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1、 一、風(fēng)力發(fā)電機組成
(一)風(fēng)輪。大型風(fēng)力發(fā)電機的風(fēng)輪結(jié)構(gòu)分為水平軸、垂直軸達拉斯和擴散體三種。風(fēng)輪葉片通常是三片。葉片材料主要是增強型樹脂玻璃纖維、增強型聚酯玻璃纖維和碳纖維,表面涂層為淺灰色以防光反射。風(fēng)輪的運行是全自動的。風(fēng)速達到切入風(fēng)速3-4m/s時,風(fēng)輪起動。發(fā)電機通過控制器軟切換并網(wǎng)。
(二)齒輪箱。低速直接驅(qū)動采用無增速齒輪箱;混合驅(qū)動采用一級齒輪傳動;高速驅(qū)動有多級齒輪箱。多級齒輪箱的第一級是結(jié)構(gòu)緊湊且堅固的高轉(zhuǎn)矩行星齒輪,第二和第三級為旋轉(zhuǎn)級。齒輪箱內(nèi)的冷卻油與發(fā)電機冷卻系統(tǒng)的熱交換器相連。系統(tǒng)監(jiān)控油溫以確保冷卻油保持恒定或最佳溫度值。
?。ㄈ┌l(fā)電機。目前
2、,兆瓦級風(fēng)力發(fā)電機以雙饋異步發(fā)電機為主,電勵磁同步發(fā)電機和永磁同步發(fā)電機也在不斷發(fā)展。發(fā)電機設(shè)計性能應(yīng)滿足高效率最佳運行,適合寬范圍轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié),采用F級絕緣,可工作在B級絕緣,這樣可延長發(fā)電機壽命。發(fā)電機安裝在機艙內(nèi)比安裝在塔底地面有利于空氣流通散熱。
(四)偏航系統(tǒng)。偏航系統(tǒng)采用四點球軸承回轉(zhuǎn)環(huán),確保風(fēng)輪處于正確的風(fēng)向位置。偏航操作由三個行星齒輪完成,每一個由電力電子控制的電機驅(qū)動,這樣偏航齒輪的負荷大小均勻。偏航制動由六個液壓制動器控制的大盤制動,且每一個偏航齒輪獨立制動,整個系統(tǒng)保證偏航控制平滑。偏航系統(tǒng)有兩個獨立的風(fēng)向標檢測風(fēng)速并送主計算機,保證風(fēng)能最佳利用且驅(qū)動鏈應(yīng)力最小。
3、?。ㄎ澹├纂姳Wo。風(fēng)力發(fā)電機的塔架一般有圓錐形鋼結(jié)構(gòu)和梯形柵格鋼結(jié)構(gòu)兩種。塔架基礎(chǔ)采用地下鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。隨著塔身高度增加,風(fēng)輪葉片遭受雷擊的概率也增加,必須設(shè)計防雷系統(tǒng)。
?。┛刂破?。風(fēng)輪功率控制采用大功率整流-逆變控制器,以及有源濾波和無功補償。信號處理通常有兩個獨立的計算機或高速數(shù)字信號處理芯片。轉(zhuǎn)自
二、風(fēng)電機組火災(zāi)危險性
在任何地方,風(fēng)電機組和電器設(shè)備的運行區(qū)域都是在位于距地面50米以上的高度,且無人值守。由于滅火條件不佳,因此火災(zāi)的發(fā)生對風(fēng)力發(fā)電機組往往產(chǎn)生毀滅性的損失。風(fēng)電機組火災(zāi)危險性如下:
?。ㄒ唬╇姎庀到y(tǒng)分布廣泛,線路隱蔽?;馂?zāi)隱患時間長且不易發(fā)現(xiàn)。
4、
?。ǘC艙中強氣流的狹小空間內(nèi)容納了各種機械和電氣設(shè)備。
?。ㄈ╋L(fēng)力發(fā)電機組內(nèi)部存在著大量的隔音泡沫、油污、潤滑用油、變壓器油等可燃、易燃材料不僅增加了危險,同時也會加快火焰蔓延的速度。
