自從2006年《可再生能源法》生效以來(lái)，中國(guó)的風(fēng)電裝機(jī)取得了迅速的增長(zhǎng)，無(wú)論是年度裝機(jī)容量還是累計(jì)裝機(jī)容量，都已經(jīng)成為世界第一。截止到2013年底已經(jīng)有臺(tái)累計(jì)9174萬(wàn)千瓦6萬(wàn)多臺(tái)風(fēng)電機(jī)組在中國(guó)的大地運(yùn)行著。但是，隨著裝機(jī)容量的不斷增加，風(fēng)電機(jī)組的火災(zāi)事故也越來(lái)越多，輕則燒毀設(shè)備，重則造成人員傷亡，給企業(yè)在經(jīng)濟(jì)上、聲譽(yù)上均造成了巨大的損失。

    本文主要探討風(fēng)電機(jī)組的配備消防系統(tǒng)必要性及如何選擇。

    一、 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組為什么需要自動(dòng)消防系統(tǒng)

    1. 機(jī)組價(jià)值高

    風(fēng)力發(fā)電機(jī)組是高價(jià)值的設(shè)備，以2MW風(fēng)機(jī)為例，每臺(tái)風(fēng)電機(jī)組(含塔筒)價(jià)值1000萬(wàn)元。風(fēng)機(jī)的葉片為復(fù)合材料制成，機(jī)艙外殼材料為玻璃鋼，里面容納有各類電氣設(shè)備、液壓站、齒輪箱、發(fā)電機(jī)等，一旦發(fā)生火災(zāi)，基本上風(fēng)機(jī)設(shè)備會(huì)全部滅失，所殘留的設(shè)備也沒(méi)有維修和使用的價(jià)值了。單機(jī)容量越大，設(shè)備價(jià)值越高，更需要防火保護(hù)。

    2. 風(fēng)機(jī)自身的火災(zāi)隱患多

    1) 野外雷擊

    風(fēng)機(jī)機(jī)組工作在野外風(fēng)速比較大的地方，如山脊、開(kāi)闊的平原等處，而這些地方恰恰是容易遭受雷擊的區(qū)域。丹麥?zhǔn)堑貏?shì)平坦的國(guó)家，海拔最高處不超過(guò)150米，據(jù)丹麥建筑物及風(fēng)機(jī)防雷委員會(huì)統(tǒng)計(jì)，自從丹麥發(fā)展風(fēng)電以來(lái)，這個(gè)國(guó)家每年遭受的雷擊次數(shù)驟升到30萬(wàn)次以上。雷擊能量的大小很難預(yù)測(cè)，而風(fēng)機(jī)的防雷設(shè)計(jì)系統(tǒng)都是按照一定的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，是有容量限度的。當(dāng)實(shí)際的雷擊超過(guò)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，就會(huì)發(fā)生火災(zāi)。

    2) 風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)制造缺陷

    風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)要符合當(dāng)?shù)剡\(yùn)行環(huán)境的特點(diǎn)，但是某些風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)上制造上有缺陷。如在海邊或者海上運(yùn)行的風(fēng)機(jī)，需要考慮鹽霧對(duì)電氣設(shè)備腐蝕的影響，有的風(fēng)機(jī)未安裝潮濕空氣過(guò)濾系統(tǒng)(又稱“氣候包”)，導(dǎo)致機(jī)艙里高壓變壓器等設(shè)備的接線端子銹蝕，產(chǎn)生污閃電暈放電現(xiàn)象，最后造成相間短路發(fā)生火災(zāi)。有的風(fēng)機(jī)齒輪箱漏油嚴(yán)重，地板上會(huì)有一些積油。有的風(fēng)機(jī)防雷性能較差，未能正確按照防雷分區(qū)的要求設(shè)計(jì)相應(yīng)的防雷措施，有的制造質(zhì)量較差接地線未能正確安裝，或者風(fēng)電場(chǎng)自身的接地網(wǎng)長(zhǎng)期銹蝕導(dǎo)致接地性能下降等。這些因素均會(huì)在運(yùn)行中由于自身(電氣防護(hù)等級(jí)下降)或外界的原因(雷擊)導(dǎo)致火災(zāi)發(fā)生。

    3) 服務(wù)不到位

    由于風(fēng)電最近幾年發(fā)展快，人員培訓(xùn)跟不上，很多維修人員在工作時(shí)沒(méi)有風(fēng)機(jī)防火意識(shí)。風(fēng)電機(jī)組的維修人員由于工作粗心，有時(shí)候會(huì)在維修結(jié)束后在機(jī)艙里留下沾染油污的棉絲、或者齒輪箱滲油沒(méi)有及時(shí)擦洗干凈。當(dāng)機(jī)組發(fā)生緊急剎車(chē)時(shí)，剎車(chē)片會(huì)擦出火星，濺到棉絲上可能會(huì)引燃棉絲導(dǎo)致火災(zāi)。

