河姆渡方案馆：数据中心、发电机组火灾频发，消防安全如何保证？

　　2006年10月16日，造价约1亿台币的台湾省台电香山二号风力发电机组失火。

　　2009年7月14日，内蒙古锡林郭勒草原上风力发电设备失火，损失近千万。

　　2010年1月24日华能宝龙山风机-东汽风力发电机烧毁，损失巨大。主要事故原因是发电机超速导致联轴器飞车保护打滑，部件损坏。

　　2002—2005年，德国风力发电机发生多起事故。其中，毁灭性火灾事故就有22起，有16起是由控制柜引发的。

　　我国风能资源丰富，可开发利用的风能储量约10亿kW。据统计，每年大约有 2-3‰ 的风机遭遇火灾，而大型风电机组发生火灾的几率更高。

　　无独有偶，就在几天前，澳洲电信Telstra位于英国首都伦敦的托管数据中心也发生火灾并引起宕机。一起起火灾在带来损失的同时更是牵动着行业的神经，安全责任重于泰山，警钟须时时长鸣。

　　本期河姆渡方案馆，就为大家奉上一套智慧消防解决方案——风电消防安全解决方案解析。

　　风电火灾危险性分析

　　造成火灾的因素有很多，非人为因素有：发电机电缆与接线盒原因、发电机轴承过热、刹车系统形成高温、雷击、发电机绕组短路、控制柜、变频柜短路等;人为因素有：维护不当、管理不当、工器具使用不当等因素。

　　风电机组设施设备一般地处偏僻，离地面位置高，无人值守且远离救援中心，一旦发生火灾后损失巨大。

　　风电火灾危险性分析：

　　① 风力发电机组的火灾荷载密集，包括液体、固体物质和电气设备，容易形成火灾快速蔓延，甚至导致玻璃钢制造的机舱和叶片燃烧;

　　② 火灾隐患多，容易发生电气火灾、固体火灾和液体火灾，且最大特点是部分火灾的热源不会因灭火系统的启动而中断。例如一旦制动系统原因造成火灾，且叶片继续转动，将会产生持续高温;

　　③ 通风换气迅速，机舱内氧充分，火焰蔓延较快;

　　④ 容易诱发森林、草原等火灾;

　　⑤ 火灾诱因较多，据事故案例统计，诱因涉及风电机组的主轴、变速箱润滑油摩擦过热，刹车系统过热，电缆过流，电气设备运行故障;以及雷击、高温、大风等极端气候，违章操作、管理不善和外部火灾等人为或自然因素;

　　⑥ 设备价值高，一旦发生火灾，将造成巨大的直接和间接损失。

　　风力发电机的重点防护部位：

　　① 轮毂内部的驱动电机、控制柜、电源柜等;

　　② 机舱内部的发电机、液压系统、齿轮箱、刹车系统、偏航驱动器、控制柜、电容器柜、连接电缆等;

　　③塔底的变流器、控制柜、变压器、基础电气柜、计算机柜等。

　　风电消防需解决的关键问题

　　① 及早发现火灾和可视化报警监控：风电场一般地处偏远，不便于人员及时赶到现场。另外，风力发电机组机舱内气流速度很快，以往的火灾探测方法难以适应这一要求。

　　② 有效的火灾控制、扑救和抗复燃措施：由于风力发电机组内气流速度较快，且由于机组运行的特点，可能产生持续的高温，即火灾存在燃烧的持续热源。因此，有效的灭火方案需要快速灭火，并能保持较强的抗复燃能力。

