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风力发电机组火灾危险性及防范措施(上)

日期:2019-03-23 02:26
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摘要:

杨旭坤

(黑龙江省消防总队,黑龙江 哈尔滨150090)

 

关键词:风力发电机组;火灾危险性;防范措施
   摘要:在介绍风力发电机组结构和工作原理的基础上,对其火灾危险性、探测和火灾控制展开了讨论。

 1  引言           

                                                                          (2)传动系统。由风力发电机中的旋转部件组成。

风能分布广泛、清洁、可再生。有资料显示,  风力       主要包括低速箱、齿轮箱、高速箱、支撑轴承、联轴

发电每生产100万千瓦时电量,便能减少排放600 t        器和机械刹车。直接驱动式风力发电机无齿轮箱。 

氧化碳,大力发展风能可以有效缓解气候变暖。风力       (3)发电机。将叶轮获得的机械转化为电能。

发电成为当今世界可再生能源发展的重要方向。我国       (4)机舱与偏航系统。  包括机舱盖、底板和偏航

风能资源丰富,风电开发逐年递增,到2020年,我国风   系统。机舱内包容着风力发电机组的关键设施,机

电将实现约1亿千瓦的开发规模。大量新能源、 新技       风盖起防护作用,底板支撑着传动系统。

术的应用,增加了致灾因素和火灾风险,*近几年风电     (5)塔架与基础。是风机叶片和机舱的知支撑结构。

火灾事故频发,直接经济损失不断上升。目前,我国尚    塔架一般为中空圆柱形,内有爬梯、照明系统和传输

无风力发电机组火灾防范技术标准,因此,研究风力发     电缆。

电机组火灾防控措施成为消防部门的紧迫任务。风力        (6)控制系统。保障发电机在各种自然条件和工作

发电场一般由变电站、集成线路和风力发电机组3           下正常运行,包括调速、调向、安全控制。

部分组成。其中风力发电机组通常地处边远地区、工          2.2分类

作环境和运行条件相对较差,在无人值守的情况下长        目前,世界各国分类标准尚未统一,一般按照额定

年运行。风力发电机组火灾防护是一个新的课题。            功率分类。我国分为4类:微型机(1 kW以下)小型

2 风力发电机组简介                                                                 (110 kW)、中型机(10100 kw)、大型机(大于

  风力发电机组是指将风能转换为电能的系统。系统        100 kW)。欧洲分为3类:小型机(小于100 kw)

利用风力带动风车叶片旋转,通过增速机提升旋转速       型机(100500 kW)、大型机(大于500 kW)。美国分

度促使发电机发电。                                                               3类:小型机(小于100 kw)、中型机(100~ 1 000 kW)

2.1主要组成部件及作用                                                        大型机(大于l 000 kW)

风力发电机组主要由以下几个部分组成:                            3  火灾危险性

1)叶轮。将风能转变为机械能。                                      31可燃物较多

                                                                                                  机舱内齿轮箱增速机内存有大量齿轮润滑剂,属

                                                                                     1.

丙类可燃液体。检修或密封不严时可能造成外漏。        发  防护区。

电机、电控柜存在大量电缆等可燃物。                              ( 3)围护结构防火保护    为防止发生火灾导致坍

3.2 电气引火源较多                                                               塌或机舱内部设施烧毁,塔体和机舱的围护结构宜涂

(1)过热引发火源。由于机械摩擦阻力和机械能        刷防火涂料,电缆穿越机舱平台和塔架内平台处应采

向电能转换时伴随着能量损耗,机组发热量较大。主      取防火堵料进行严密封堵。风力发电机组轮毂高度超

轴变速箱因润滑油泄漏摩擦产热,刹车系统产热、电      100 m或发电机额定功率大于1 000 kW时。电缆、

缆过流产热都会导致舱内温度升高,火灾发生几率大 。电线宜敷设在金属导管或管道中,导管或管道应采取

(2)放电引发火源。  电气线路、电气设备一旦出          有效保护措施。

现短路或断线故障,引发的火花、电弧放电具有2 000        4.4火灾探测装置

~3000的高温,极易引发火灾。                                          (1)组成部件。包括火灾探测器、火灾报警按钮、

