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1、 一、風力發(fā)電機組成
(一)風輪。大型風力發(fā)電機的風輪結構分為水平軸、垂直軸達拉斯和擴散體三種。風輪葉片通常是三片。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。風輪的運行是全自動的。風速達到切入風速3-4m/s時,風輪起動。發(fā)電機通過控制器軟切換并網(wǎng)。
(二)齒輪箱。低速直接驅動采用無增速齒輪箱;混合驅動采用一級齒輪傳動;高速驅動有多級齒輪箱。多級齒輪箱的第一級是結構緊湊且堅固的高轉矩行星齒輪,第二和第三級為旋轉級。齒輪箱內的冷卻油與發(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)電機設計性能應滿足高效率最佳運行,適合寬范圍轉速調節(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)電機安裝在機艙內比安裝在塔底地面有利于空氣流通散熱。
?。ㄋ模┢较到y(tǒng)。偏航系統(tǒng)采用四點球軸承回轉環(huán),確保風輪處于正確的風向位置。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)有兩個獨立的風向標檢測風速并送主計算機,保證風能最佳利用且驅動鏈應力最小。
3、 (五)雷電保護。風力發(fā)電機的塔架一般有圓錐形鋼結構和梯形柵格鋼結構兩種。塔架基礎采用地下鋼筋混凝土結構。隨著塔身高度增加,風輪葉片遭受雷擊的概率也增加,必須設計防雷系統(tǒng)。
?。┛刂破?。風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。轉自
二、風電機組火災危險性
在任何地方,風電機組和電器設備的運行區(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,因此火災的發(fā)生對風力發(fā)電機組往往產生毀滅性的損失。風電機組火災危險性如下:
?。ㄒ唬╇姎庀到y(tǒng)分布廣泛,線路隱蔽?;馂碾[患時間長且不易發(fā)現(xiàn)。
4、
(二)機艙中強氣流的狹小空間內容納了各種機械和電氣設備。
?。ㄈ╋L力發(fā)電機組內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備長時間持續(xù)運行,工作環(huán)境復雜,零下40度到零上50度。
?。ㄎ澹╋L電場均地處偏遠,不易救援。機艙位于高空,滅火條件困難。
?。┌l(fā)電機組價格昂貴,滅火劑選用不當造成二次傷害。
三、風電機組發(fā)生火災的原因
造成風力發(fā)電機組火災的原因很多,針對國內外造成風力發(fā)電機組火災案例的分析,可概括為以下幾個方面:
?。ㄒ唬┯衫讚魧е禄馂?。大量火災數(shù)據(jù)顯示,雷擊是引起風
5、力發(fā)電機組火災的主導原因之一。風力發(fā)電機組處于50m以上的高空,如沒有避雷設施或設施維護不當,因雷擊導致火災的風險就特別高。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。變壓器本體故障或污閃引發(fā)電氣短路。火災由接地故障、電路短路及產生的電弧等造成部件過載,繼而過熱引起。污閃是指電氣設備絕緣表面附著的污穢物在潮濕條件下,其可溶物質逐漸溶于水,在絕緣表面形成一層導電膜,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?。風力發(fā)電機組或其中部件的缺陷,如泄露或液壓系統(tǒng)受污染,會增加火災風險。另外,由于過載或電機潤滑故障
6、等原因,使風力發(fā)電機組設備過熱,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。如果風力發(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子減速,而產生的熱量易使可燃物質燃燒。若發(fā)生緊急制動現(xiàn)象,機械制動產生的飛濺火花也能點燃遠處的可燃金屬,產生較高的火災風險。
四、消防技術系統(tǒng)和管理系統(tǒng)
風電機組消防安全是“人—機—環(huán)境”系統(tǒng)相互協(xié)調的一個最佳“秩序”狀態(tài)。其消防安全工作,是由火災事故的預防和火災發(fā)生后損失的控制兩個方面構成的。要實現(xiàn)本質安全,一方面要在技術上采取措施,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“人—機
7、”系統(tǒng)的關系,以實現(xiàn)整個系統(tǒng)的安全。
?。ㄒ唬┫兰夹g系統(tǒng)組成和設置。
為使風力發(fā)電機組的消防技術系統(tǒng)具有高效、安全、經(jīng)濟、無污染等特點,必須對每臺風力發(fā)電機組的運行環(huán)境進行獨立評估,綜合考慮火災探測器、滅火藥劑與滅火系統(tǒng)等。
1、火災探測器。風力發(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?;馂奶綔y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部、各種控制柜及變流器柜內的火災監(jiān)測,若某個控制柜內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?;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、轉子接線盒,剎車系統(tǒng)或變壓器的火災情況,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監(jiān)測。
2、滅火藥劑。對于風力發(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。對于風力發(fā)電機組而言,滅火藥劑應盡可能選擇無殘留、無腐蝕性和無導電性能的材料,一般不推薦使用干粉滅火系統(tǒng)和粉塵式滅火裝置,以避免給風力發(fā)電機組設備帶來間接損壞。適用于風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)風力發(fā)電機組設備的有效滅火,應選擇自動且穩(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)相結合的滅火方式是目前國內外風力發(fā)電機組使用最多的滅火方式。
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消防安全管理是保證人們按照一定的方式從事工作,并為采取消防技術措施提供依據(jù)和方案,同時
10、還要對技術設施加強維修保養(yǎng),保證性能正常。
1、消防設施管理。風力發(fā)電機組交付使用后,要建立健全包括全部設施在內的消防設施檢查、檢測、維護保養(yǎng)制度,從而保證消防設施始終處于良好的運行狀態(tài)。
2、電氣設施管理。定期檢查電器、電纜、電源主回路電纜端子的聯(lián)接質量,以防電源回路虛接而引發(fā)的電氣火災。有條件的購買熱成像儀對風機內部的電源柜、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。在風力發(fā)電機內部作業(yè)時,保持內部衛(wèi)生,禁止在風機內部遺留雜物,特別是油污棉絲等易燃物,對于機艙內部泄露的齒輪油、液壓油等必須及時清理,以減少火險隱患。在機艙內放置高空逃生裝置,一旦發(fā)生機艙內起火無法撲救時,維修人員可以迅速逃生。
4、編制火災應急預案。發(fā)電場要編制火災應急預案,與當?shù)叵狸牻⒙?lián)動關系,一旦發(fā)生風力發(fā)電機起火,由風電場運行人員迅速切斷集電線路的電源防止場內電網(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。