    3. 風(fēng)機(jī)火災(zāi)不易救援

    1) 高空不易救援

    風(fēng)電機(jī)組的主要部件如機(jī)艙和葉片運(yùn)行在距離地面七八十米的高空，相當(dāng)于30層樓高，通?；馂?zāi)發(fā)生的時(shí)候風(fēng)都比較大，一般的消防車(chē)的水壓難以到達(dá)如此高度，通常只能“忘火興嘆”。

    2) 野外不易救援

    風(fēng)電場(chǎng)通常都遠(yuǎn)離城市，城市消防系統(tǒng)很難及時(shí)到達(dá)。海上風(fēng)電機(jī)組的火災(zāi)救援更是遙不可及，發(fā)生了火災(zāi)，通常只能任其燒毀。

   4. 造成的次生災(zāi)害大

    中國(guó)的裝機(jī)有超過(guò)一半的風(fēng)電機(jī)組安裝在草原和森林附近，一旦發(fā)生火災(zāi)，風(fēng)機(jī)就象一支燃燒的巨型火炬，燃燒中散落的碎片會(huì)隨風(fēng)飄入到附近的草場(chǎng)、田野和森林中，引發(fā)次生火災(zāi)造成更大的損失。

   二、 風(fēng)力發(fā)電機(jī)機(jī)組的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行特點(diǎn)

   下面從風(fēng)電機(jī)組的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)和運(yùn)行特點(diǎn)來(lái)分析其對(duì)消防設(shè)備的要求。

    1. 低溫運(yùn)行環(huán)境的挑戰(zhàn)

    風(fēng)機(jī)由于工作在野外運(yùn)行，要求其所有的配套設(shè)備必須能夠在-40℃～50℃的范圍寬溫運(yùn)行。尤其是在冬季調(diào)試、或是因故障停機(jī)期間，其夜間可以達(dá)到-30℃多度，必須使用能夠耐低溫的火災(zāi)探測(cè)器。

    2. 機(jī)艙空間狹小

   風(fēng)機(jī)機(jī)艙通常都為緊湊型設(shè)計(jì)，里面容納了主軸、齒輪箱、發(fā)電機(jī)、中控柜，甚至變頻器等大部件，空間狹小，考慮到維修維護(hù)人員通行的方便，不適宜在機(jī)艙內(nèi)布置復(fù)雜的管網(wǎng)消防系統(tǒng)。

    3. 消防系統(tǒng)的可靠性

    消防系統(tǒng)需要運(yùn)行可靠，不能出現(xiàn)誤觸發(fā)現(xiàn)象。國(guó)內(nèi)部分風(fēng)機(jī)安裝的消防系統(tǒng)在雷擊的情況下發(fā)生多臺(tái)誤觸發(fā)，反而給運(yùn)行造成了不必要的麻煩。要想避免誤觸發(fā)最關(guān)鍵的是要選用可靠的消防裝置啟動(dòng)元件。

    4. 運(yùn)行安全需要

    按照國(guó)標(biāo)GB50370-2005《氣體滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定防護(hù)區(qū)內(nèi)設(shè)置的預(yù)制氣體滅火系統(tǒng)的充壓壓力不應(yīng)大于2.5 MPa，否則就會(huì)不安全。有公司采用氣體或水系滅火，都需要很大壓力的儲(chǔ)壓罐，通常在4.5MPa-15MPa的范圍。而這類儲(chǔ)壓罐是不允許放在機(jī)艙等被保護(hù)區(qū)域的。如果把儲(chǔ)壓罐放在塔筒頂層平臺(tái)上，那么偏航又成了問(wèn)題。

    5. 運(yùn)行維護(hù)的便利性

    消防系統(tǒng)是用來(lái)保護(hù)風(fēng)機(jī)免受火災(zāi)損失的，不應(yīng)該成為風(fēng)機(jī)運(yùn)行維護(hù)的負(fù)擔(dān)。但風(fēng)機(jī)里存在壓力驅(qū)動(dòng)的儲(chǔ)壓罐時(shí)，按照規(guī)定壓力容器是需要定期年檢的，而且要請(qǐng)專門(mén)的人員來(lái)補(bǔ)充損失的滅火介質(zhì)。這無(wú)疑給風(fēng)機(jī)的運(yùn)維工作帶來(lái)了很多額外的工作，在目前的風(fēng)電行業(yè)狀況根本不可行。

    6. 價(jià)格要有競(jìng)爭(zhēng)力

    風(fēng)電行業(yè)還是一個(gè)低利潤(rùn)的行業(yè)，企業(yè)不能為了保護(hù)風(fēng)機(jī)而不僅成本地進(jìn)行消防系統(tǒng)的投入，畢竟經(jīng)濟(jì)效益才是企業(yè)追求的最終目標(biāo)。為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)，需要消防的配置靈活，根據(jù)希望的保護(hù)區(qū)域來(lái)靈活配置滅火裝置。

