海上风电机组新型消防系统应用研究

朱坤阳 曹健

作者简介：

朱坤阳（1991- ），男，汉族，山东菏泽人，研究生硕士，工程师，研究方向：海上风电项目建设与运营；曹健（1984- ），男，汉族，上海人，本科，研究方向：消防灭火系统应用。

摘要：

海上风电机组作为当前新能源的主要组成之一，极大推进了我国清洁能源事业的发展。随着风力发电装机规模的急剧增长，机组工作年限增长，其事故呈日益增长趋势。海上风电机组内的可燃物较多，风电机组在发生雷击、电气故障或者出现过热元件以及明火作业时，特别容易引起火灾。国内外关于海上风电机组的消防措施，基本采用干粉或气溶胶产品，但该型式的消防系统触发后对人体、设备、环境会造成一定影响。因此，研发出一种高压细水雾型式的海上风电机组新型消防系统，兼顾人员、风机设备安全和环境保护，实现“三无”风机消防系统，进一步提高海上风电机组的能源生产效率及应用价值。

关键词：海上风电机组；新型消防系统；高压细水雾

引言

近年来，随着环保意识的日益提升，国家越来越重视清洁能源的发展，风能发电方案已经成为全世界可再生能源发展的重要方向之一[1]。风电技术装配是风电产业的重要组成部分，由于风电机组一般处于无人运维的工作模式，一旦风电设施因短路、雷击等引发火灾，短时间内就会造成较为严重的后果。

一、海上风电机组新型消防系统的基本内容

（一）技术详情

海上风电机组新型消防系统主要采用高压细水雾的灭火方式。当前以高压细水雾作为灭火的消防系统，在众多行业当中均可看到其身影，是当前市面上常用的消防系统。现阶段二氧化碳、七氟丙烷、惰性气体IG-541等产品构建的消防系统，在实际灭火过程中存在较多的不确定因素，最大问题在于空间不完全密闭情况下的灭火效率不高，如超细干粉、气溶胶无降温效果，对于电气深位火灾，只能一次性喷放，复燃几率较高以及对人体和环境都有一定影响[2]。因此，选用高压细水雾灭火系统作为海上升压站或风电机组的消防系统，可利用其灭火、降温、降烟机理和优异性能可快速隔离火源、对火灾现场烟雾和有毒气体进行有效降解和封堵，形成逃生通道，有利于人员疏散和保护消防队员的生命安全，对人身、设备、环境无伤害，被认为是解决诸多火灾难题的有效手段。

（二）系统结构

高压细水雾灭火系统由高压主泵、稳压泵、电磁阀、过滤器、泵控制柜、水箱组件、供水管网、辅助变压器、EPS电源、高压细水雾喷头等部件组成[3]。

（三）技术特点

从环保性、效率、安装等方面来看，高压细水雾灭火系统具备安全无污染、降烟易疏散、易安装维护、绝缘性能好、阻隔热辐射、扑救损失小、灭火效率高等特点。安全无污染：将水作为主要灭火原料，在降低人员危害的同时，保护环境。降烟易疏散：对燃烧产生的烟尘进行冲洗，增加现场灭火可操作性，延长火灾的人员疏散时间，为消防救援争取更多时間。易安装维护：实际灭火用水相对较少，常规蓄水即可满足安装条件，并且管道材料轻薄，是耐腐蚀的不锈钢，安装时间和后勤检修维护非常方便。绝缘性能好：与管道配套的喷头较为细小，在高压作用下，以水雾进行灭火。完成灭火后，在高温环境下会自行蒸发，最大限度降低水对电气化设备的损害。阻隔热辐射：灭火系统开始运行后，所产生的水蒸气可以快速隔绝火源与空气的接触，并且增加空气湿度，弱化火源的燃烧条件，预先增加即将燃烧物品的湿度，有效阻挡火势蔓延。扑救损失小：在高压细水雾运行过程中，实际用水量约为喷淋式消防的百分之一，水雾状的灭火方式可以最大程度降低水对电器的危害，从而增加灭火后的重建效率。灭火效率高：作为结合了传统灭火方式和气化灭火方式的消防系统，不但可以抑制火势蔓延，同时还可以实现临时灭火，保障在重大火灾条件下，为消防救援人员争取更多的救援时间。

