作，虽成本低，若误启动或灭火后维护、清理成本较高，若**不干净，设备会出现故障。主要用于洁净度要求不高的设备和环境中，如：地下电缆隧道、化工仓库、城市地下管廊等场所。
(c)气溶胶自动灭火装置用途和特点
气溶胶灭火剂可分为热气溶胶和冷气溶胶。目前国内工程上应用的气溶胶灭火装置都属于热型，冷气溶胶灭火技术还处于研制阶段，无正式产品。气溶胶自动灭火装置只适应于小的防护区，因气溶胶灭火气体从装置中喷出压力很小，大约为0.02MPa左右，喷射距离1～2m，气溶胶灭火气体比重很小，略比空气重一点，先飘向防护区顶部后，再逐步沉降于防护区底部，因保护的设备均放置在地面，则灭火时间较长。气溶胶灭火装置灭火后有残留物，属非洁净灭火剂。热气溶胶属于全淹没系统，适用于变配电间，发电机房、电缆夹层、电缆井、电缆沟等无人、相对封闭、空间较小的场所。适用扑救：A 类表面火灾、B 、C类和普通电器火灾。
S型和K型热气溶胶预制灭火系统，虽属气体灭火系统，但它不是洁净灭火系统，灭火后或误喷后产生的小于5μm极小颗粒的灰尘，气溶胶灭火剂有油污现象，吸附在元器件上很难**干净，在湿度较大的环境中，将严重影响电器设备的绝缘性能，造成接触不佳和短路现象。气溶胶灭火剂几年前曾用于铁路系统设备间和控制系统设备间，给铁路系统安全造成了严重影响，目前铁路系统严禁采用气溶胶预制灭火系统。
由于气溶胶灭火剂是易燃易爆危险品，到2017年2月止公安部消防产品合格品评定中心停止发放3C产品生产许可证书，暂停生产和销售。
(d)超细水雾灭火系统用途和特点
超细细水雾灭火系统是用高压或高气流将水流过喷嘴形成极细的水滴。超细水雾灭火系统既能以局部应用形式使用，也能以全淹没形式应用。超细水雾适用于A（表面火）、B、C及电气火灾。可用于保护经常有人的场所。
超细水雾微粒有一定重量，不能迂回于任何遮挡物，一旦碰到遮挡物将沉降下来变成水珠，随着水珠的增多或将产生水渍现象。超细水雾灭火系统很难扑灭电器柜、遮挡物多的火灾。灭火后或误喷后，设备内和环境存在水渍现象，影响电器元件绝缘性能。超细水雾灭火系统喷头喷孔很小，易堵塞，系统日常维护检查复杂，每隔半年或一定时间应定期更换储存水和水压试验检查喷头上的小孔是否堵塞，日常维护成本极高。
（e）探火管式灭火装置用途和特点
探火管式灭火装置、感温自启动灭火装置，也简称探火装置，是一种低碳、环保、简单成本低且高度可靠，独立的自动灭火系统，可用于七氟丙烷，二氧化碳，超细干粉等多种介质，具有设计计算简单，施工安装简便，灭火快速有效，能传递火灾信号，无需任何电源控制，无需专门的烟（温）感探测器，无需复杂的设备和管线，纯机械自动控制启动。利用自身储压，依靠充压的探火管及装置瓶组就能实现快速、准确、有效地探测及扑灭火源，集报警和灭火于一体，将火灾扑灭在初级萌芽阶段。既可大幅度降低消防工程的造价，也可降低每次灭火的费用，并且不会对人员造成任何伤害。
综合分析以上五种灭火系统，柜式七氟丙烷灭火装置和悬挂式七氟丙烷灭火装置具有安装简单、快捷、灭火速度快（一般为10～45S）、绝缘性能好、洁净的特点。在灭火中和灭火后对其它设备和环境无任何污染，短时间（几小时）内可马上恢复正常工作和发电。若风力发电机舱洁净度要求不是很高，可采用悬挂式超细干粉灭火装置和超细干粉探火管式灭火装置、灭火速度快、成本低，风力发电机机舱电器柜可采用七氟丙烷、二氧化碳直接式探火管式灭火装置、具有安装简单、快捷，成本低等优点。
五、结论与建议（仅供参考）
通过对有关消防规范、标准查询，得出如下结论和建议：
1、查询GB50045 《高层民用建筑设计防火规范》和GB50016 《建筑设计防火规范》及GB50370 《气体灭火系统设计规范》等国家标准和规范中，没有规定风电发电设备应采用什么种类灭火系统。因风电发电设备是我国近几年上马的清洁可再生能源新产品，应参照上述三项国家标准和规范中自备发电机房、配电室和计算机房的规定，应采用气体灭火系统。
2、依据风电发电机组总造价、安装场所、保护对象属性、日常维护等方面综合分析，要求采用的火灾自动报警系统和自动灭火系统必须具备如下技术要求：具有性能稳定、可靠；具有防振和摆动误启动特殊性能；耐高低温（-40℃～+70℃）性能；灭火速度快；灭火药剂洁净，对设备和环境无任何污染；安装简单、快捷、占据空间小；日常维护检查简单、快捷；成本低等特点。