    三、 如何選用消防系統(tǒng)

    根據(jù)以上分析，風(fēng)電機(jī)組的消防系統(tǒng)的選用需要符合如下特點(diǎn)：

    1. 要符合國(guó)內(nèi)的消防法規(guī)：機(jī)艙內(nèi)不允許有超過(guò)2.5MPa的壓力容器。必須滿足無(wú)壓儲(chǔ)存的條件。必須有國(guó)內(nèi)的權(quán)威消防部門(mén)出具的型式試驗(yàn)檢測(cè)報(bào)告。

    2. 符合風(fēng)機(jī)的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行特點(diǎn)：

   機(jī)艙內(nèi)無(wú)需布置管網(wǎng)，裝置體積小，便于安裝。且配置靈活，可繁可簡(jiǎn)。

    3. 使用簡(jiǎn)便：無(wú)需定期對(duì)壓力容器檢定，無(wú)需定期補(bǔ)充滅火介質(zhì)。
 
    4. 符合運(yùn)行環(huán)境的要求

    啟動(dòng)元件和滅火裝置需要能耐-40℃的低溫，選用可靠的機(jī)械式啟動(dòng)元件，不受雷擊、浪涌等影響而產(chǎn)生誤報(bào)。消防系統(tǒng)的滅火方式多種多樣，風(fēng)電行業(yè)有其特殊的使用要求。

    四、 北京漢能華科技有限公司對(duì)風(fēng)電機(jī)組自動(dòng)消防系統(tǒng)介紹

    1. 滅火方案及工作原理

    根據(jù)不同的保護(hù)部位采用不同的滅火介質(zhì)，在機(jī)艙空間滅火使用超細(xì)干粉裝置，在各個(gè)電氣柜里面滅火采用氣溶膠裝置，二者均采用機(jī)械式感溫啟動(dòng)元件觸發(fā)。觸發(fā)溫度可以根據(jù)機(jī)艙和控制柜的正常工作溫度來(lái)設(shè)定。

    當(dāng)火災(zāi)發(fā)生后，被保護(hù)區(qū)域溫度上升到設(shè)定的溫度時(shí)，機(jī)械式感溫啟動(dòng)元件產(chǎn)生脈沖電流觸發(fā)滅火裝置(干粉裝置或氣溶膠裝置)釋放滅火藥劑，火災(zāi)會(huì)在1～5秒內(nèi)撲滅。滅火后會(huì)自動(dòng)產(chǎn)生一個(gè)反饋信號(hào)給主控系統(tǒng)。

    2. 獨(dú)特優(yōu)勢(shì)

    1) 無(wú)源啟動(dòng)：滅火裝置采用機(jī)械式感溫啟動(dòng)元件，，且無(wú)需供電，不會(huì)出現(xiàn)受供電的波動(dòng)而造成誤啟動(dòng)或者因電池低溫失效而無(wú)法啟動(dòng)的現(xiàn)象。啟動(dòng)元件耐-40℃低溫，而國(guó)內(nèi)目前的感溫、感煙探測(cè)器最低到-10℃，無(wú)法滿足風(fēng)機(jī)使用要求。

    2) 無(wú)壓儲(chǔ)存：滅火裝置采用預(yù)制式無(wú)壓儲(chǔ)存，平時(shí)沒(méi)有壓力，耐-40℃低溫，完全符合消防法規(guī)的規(guī)定，安全可靠適合機(jī)艙和電氣柜使用。

    3) 無(wú)管網(wǎng)：每一個(gè)滅火裝置都由一個(gè)機(jī)械式感溫啟動(dòng)元件觸發(fā)。無(wú)需在機(jī)艙里布置復(fù)雜的傳感器線路和滅火管網(wǎng)，安裝簡(jiǎn)便?？筛鶕?jù)機(jī)艙和控制柜的大小，靈活布置裝置數(shù)量。一般一個(gè)2MW的風(fēng)機(jī)機(jī)艙里面需要配置2-3個(gè)干粉滅火裝置，每個(gè)電氣柜各需要配備一個(gè)氣溶膠。

    4) 免維護(hù)：裝置的使用期限為10年，使用期間無(wú)需任何維護(hù)，既不需要定期年檢，也不需要補(bǔ)充介質(zhì)。

    5) 配置靈活：客戶可以根據(jù)對(duì)火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)的評(píng)估情況，選用不同的配置，如僅僅對(duì)電氣柜進(jìn)行保護(hù)，或者僅僅對(duì)機(jī)艙的重點(diǎn)區(qū)域進(jìn)行保護(hù)，或者采用超小氣溶膠對(duì)輪轂的電氣柜保護(hù)。