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?

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摘要

  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。

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。

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?

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。

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?

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。

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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。

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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。

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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:

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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:

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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

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系统总体架构示意图

探测器设置方案

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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。

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分布智能图像

火灾探测器的优势与特点

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①自学习能力和较强的防误报能力

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② 较强的遮挡火探测能力

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③ 较强的抗污染能力

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④ 及时确认与火情监控

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⑤ 可与智能监控系统的结合应用

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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

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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。

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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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河姆渡方案馆

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