3、建议机舱和塔架底部控制系统机柜采用柜式七氟丙烷气体灭火装置。悬挂式七氟丙烷灭火装置、七氟丙烷和二氧化碳探火管式灭火装置，因七氟丙烷和二氧化碳灭火药剂灭火速度快、绝缘性能好、洁净。灭火中和灭火后对其它设备和环境无任何污染，短时间（几小时）内可马上恢复正常工作和发电。日常维护简单、快捷、成本极低。
超细干粉灭火剂主要为ABC干粉灭火剂，呈弱碱性，是一种很小颗粒的灰尘。当发生火灾时，超细干粉粉体与高温燃烧物体表面接触时，阻断燃烧链式反应，即化学抑制作用灭火速度快、灭火效果好，成本低。在保护对象表面的高温作用下被熔化并形成一个玻璃状覆盖层将固体表面与周围空气隔开，使燃烧窒息。灭火中和灭火后产生二氧化碳、水蒸气等副产品。在灭火中和灭火后对所有设备和环境均有污染，很难将小颗粒的灰尘**干净，设备短时间不能恢复正常工作，虽成本低，若误启动后维护、清理成本较高，若**不干净，甚至设备会出现故障。若风力发电机机舱设备洁净度要求不高也可使用。
S型和K型热气溶胶预制灭火系统，虽属气体灭火系统，但它不是洁净灭火系统，灭火后或误喷后产生的小颗粒的灰尘更小，气溶胶灭火剂有油污现象，吸附在元器件上很难**干净，严重影响电器设备的绝缘性能，造成的危害比超细干粉灭火剂更大，目前铁路系统和通讯移动、电信系统设备间和控制系统设备间禁止采用气溶胶预制灭火系统。由于气溶胶灭火剂是易燃易爆危险品，2017年2月公安部将停止3C产品生产许可证发放，暂停该产品的生产销售，建议不采用该产品。
超细水雾微粒有一定重量，不能迂回于任何遮挡物，一旦碰到遮挡物将沉降下来变成水珠，随着水珠的增多或将产生水渍现象。超细水雾灭火系统很难扑灭电器柜、遮挡物多的火灾。灭火后或误喷后，设备内和环境存在水渍现象，影响电器元件绝缘性能。超细水雾灭火系统喷头喷孔很小，易堵塞，系统日常维护检查复杂，每隔1～2年应定期更换储存水，日常维护成本极高，建议不采用。
4、北京利达集团是以开发、生产火灾自动报警和自动灭火系统为主的专业公司，是一个具有综合研发、生产能力的多元化大型企业，拥有七个专业公司及一个投资公司。利达集团组织专业技术人员研发成功了与风力发电机组灭火，也叫风力设备灭火，简称风电灭火配套的火灾探测报警与各种类型自动灭火系统新产品，并申请了多项国家砖利。能为各种类型和规格的风力发电机组灭火设计提供一整套合理、科学、实用、经济、可靠的火灾探测报警与自动灭火系统方案和产品，为风力发电机组正常运行保驾护航。
5、若风力发电机组（风力发电设备）发生初起小火，也就是火灾面积小于1～2m2时，为了减少火灾损失，降低自动灭火系统启动成本，保障人身和财产安全。建议优先采用手提式灭火器，将初始小火及时扑救在萌芽状态。
依据GB50140《建筑灭火器配置设计规范》国家标准，凡是存在可燃物的工业与民用建筑场所，配置自动灭火系统后，仍应配置灭火器。为了简化灭火器配置与设计计算，可参考如下建议选择灭火器种类和应设置多少灭火器存放点：当保护的防护区设备为昂贵物品并要求洁净度较高时，如：计算机房、通讯机房、配电间、博物馆、图书馆、档案馆等场所，建议采用手提式二氧化碳，型号为MT2或MT3。，每一个存放点配置不得少于2具，每个存放点按2具计算，可保护21～63m2，两个存放点之间距离应小于12m。当保护的防护区设备和物品洁净度要求不高时，如：化工仓库、发电机房、变压器房、电缆隧道等场所，建议采用手提式ABC干粉灭火器。依据场所大小配置MF/ABC3或MF/ABC 4或MF/ABC 8等不同型号，按照每个点存放不得少于2具计算，这三种型号每个点分别可保护35m2、54m2、144m2左右，两个点之间距离应小于20m。建议将每个存放点的手提式灭火器放置在灭火器箱体内，不仅美观且便于保管，不易损坏灭火器。
使用手提式二氧化碳灭火器灭火时，操作者应特别注意以下安全措施：
（1）应有两人以上的操作者进入防护区内，但由一人操作灭火器。灭火时要求进入的门必须开启，因二氧化碳灭火时，火灾位置空间灭火浓度达到34%左右才能灭火成功，但整个防护区二氧化碳浓度达到12%时，对人体将会造成生命危险。灭火后应尽快开启门、窗和换气扇进行通风，人员应离开灭火场所。
（2）手提式二氧化碳灭火器出口压力比较大，有一定后座力，一般左手提灭火器手柄，右手紧握管道末端喷嘴，离火源大约1～2m远，对准火源部分开始喷洒。
（3）手提式二氧化碳灭火器和手提式ABC干粉灭火器有效喷射时间大约10S左右。一般灭火时操作者先开始喷射灭火药剂4～6S灭火时间，不要将灭火药剂喷射完，依据现场火灾情况，再对零星火灾进行扑救。