二、海上风电机组新型消防与传统消防的应用对比

海上风电机组新型消防系统相较于传统消防系统来说，最大的区别在于应用方面[4]，如表1、表2所示。

由表1可知，传统的消防系统主要以干粉气溶胶为主，在实际消防应用项目当中，两种消防物质表现出的消防能力均存在一定的不足之处，传统消防难以满足当前各种消防预防场景的消防应用需求，仅能满足部分基本场景的消防需求[5]。

海上风电机组新型消防系统应用主要以高压细水雾为主。对于同类消防应用项目来说，高压细水雾消防系统体现出较高的应用价值，相较于表1的传统消防系统来说，消防能力得到较大程度提高，体现出较高的实际消防应用能力及优势。因此，以高压细水雾为主的海上风电机组新型消防系统才能被应用到海水能源生产及开发场景当中，从而保证能源的稳定生产和生产场景的安全性，为陆地生产活动提供源源不断的环保能源。

三、海上风电机组新型消防系统实际应用

以国内某海上风电项目应用为例。经过科研队伍的研发，一种小型高压细水雾泵组系统，配备了专用变压器和大功率工业UPS，开发了专用的旋转高压软管系统，与塔筒与风电机组制造商合作开发了管路固定系统，实现了主泵控制器与风电机组远程监控系统的联网，从而将其应用于国内某海上风电项目上，使其成为该项目的消防系统[6]。该系统主要技术参数如表2所示，实际配置情况如图1所示。

在实际应用当中，按照该项目的实际应用情况和项目不同的应用内容与产品特性，对其进行了优化与实施，并通过总结实施内容，证明了此种优化方式的有效性，具体内容如下。

首先，系统启动方面的优化。该项目采用闭式系统，出现火灾后，闭式喷头当中的玻璃泡在高温的作用下，就会出现破碎情况，从而释放管道中的压力，此时稳定水压的泵开始工作，保证水压可以长期保持在1MPa左右，达到＞1.2MPa后便可关闭，之后流量开关及时反馈水流量信息至控制中心，使控制中心可以按照灭火情况及时制定灭火措施[7]。系统控制方式：具有自动启动、机械应急启动方式。其次，卷盘系统方面的优化。通过更换图1A高压卷盘机的方式，使卷盘系统的应用效率得到提高，如图2A所示。最后，新增排水系统。按照该消防系统实际应用情况，综合分析后发现系统在应用过程中，可能存在漏水情况，进而通过增设排水系统的方式有效处理和预防该问题，确保该项目的消防系统能够不受漏水的影响，如图2B所示。

结语

综上所述，在研究过程中，本文在明确研究主题的同时，细化研究主要内容，通过对比分析的方式，体现研究主体的应用价值，通过实际案例，直观呈现海上风电机组新型消防系统在实际项目中的具体应用情况，同时还能体现出海上风电机组新型消防系统的未来应用前景以及推广价值[8]。因此，在本次研究过程中，将研究对象作为安全保障类研究内容，加上研究的场景为海上风电机组，所以本次研究的针对性相对较强，作为能源领域的发展研究，在一定程度上可推动能源领域的可持续发展。

参考文献

[1]吴迪，李克.海上风电机组消防物联网系统设计与实现[J].电力设备管理，2022（03）：213-215.

[2]康健，陈静，袁志钢，等.海上风电机组消防物联网系统设计与实现[J].机电信息，2021（28）：18-19.

[3]周云鹏，李莹滢.风电机组S型气溶胶自动消防系统应用研究与分析[J].广东化工，2021，48（22）：82-84.

[4]孙财新，张波，唐巍，等.海上风电机组国产化研究与实践[J].发电技术，2023，44（05）：696-702.

[5]陈奕颖.大中型风电机组火灾原因初探及防范[J].风能，2015（01）：100-103.

[6]刘瑾，唐娟，魏立，等.风电机组监控系统安全组网方案及其应用[J].船舶工程，2019，41（S1）：330-333.

[7]孙乐场，刁书广，张文林.风电机组自动消防系统优化设计方案探究[J].机电信息，2021（23）：43-45.

[8]李冬，张营.风电机组火灾监控报警系统设计[J].科学技术创新，2017（20）：94-95.