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1、风电消防安全解决方案,北京宇安机电工程开发有限公司,消防安全整合解决方案提供商!,风电消防现状,目前风能市场大约每年有600亿美元的投入，预计全球风能市场将以每三年增长两倍的速度增加。据报道，截止2009年9月，全球共报道了122起风电火灾事故，每次事故的财产损失价值从75万到200万美元不等。 每年大约有 23 的风机遭遇火灾，大型风电机组发生火灾的几率更高，而众多风电机组尚处于无火灾自动防护措施状态，因此亟待配备自动消防系统。 目前风力发电机组的自动消防安全系统几乎是空白，亟待研究和实施高性价比的系统技术，并编制相应的规范。,风电机组的特点,无人值守,设置复杂,自成体系,着火损失大,位置高
2、,远离救援中心,空间狭小,火灾主要起因,主轴、变速箱润滑油摩擦过热,刹车系统过热,风电火灾视频2,风电火灾视频1,雷击、电气设备运行故障,火灾案例,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。,2010年4月 ，内蒙古辉腾锡勒-苏斯兰风力发电设备失火，事故原因为液力耦合器中过多的油脂 。,从2002-2005年三年的时间，德国风力发电机发生了很多起事故。其中，毁灭性的火灾事故有22起，其中有16起是由控制柜引发的，占72.7%。,火灾案例,风力发电机的火灾危险性分析,风力发电机组的火灾荷载密集，包括液体、固体物质和
3、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； 火灾隐患多，容易发生电气火灾、固体火灾和液体火灾。且最大的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，那么会产生持续的高温； 通风换气迅速，机舱内氧浓度充分，火焰蔓延较快； 容易诱发附近的森林、草原等的火灾； 火灾的诱因较多，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，电气设备运行故障等因素；还有雷击、高温、大风等极端气候，以及违章操作、管理不善和外部火灾等人为或自然因素。从目前的一些风力发电机火灾事故统计看，这些因素都是有案例发生的； 设备价值高，火灾
4、损失大，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,轮毂内部的驱动电机、控制柜、电源柜等；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；塔底的变流器、控制柜、变压器、基础电气柜、计算机柜等。,消防安全系统应解决的关键问题,极早期发现火灾和可视化报警监控。由于风电场一般地处偏远，不便于人员很快赶到现场观察，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。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，且最大的特点就是由于机组运行的特点，可能产生持续的高温，也就是火灾存在燃烧的持续热源。因
5、此，有效的灭火方案应该是可以快速扑灭火灾，并能保持很强的抗复燃能力。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，和阻止火灾的传播与蔓延，这一作用也十分有意义。消防安全系统的环境适应能力。由于风电场使用环境包括大海、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。合理的经济性。,风电机组消防安全系统的基本要求,无人值守，能提供全天候、不间断的保护； 准确发现火情，及时有效报警，迅速高效灭火； 灭火介质喷放中、喷放后均具有很好的抗复燃效能； 能抗振动，防风，防尘、防盐雾等； 不受极端气候和温度变化影响； 系统占用空间小，便于安装和维护； 自成体系，能有自启动、电动
6、启动等多种启动方式； 灭火后现场易于清理，恢复成本低。,采用分布智能图像火灾探测器覆盖机舱区域，并采用线型感温探测器针对机舱的电气柜、边角隐蔽区域和塔内塔底设备进行探测。系统提供远程报警、远程监视、远程控制功能。,有效覆盖各易燃部位和设备，火灾时喷射灭火，形成有效的覆盖层，抗复燃或传播燃烧。,风力发电机消防安全解决方案与防火体系,防火封堵与涂隔,新型水基灭火系统、自动检测灭火系统的有效分布覆盖和保护,采用基于视频图像火灾探测和智能监控的图像火灾安全监控系统 ，并实现近程、远程控制。,针对电气柜、进出线电缆、电缆桥架采用无机和有机堵料进行封堵，对机舱外壳、部分电缆等喷涂防火涂料，提高耐火性能,一