?。ㄋ模┰O(shè)備長時間持續(xù)運行,工作環(huán)境復(fù)雜,零下40度到零上50度。
?。ㄎ澹╋L(fēng)電場均地處偏遠,不易救援。機艙位于高空,滅火條件困難。
(六)發(fā)電機組價格昂貴,滅火劑選用不當造成二次傷害。
三、風(fēng)電機組發(fā)生火災(zāi)的原因
造成風(fēng)力發(fā)電機組火災(zāi)的原因很多,針對國內(nèi)外造成風(fēng)力發(fā)電機組火災(zāi)案例的分析,可概括為以下幾個方面:
?。ㄒ唬┯衫讚魧?dǎo)致火災(zāi)。大量火災(zāi)數(shù)據(jù)顯示,雷擊是引起風(fēng)
5、力發(fā)電機組火災(zāi)的主導(dǎo)原因之一。風(fēng)力發(fā)電機組處于50m以上的高空,如沒有避雷設(shè)施或設(shè)施維護不當,因雷擊導(dǎo)致火災(zāi)的風(fēng)險就特別高。若安裝的避雷針接觸電阻太高,則遭受雷擊是無法避免的。
?。ǘ╇姎舛搪芬l(fā)火災(zāi)。變壓器本體故障或污閃引發(fā)電氣短路?;馂?zāi)由接地故障、電路短路及產(chǎn)生的電弧等造成部件過載,繼而過熱引起。污閃是指電氣設(shè)備絕緣表面附著的污穢物在潮濕條件下,其可溶物質(zhì)逐漸溶于水,在絕緣表面形成一層導(dǎo)電膜,使絕緣子的絕緣水平大大降低,在電力場作用下出現(xiàn)的強烈放電現(xiàn)象。
?。ㄈ櫥托孤┮鸹馂?zāi)。風(fēng)力發(fā)電機組或其中部件的缺陷,如泄露或液壓系統(tǒng)受污染,會增加火災(zāi)風(fēng)險。另外,由于過載或電機潤滑故障
6、等原因,使風(fēng)力發(fā)電機組設(shè)備過熱,從而使?jié)櫥偷纫兹疾牧吓c高溫表面接觸也能引起易燃物燃燒。
?。ㄋ模┻^熱引發(fā)火災(zāi)。如果風(fēng)力發(fā)電機組的空氣動力制動發(fā)生故障,一般采用機械制動的方式使轉(zhuǎn)子減速,而產(chǎn)生的熱量易使可燃物質(zhì)燃燒。若發(fā)生緊急制動現(xiàn)象,機械制動產(chǎn)生的飛濺火花也能點燃遠處的可燃金屬,產(chǎn)生較高的火災(zāi)風(fēng)險。
四、消防技術(shù)系統(tǒng)和管理系統(tǒng)
風(fēng)電機組消防安全是“人—機—環(huán)境”系統(tǒng)相互協(xié)調(diào)的一個最佳“秩序”狀態(tài)。其消防安全工作,是由火災(zāi)事故的預(yù)防和火災(zāi)發(fā)生后損失的控制兩個方面構(gòu)成的。要實現(xiàn)本質(zhì)安全,一方面要在技術(shù)上采取措施,使“機—環(huán)境”系統(tǒng)具有保障安全狀態(tài)的能力,另一方面要管理協(xié)調(diào)“人—機
7、”系統(tǒng)的關(guān)系,以實現(xiàn)整個系統(tǒng)的安全。
?。ㄒ唬┫兰夹g(shù)系統(tǒng)組成和設(shè)置。
為使風(fēng)力發(fā)電機組的消防技術(shù)系統(tǒng)具有高效、安全、經(jīng)濟、無污染等特點,必須對每臺風(fēng)力發(fā)電機組的運行環(huán)境進行獨立評估,綜合考慮火災(zāi)探測器、滅火藥劑與滅火系統(tǒng)等。
1、火災(zāi)探測器。風(fēng)力發(fā)電機組不僅要選擇高精度的探測器,還要根據(jù)不同的位置選擇不同類型的探測器,且同一位置至少選擇2種不同報警等級的探測器?;馂?zāi)探測器主要有煙感探測器、溫感探測器、火焰探測器及空氣采樣探測器。煙感探測器可用于機艙內(nèi)部、各種控制柜及變流器柜內(nèi)的火災(zāi)監(jiān)測,若某個控制柜內(nèi)選擇了靈敏度較高型號的煙感探測器作為一級報警,則靈敏度稍低的型號將作為二級報
