风电随着机组运转时间的增加，机组各个系统的零部件逐渐磨损老化，故障率将会不断升高，火灾风险也将显著增大，风电机组自动消防系统能否快速灭火起到了至关重要的作用。
本文通过风力发电机组自动消防系统和试验装置，进行机舱模拟火灾报警与灭火试验，检测火灾探测与启动装置、气溶胶灭火装置、灭火性能与全淹没浓度分布性能进行评测。验证目前常见的风力发电机组自动消防系统灭火装置在真实环境下的灭火能力，给今后风力发电机组自动消防系统性能要求提供必要的参考依据。
机舱整体系统灭火测试、报警与联动启动试验
2.1 试验装置
风力发电机组消防试验装置位于应急管理部天津消防研究所燃烧试验馆内，该试验装置釆用1.5MW实体风力发电机组机舱搭建，机舱内部尺寸为9m（长）×3.8m（宽）×3.5m（高），容积约为114m3。按照机舱内部主要设备的结构和布局特点，模拟设置发电机、变速箱、控制柜、机舱平台等装置。在机舱头部、中部和后部设有送、排风变频调节系统，根据机舱结构及其火灾特点设置多个点火源可用于开展风力发电机组火灾报警与自动灭火试验测试研究，如图1所示。
图1 风力发电机组消防试验装置
2.2?火源模型
在风力发电机组机舱内，变速箱、发电机、刹车盘和电缆等装置和部位发生火灾的危险性较大，为了模拟风力发电机组机舱失火的场景，试验装置内设置有10处火源模型HY1~YH10，火源的详细情况与设置位置参见表1。
表1火源模型设置情况汇总表
2.3 试验设备
热电偶采用镍铬镍硅铠装K型，直径为φ3，风力发电机组消防试验装置共设置19支热电偶，具体安装位置参见表2和图2。
表2 TC1-TC19热电偶安装位置汇总表
图2 TC1-TC19热电偶安装位置示意图
2.4 实验样品
2.4.2 及安盾QRR3.0G/S热气溶胶灭火装置
本试验采用6具及安盾QRR3.0G/S热气溶胶灭火装置，如图4所示，执行标准为《气溶胶灭火系统第1部分热气溶胶灭火装置》XF499.1-2010。
图4 3kg热气溶胶灭火装置样品照片
2.4.4 火灾自动报警联动控制系统
火灾自动报警联动控制系统由火灾报警控制器、点型光电感烟火灾探测器、点型感温火灾探测器、点型红外火焰探测器、火灾声光警报器、输入/输出模块、风电消防监控系统平台（非标）等组成。
2.5 实验过程
依据《风力发电组自动消防系统测试试验大纲》的要求，开展了火灾报警与联动启动试验、以及灭火试验。
2.5.1火灾报警与联动启动试验
在火灾报警与联动启动试验中，使用7只火灾探测器、1台火灾报警控制器、3只输入/输出模块、1只火灾声光警报器、1套风电消防监控系统平台（非标）。7只火灾探测器分别设置于机舱顶部的不同位置，具体安装位置参见表3和图6，消防系统试验样品的安装照片参见图7~图8[8,9]。
表3 火灾探测器安装位置表
图6 火灾探测器安装示意图
图7 火灾声光警报器启动警报鸣响
图8 火灾报警控制器发出联动启动信号
2.5.3 热气溶胶灭火装置（样品2）灭火试验
采用6具QRR3.0G/S热气溶胶灭火装置（样品2），分别设置于机舱的不同部位，安装照片参见图10。
图10 热气溶胶灭火装置安装照片
启动试验后，所有热气溶胶灭火装置在2-3s内启动喷射灭火剂，灭火剂喷射总时长为31s，测试系统数据显示10个火源全部熄灭，抑制10min后，开启试验机舱舱门和风机通风，未出现火源复燃现象。
灭火试验数据分析
热气溶胶灭火装置（样品2）灭火试验数据分析
试验开始后，HY1~HY10火源相继被点燃，从图15可以看出，位于火源上方的热电偶TC1~TC10温度变化曲线不断上升。火焰探测器与感烟探测器前后发出报警信息后火，控制器倒计时30s后启动灭火装置，2-3s后热气溶胶灭火装置启动并持续喷射灭火剂31s。在灭火剂喷射过程中有9个火源温度快速下降，剩余一个火源HY6在灭火剂喷射结束后7s内（试验进行到121s时）快速下降，随后所有火源热电偶温度值逐渐降至环境温度，表明所有火源全部被扑灭。
图15 TC1~TC10温度变化曲线
从图16热电偶温度变化曲线可以看出，位于舱顶前部和中部的TC12~TC14热电偶（TC11损坏）在舱内10个火源被点燃后，热烟气在机舱顶部聚集，烟气层温度逐渐上升，当热气溶胶灭火装置启动喷放后，受气流扰动的影响，热电偶温度变化曲线出现一定程度的波动，但温升幅度较小，其中TC14温度最高，最高温度为121.3℃。当火源被全部扑灭后，舱内顶部温度逐渐缓慢降至环境温度。
图16 TC12~TC14温度变化曲线
从图17TC15~TC19温度变化曲线可以看出，舱内温度场随高度变化呈明显的梯次升高规律，TC15距舱顶最近，温度最高为100.6℃。启动热气溶胶灭火装置实施灭火后，舱内温度场逐渐缓慢降至环境温度。
图17 TC15~TC19温度变化曲线
结论
通过风力发电机组消防试验，及安盾热气溶胶灭火装置能在规定的时间内将舱内所有火源模型扑灭，且开启机舱门和风机通风后，未出现复燃现象。
今后在风电自动消防系统灭火装置选型时，建议优先选择参数性能及安盾气溶胶灭火装置相同或接近的灭火装置，确保当风电机组发生火灾时能确保灭火成功。