7、、图像火灾安全监控系统介绍,图像火灾安全监控系统系统总体架构示意图,远程图像火灾安全监控 系统,风力发电机组探测、监视与控制前端,图像火灾安全监控系统探测器设置方案,1,2,3,4,1 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
8、适的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。,图像火灾安全监控系统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和与火灾报警控制系统连接输入输出界面。,图像火灾安全监控系统分布智能图像火灾探测器的优势与特点,早期火灾探测报警,烟雾、火焰侦测 烟雾侦测 烟雾侦测 火焰侦测图1 火
9、灾（烟雾、火焰）早期探测功能,电气室火焰早期探测视频,电气室烟雾早期探测视频,图像火灾安全监控系统分布智能图像火灾探测器的优势与特点,具有自学习能力，有很强的防误报能力,复杂的光干扰防误报能力,电弧焊强干扰防误报能力,图像火灾安全监控系统分布智能图像火灾探测器的优势与特点,很强的遮挡火探测能力,汽车后方的遮挡火灾的探测,汽车机舱内的遮挡火灾的探测,图像火灾安全监控系统分布智能图像火灾探测器的优势与特点,很强的抗污染能力,探测器窗口被灰尘遮挡的探测减光率50%,探测器窗口被油污污染的探测减光率70%,图像火灾安全监控系统分布智能图像火灾探测器的优势与特点,即时确认与火情监控 俗话说“耳闻不如一见
10、”，AlarmEye VID可以在第一时间让你看到火灾的报警信息、位置信息、发生和发展状况，供监控人员即时确认，并掌握火灾发展的方向。,图像火灾安全监控系统与智能监控系统的结合,目前国际、国内的行业人士越来越意识到火灾不是一个单一事件，往往是其它异常事件（例如风机不能停车，供配电系统故障等）引起，或者是其它灾害事件耦合转换而来，因此采用图像智能分析技术，同时解决消防和安防双重问题的整合解决方案，得到了国际的认可和推广。 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。,图2 公路隧道火灾探测与智能监控整合应用示例,二、自
11、动灭火系统介绍,1、新型灭火剂自动灭火系统,2、新型灭火剂自启动灭火系统,3、自动灭火系统方案及流程,23,可编辑,新型灭火剂自动灭火系统高效灭火介质的介绍,超强的隔热效果（录像）,不同物质的灭火能力（录像）,新型水系高效灭火剂是本公司发明的一种高效灭火剂，是浓缩型、泡沫型和抗溶型水成膜灭火剂。它由碳氢表面活性剂、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火灾，并防止复燃的目的。其中D38型灭火剂可用于低温环境-38度以下。,新型灭火剂自动灭火系统装置图,1、新型灭火剂自动灭火系统系统灭
12、火的工作原理,该系统是由装有高效灭火剂的气瓶、集成控制阀组、不同角度的细水雾喷头和报警控制系统组成。安装时将细水雾喷头布置覆盖最可能起火处、最可能传播火灾的部位和主要的可燃物部位，另外在主设备下方顺气流方向设置若干只喷头，扑灭由于底部油渍等可能引起的火灾。一旦着火，图像火灾探测器和/或线型感温探测器动作，可直接联动或从控制中心远程联动启动灭火系统，将灭火介质通过喷头直接释放到被保护区域灭火，在灭火的同时发出警报。,新型灭火剂自动灭火系统与超细干粉灭火系统的比较,与干粉灭火系统对比试验(录像),1. 高效的灭火效能，灭火效能高于超细干粉；,2. 超强的抗复燃，超细干粉系统不具备此功能，详见视频；
13、,3. 超强的隔热能力，超细干粉系统不具备此功能，详见视频；,4. 环保，易于清理，不同于粉尘清理困难 ；,5. 良好的电气绝缘性。,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!,2、新型灭火剂自启动灭火系统检测管工作原理,自启动灭火系统的核心是检测管。这种柔韧的充气软管是自启动灭火系统中最主要的火源探测和单位激活的部件。 自启动灭火系
14、统检测管是一种线状的充气探测装置，对热量、辐射能或二者的组合能做出敏感反应。当它暴露在热量和辐射能区域时，性能就会变得更软、更脆弱。随后检测管中的气体便会冲破管壁爆开，释放管中的气压。检测管的爆裂和降压会立即启动气瓶阀门并释放出灭火剂。 检测管的细小和柔韧性决定它可以安装在任何光缆或者电线可以安装并靠近危害源的地方；检测管是一种非金属合成品，它集长时间的抗漏性、良好的绝缘性、阻燃性、柔韧性以及灵敏的感温性于一体，能在一定温度范围内可靠爆裂，喷射灭火介质灭火并传递火灾信号。,新型灭火剂自动灭火系统检测管特性,直接灭火系统 通过检测管直接检测火焰位置，接近火焰位置的管子自动破裂并形成喷口，通过喷口