8、警。溫感探測器一般用作二級報警用探測器,安裝在密封性較好的控制柜內(nèi)?;鹧嫣綔y器用于監(jiān)測飛起的火花或電弧,它較適合用來監(jiān)測發(fā)電機定、轉(zhuǎn)子接線盒,剎車系統(tǒng)或變壓器的火災(zāi)情況,可用作一級報警??諝獠蓸犹綔y器一般用于機艙或塔底這種空間密封性差、空氣流動性大、噪音振動較大地方的火災(zāi)監(jiān)測。
2、滅火藥劑。對于風(fēng)力發(fā)電機組的不同部位,其使用安裝的滅火藥劑和滅火系統(tǒng)也不同。對于風(fēng)力發(fā)電機組而言,滅火藥劑應(yīng)盡可能選擇無殘留、無腐蝕性和無導(dǎo)電性能的材料,一般不推薦使用干粉滅火系統(tǒng)和粉塵式滅火裝置,以避免給風(fēng)力發(fā)電機組設(shè)備帶來間接損壞。適用于風(fēng)電場的滅火藥劑主要有高壓二氧化碳、惰性氣體如七氟丙烷、氮氣、氬氣等
9、、細水霧添加有少量防復(fù)燃藥劑和泡沫液等。一般變流器、控制器等相對密封的空間可采用安全的惰性氣體或高壓二氧化碳。其他部件如剎車系統(tǒng)、發(fā)電機、齒輪箱、液壓站、偏航系統(tǒng)和變壓器等處于空氣流動性較強的位置,可配備特殊無污染液體。
3、滅火系統(tǒng)。根據(jù)選擇滅火藥劑的不同,滅火系統(tǒng)可分為氣體滅火系統(tǒng)、液體滅火系統(tǒng)和粉末式滅火系統(tǒng)。為實現(xiàn)風(fēng)力發(fā)電機組設(shè)備的有效滅火,應(yīng)選擇自動且穩(wěn)定的氣體滅火系統(tǒng)與細水霧液體滅火系統(tǒng)。這兩種系統(tǒng)相結(jié)合的滅火方式是目前國內(nèi)外風(fēng)力發(fā)電機組使用最多的滅火方式。
?。ǘ┫拦芾硐到y(tǒng)
消防安全管理是保證人們按照一定的方式從事工作,并為采取消防技術(shù)措施提供依據(jù)和方案,同時
10、還要對技術(shù)設(shè)施加強維修保養(yǎng),保證性能正常。
1、消防設(shè)施管理。風(fēng)力發(fā)電機組交付使用后,要建立健全包括全部設(shè)施在內(nèi)的消防設(shè)施檢查、檢測、維護保養(yǎng)制度,從而保證消防設(shè)施始終處于良好的運行狀態(tài)。
2、電氣設(shè)施管理。定期檢查電器、電纜、電源主回路電纜端子的聯(lián)接質(zhì)量,以防電源回路虛接而引發(fā)的電氣火災(zāi)。有條件的購買熱成像儀對風(fēng)機內(nèi)部的電源柜、主電纜進行運行檢查,發(fā)現(xiàn)過熱現(xiàn)象及時處理。
3、施工作業(yè)管理。在風(fēng)力發(fā)電機內(nèi)部作業(yè)時,保持內(nèi)部衛(wèi)生,禁止在風(fēng)機內(nèi)部遺留雜物,特別是油污棉絲等易燃物,對于機艙內(nèi)部泄露的齒輪油、液壓油等必須及時清理,以減少火險隱患。在機艙內(nèi)放置高空逃生裝置,一旦發(fā)生機艙內(nèi)起火無法撲救時,維修人員可以迅速逃生。
4、編制火災(zāi)應(yīng)急預(yù)案。發(fā)電場要編制火災(zāi)應(yīng)急預(yù)案,與當?shù)叵狸牻⒙?lián)動關(guān)系,一旦發(fā)生風(fēng)力發(fā)電機起火,由風(fēng)電場運行人員迅速切斷集電線路的電源防止場內(nèi)電網(wǎng)短路事故并派人控制現(xiàn)場,由消防隊控制起火范圍并進行滅火。