3.3 恶劣环境因素加剧火灾风险                                            火灾报警控制器

风力发电场占地面积大,处于野外偏远地带,           (2)火灾探测器。 宜采用灭火装置自身的热传导

击、太阳强辐射、高温、大风、强降水等极端天气多发, 线缆作为火灾探测器,热传导线缆应具有耐水、耐油性

同时也存在山林、野草等外部火灾蔓延致灾的可能性。     能及抗拉、抗雷性能。设置在机舱内顶部、润滑油散热

3.4 扑救难度大。易造成较大经济损失                               系统、齿轮箱、刹车系统、机舱底座。塔架内随传输电

风力发电机组一旦发生火灾,由于地处偏远,关键                缆布置热传导线缆。

设备设在高空,发电机组内电器和可燃液体燃烧起火         (3)手动报警按钮。设置在机舱入口、   塔架门

快燃烧猛烈、蔓延迅速,人员无法迅速到达现场登高          内侧。

实施扑救,易造成巨大经济损失和社会影响。                     (4)火灾报警控制器。每个塔架底部设置l台火灾

        报警控制器,风力发电场主控室设置火灾报警控制器

4火灾自动防护系统                                                                     火灾报警控制器能传输火警、故障、灭火等信号。         

                                                                               (5)利用风力发电机远程监测系统探测火灾。    

4.1设置范围。                                                                            力发电机远程监测系统一般由现场数据采集器、  气象

按照保障安全、经济适用的原则,风力发电机组轮           系统、  中集中监测主机、远程监测计算机、远程浏览

毂高度超过60 m或发电机额定功率大于500 kW                   器组成。主机可以显示风电场风机运行状态、电流、电
大型风力发电机组宜设置火灾自动防护系统。
                     压频率、风速、设备温度、压力等各种信息。通过温度

4.2系统选型                                                                                传感器有效监测气温、发电机温度、机舱温度、塔内控

风力发电机组可能造成火灾的危险源主要是固、     制箱温度和齿轮油温。  通常,  控制器环境温度应为

体、液体物质和电气设备,属液体、固体、电气类火灾,       030  齿轮箱油温小于120 发电机温度小于

可以选用细水雾、干粉灭火系统。目前广泛应用于工           150℃,传动等环节小于70   通过对异常温度进行

业领域的超细干粉灭火系统,灭火剂灭火浓度低,能快          监测,可以早期探测火灾。

速启动、强力喷发,可在带电状态下灭火,不会对人体、 4.5灭火装置

物品和大气造成危害,灭火后残留物易清理,能高效扑        (1)装置类型。采用悬挂式超细干粉自动灭火系

A,B,C类和带电设备火灾。因此,建议采用悬挂式    统。 系统为无管网非储压形式。灭火装置内置固体产

超细干粉火灾自防护系统。系统主要由火灾探测、灭           气剂,在感温启动装置作用下会迅速产生大量气体,将

火装置、联动控制装置组成。                                                     超细干粉灭火剂瞬间喷出, 喷射时间及灭火时间均不

4.3 防护区                                                                                        大于1s

(1)竖向防火分区划分。机舱、塔架内宜按功能进行               (2)灭火剂用量。  超细干粉颗粒粒径90%以上分隔或划分防火分区。
塔架因施工、安装等
工艺    20m。                  机舱按全淹没方式计算灭火剂用量,塔架按

要求分为上、中、下3个部分,塔体宜对应划分3                   局部淹没方式计算灭火荆用量。  机舱宜选用容量为2.5

竖向防火分区。                                                                             kg  (保护容积≤20 m3)35 kg (保护容积≤24 m3)

(2)灭火系统防护区。防护区不宜跨越防火分区。                      超细干粉灭火装置;塔架宜选用75 kg(保护容积≤

机舱单独划分为1个防护区。塔架内有平台的按                      20 m3)10 kg(保护容积≤20 m3)的灭火装置。

平台位置划分防护区,无平台的每间隔20 m划分1              (3)安装方法。用膨胀螺栓或型钢,将灭火装置

                                                                         2.