15、释放灭火剂直接完成灭火.,自启动灭火系统选择(两种系统均可配置),间接灭火系统 检测管仅起检测作用，通过铜、不锈钢或者编制软管释放灭火剂完成灭火。一旦检测管破裂可针对火源直接灭火，使得灭火速度更快!,3、新型灭火剂自动灭火系统方案描述,针对齿轮箱、刹车系统、传输电缆和发电机、电气柜周边等部位，易于造成可燃油火灾或电缆火灾的，采用内装高效水系灭火剂的固定灭火装置。灭火装置连接出不锈钢软管，最多可连接8个细水雾喷头。根据风力发电机的大小不同，设计会有所不同，不过可以把风电机舱至少分为前后两个灭火分区，大的机舱可分为3个，每一个灭火分区设一套水系灭火装置。灭火系统可以通过感温电缆、自动控制信号集中方
16、式或者手动打开灭火装置，灭火装置及细水雾喷头的布置如图6所示。该灭火装置采用的高效水系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。一旦喷射，灭火介质可以在可燃油或物体表面形成一层能抑制燃料蒸发的水膜，靠水膜和泡沫的双重作用快速隔离氧气，从而快速扑灭火灾，并防止火灾复燃。根据需要该灭火剂最低可用于-40的低温环境。 其中在机舱靠近叶片部分设置至少2只细水雾喷头，使得火灾尽可能控制而不互相传播，抑制火灾的发展。另外至少有2只喷头喷向设备下部，避免火灾的蔓延。 另外，在塔底部分针对电气柜和电缆等采用不少于3只喷头保护。 电气柜采用自启动灭火装置进行保护。,新型灭火剂自动灭火系统系统
17、的特点,先进的分布智能视频图像火灾探测器和线型感温探测器的组合实现快速早期的过热、燃物和火焰探测； 灭火效率高，隔热与抗复燃效果很好。该系统可在1030秒内完成检测、灭火并发出警报，灭火效率极高。最重要的是一次喷放后，具有超强的隔热和抗复燃效果，十分适合风机防护； 可无人值守和远程监控相结合，必要时通过图像火灾探测器实现及时确认，即时启动灭火； 不受环境影响，工作性能稳定。不会因震动、冲撞而误动作，更不会因环境温度、油、烟、灰尘、盐雾等影响功能； 系统简单，占用空间小，易安装、拆卸。整个灭火系统小巧，喷头可伸入到复杂的设备中，不受空间狭小的制约，弥补了现有自动灭火系统的缺陷； 灭火后现场极易清
18、理，系统恢复方便，性价比高。,新型灭火剂自动灭火系统主要保护覆盖部位,引擎仓的电气柜,极大地减少了修理、维护及由于停机所造成的损失!,风机引擎仓保护系统视频,新型灭火剂自动灭火系统灭火系统工艺流程,1. 固定灭火系统采用耐-40的新型水系灭火器，罐内充装60200L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68只细水雾喷头，塔底针对电气柜和电缆再设一套灭火器。,2. 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
19、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。,3. 另外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。,自动灭火系统图,三、被动防火措施介绍,被动防火措施防火封堵与涂隔,1. 底部渗油孔的设置,图7 机舱底部渗油孔/管示意图,由于机舱内设备因为安装、维修或运行中会产生渗油，为了减少机舱内的可燃物，建议在机舱易于漏油的的底部设置一个或若干个渗油孔，具体做法可以参照图7所示的方法，使得机舱内渗漏的油液尽可能少地留存在机舱内。,被动防火措施防火封堵与涂隔,图7 穿孔洞封堵1-电缆；2-无机堵料；3-有机堵料；4-防
20、火涂料；5-预留孔,2. 在电气柜进出电线电缆的部位和开口部位采用防火封堵（无机和有机堵料）进行严格的防火隔断，可采用的防火措施包括防火胶泥填平等，如图7所示,3. 在机舱的电缆槽内采用专用的电缆火灾封堵技术，避免或减少电缆火灾的传播；4. 建议针对机舱的壳体内部喷涂防火涂料，提高壳体的耐火等级，降低壳体发生燃烧的可能，避免完全烧毁风力发电机；,被动防火措施防火封堵与涂隔,图8 竖井和竖向桥架封堵1-无机堵料；2-有机堵料；3-防火涂料；4-电缆；5-爬梯；6-铰链；7-螺栓；8-防火隔板；9-角钢；10-爬梯；11-钢铁架,5. 机舱与安装塔之间的电缆线槽应在头尾和中间进行封堵隔断，具体方法示意如图8所示，可采用防火隔板、阻火包、有机堵料、无机堵料、防火涂料或防火包带等防火封堵材料构筑，以确保火灾不会沿竖向上下蔓延传播；6. 火灾可能发生传播的孔洞建议采用堵料予以封堵。,四、系统检测及认证,系统认证检测,AlarmEye分布智能图像火灾探测系统获得：UL、CE、FCC、中国型式检验等多项认证。新型灭火剂通过了国家的型式检验，并通过了电气绝缘性能试验。本新型灭火系统能给新兴的风电行业提供更快捷、更可靠、更经济的保护。因此，信任它等于为国家财产和人民生命提供了更安全的保障。,46,可编辑,
