风电机组机舱自动灭火装置布设探讨及验证

风电机组机舱自动灭火装置布设探讨及验证

随着风电行业的快速发展，风电机组的数量不断增加，给国家和社会带来便利的同时，也带来了火灾风险。本文以风电机组应用日趋广泛且在配置了自动灭火装置后火灾仍时有发生为背景，通过分析风电机组本身结构特点和现有自动灭火装置的特性，结合风电机组机舱内部结构、设备布局等工况条件和相关标准，提出了适合风电机组机舱使用的自动灭火装置类型及合理布设方式，并制作模型样机进行试验验证。结果表明，本文提出的自动灭火装置布设方案能够更有效、彻底地扑灭风电机组机舱上部与下部各部位出现的火情。

“十四五”期间，根据国家规划和相关报道，预计全国陆上与海上风电合计新增有网时间225GW以上（年均新增陆海风电装机45GW以上）。其中，195GW以上的陆上风电新增（年均新增39GW以上）和30GW以上海上风电新增（年均新增6GW），可再生能源大比例接入趋势明确。届时，风电将占全国电力装机容量的12.8%，其所占份额已由“微不足道”增长为“举足轻重”。

随着风电行业的大力发展，风机数量越来越多，给国家和社会带来便利的同时，其火灾风险的增加也给风电行业的发展造成了一定困难。值得一提的是，由原公安部天津消防研究所主编、由中国工程建设标准化协会批准的CECS391:2014《风力发电机组消防系统技术规程》中明确要求风电机舱及控制柜等部位配置自动灭火装置，其中机舱宜配置干粉灭火装置。但该标准实施以来，风电火灾事故仍时有发生。因此，仍有必要对风电机舱灭火装置的选型、布设等进行研究。

风电机舱消防灭火现状分析

风电机舱内部结构

风电机组机舱分为机舱上部和机舱底板平具下部两个部分，基本内部结构如图1所示。机舱上部主要由主轴、齿轮箱、发电机、控制柜等组成；机舱底板平具下部主要由偏航驱动、动力电缆构成。1.5MW风电机舱罩尺寸约为9800mm×5000mm×4500mm，体积约为220.5m³，其中机舱上部净空间约为80-100m³。其机舱外形呈长筒状，内部结构紧凑、遮挡多、死角多。

风机机舱现常用干粉灭火装置

新建风电机组配置自动灭火装置已成硬性要求，对于已运行的风电机组也要求进行相应消防改造，逐步增加消防自动灭火装置的配置。目前风机机舱最常用的自动灭火装置为非贮压悬挂式5kg干粉灭火装置（如图2）。

图2 非贮压悬挂式干粉灭火装置

干粉灭火装置在风电机舱配置数量

国家固定灭火装置与耐火构件质量监督检验中心对非贮压悬挂式超细干粉灭火装置的灭火效能有明确要求，灭火浓度为应不低于100g/m³，出具的型式检验报告中对各单位送检的超细干粉类装置全淹没灭火的最小灭火浓度也有具体试验参数记载。根据CECS322-2012《干粉灭火装置技术规程》要求设计计算，可得出1.5MW风电机舱内部配置非贮压悬挂式5kg超细干粉灭火装置进行全淹没灭火应配置2-3具，由于机舱内部遮挡、死角较多，为了确保消防安全，该类装置在1.5MW风电机舱内使用时，一般需配置46具才能解决该机舱的消防问题。因此，在实际1.5MW风机应用中，机舱也是配置了46具非贮压悬挂式5kg超细干粉灭火装置，但这也带来了成本增高、后期清理困难、对机舱内部设备的影响和损害较大的问题。