　　③ 有效的防火和阻火措施：采用经济的方法，提高机舱可燃物的耐火性能，同时阻止火灾的传播与蔓延。

　　④ 消防安全系统的环境适应能力：由于风电场周边环境涉及大海、草原等，具有一定的复杂性，这就要求系统具有较高的环境适应能力。

　　⑤ 合理的经济性

　　由此得出风电机组消防安全系统应具备的基本要求如下：

　　①无人值守，能提供全天候、不间断保护

　　② 准确发现火情，及时有效报警，迅速高效灭火

　　③灭火介质喷放中、喷放后具有较好抗复燃效能

　　④ 具有抗振动、防风、防尘、防盐雾等

　　⑤ 不受极端气候和温度变化影响

　　⑥系统占用空间小，便于安装和维护

　　⑦自成体系，有自启动、电动启动等多种启动方式

　　⑧灭火后现场易于清理，恢复成本低

　　综上，本方案将通过图像火灾安全监控系统与自动灭火系统等的有效结合，构建风力发电机消防安全解决方案与防火体系。系统详情如下：

　　风力发电机消防安全解决方案与防火体系

　　图像火灾安全监控系统

　　系统总体架构示意图

　　探测器设置方案

　　① 在发电机机舱内安装1套分布式智能图像火灾(烟雾、火焰)探测器，主要用于覆盖机舱内的主要区域，尤其是重点部位，包括齿轮箱、刹车盘、发电机、控制柜等部位。

　　② 针对齿轮箱、刹车系统、传输电缆变配电柜和发电机等部位，以及机舱的底部容易集油的部位，设置两级报警开关量式线型感温探测器，报警温度可以选择一级报警88℃和二级报警105℃，用于早期发现过热问题。在塔架内敷设有电缆的位置同样敷设这种线型感温探测器。

　　③ 在塔架的合适部位安装一套视频监控摄像机，用于监测风机叶片的转动情况。

　　④ 前端控制箱，包含开关量报警输入、控制输出、视频、数据传输设备、消防电源设备等。

　　分布智能图像火灾探测器

　　基于可见光、近红外视频图像，针对其中的烟雾、火焰进行模式识别的探测方法。图像烟雾火焰探测系统主要分析视频中的亮度、对比度、边沿信息、清晰度、纹理和运动等特征和变化，以识别烟雾和火焰。探测装置一般包括输出数字和模拟视频的摄像头、图像采集与处理单元，以及与火灾报警控制系统连接输入输出界面。

　　分布智能图像

　　火灾探测器的优势与特点

　　①自学习能力和较强的防误报能力

　　② 较强的遮挡火探测能力

　　③ 较强的抗污染能力

　　④ 及时确认与火情监控

　　⑤ 可与智能监控系统的结合应用

　　对于风力发电厂而言，智能监控可提供对风机叶片工作状态、周边情况的自动监控报警。与图像火灾报警系统共用显示、存储、管理系统。

　　自动灭火系统

　　新型灭火剂自动灭火系统

　　新型水系高效灭火剂是一种高效灭火剂，是浓缩型、泡沫型和抗溶型水成膜灭火剂。主要由碳氢表面活性剂、氟碳表面活性剂、助剂稳定剂等组成，可在油类和固体燃料表面形成一层能抑制燃料蒸发的膜，靠膜和泡沫的双重作用快速隔离氧气，冷却物体表面，从而达到快速扑灭火、防止复燃的目的。其中D38型灭火剂可用于低温环境-38度以下。

　　新型灭火剂自启动灭火系统

　　该系统是由装有高效灭火剂的气瓶、集成容器阀组和火焰检测管组成。安装时将火焰检测管设置在最可能起火处。火焰检测管具有灵敏的热源探测功能，一旦着火，管体会在受热最高处自动爆裂并形成喷口，将灭火介质通过火焰检测管本身(直接系统)或喷嘴(间接系统)释放到被保护区域灭火，在灭火的同时发出警报。

　　灭火时间小于20秒

　　自动灭火系统方案及流程

　　A 固定灭火系统采用耐-40℃的新型水系灭火器，罐内充装60~200L灭火剂，采用氮气推送而出。控制采用电磁阀，可以通过线型感温探测器和图像火灾探测器的报警输出直接联动，也可以通过远程进行控制。一个机舱内考虑采用两套新型灭火器系统，各带6~8只细水雾喷头，塔底针对电气柜和电缆再设一套灭火器。

　　B 当图像火灾探测器和线型感温探测器同时报警时，系统立即联动灭火器启动灭火。当只有图像探测器或线型感温探测器报警时，监控中心可以立即获得机舱的火灾状况图像，当确认火警时，可远程手动控制启动灭火。

　　C 在条件允许的情况下，可设置一条外部供水管，通过外部的消防车等不间断输送压力水进行灭火和冷却。

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