专利名称：风电机舱火灾早期监测系统及其监测方法
技术领域：
本发明涉及风力发电机安全技术领域的自动消防系统，具体是一种风电机舱火灾早期监测系统及其监测方法。
背景技术：
在现代风电机舱内，放置有发电机、控制柜、开关柜、变频柜、齿轮箱、液压系统、制动系统等，各种电气设备和可燃材料在机舱内密集放置，火灾风险较大，一旦发生火灾事故，火焰迅速蔓延，导致风力发电机或其他重要部件严重损坏，甚至导致整个风力发电机组损毁，造成重大经济损失。及时准确地监测火情是采取消防措施的关键，也是风电场安全运行的保障。为了解决风电机舱火灾早期监测的问题，申请号为201120175950.X的中国专利申请公开了一种风电机舱火灾自动预警系统，其方法是在每个风电机舱设置烟雾探测器和温度探测器，两个探测器连接到主机系统上，系统主机对传入的信号进行判断报警。该方法的不足之点是:仅仅考虑了机舱内烟雾及温度参数的变化，未考虑风电机舱本身状态参数的变化，报警不可靠；该方法对于风电机舱内较易发生的油类火缺乏探测手段；该预警方法未考虑风电机舱所处的环境因素，在高空气流快速运动的环境下，火灾初期产生的微弱烟雾极易被高速气流带出舱外，在真实火灾状况下，系统漏报极易发生。
发明内容
本发明针对现有技术中存在的上述不足，提供了一种基于风电机舱运行状态参数和环境因素的风电机舱火灾早期监测系统及其监测方法，本发明使火灾早期监测系统能及时准确探测火情。本发明是通过以下技术方案实现的。一种风电机舱火灾早期监测系统，包括设置在机舱内部的感烟探测器、火焰探测器、机舱监控箱和风机运行状态监控系统，还包括设置在塔筒底部的塔底操控箱、以及设置在风电场监控室的风电场安全防护监控主机和声光报警器，其中，所述感烟探测器和火焰探测器分别与机舱监控箱相连接，所述机舱监控箱与塔底操控箱相连接，所述塔底操控箱与风机运行状态监控系统分别与风电场安全防护监控主机相连接，所述风电场安全防护监控主机与声光报警器相连接。所述感烟探测器、火焰探测器、机舱监控箱、塔底操控箱以及风机运行状态监控系统作为风电机舱安全防护就地设备，组成通信网络，连接至风电场监控室，并在风电场监控室内经过通信转换模块，与风电场安全防护监控主机连接，由风电场安全防护监控主机实现对风电场所有风电机舱安全防护就地设备的监控。所述感烟探测器为泵吸式感烟探测器，其设有内置微型泵；所述感烟探测器具有分级火灾报警，报警阈值可预先设置；所述感烟探测器输出分级火灾报警和故障报警开关量信号；所述感烟探测器通过串行通信方式输出实时烟雾浓度值和探测器状态信息。
所述火焰探测器为三红外火焰探测器，并设置在机舱内易产生油火的部位；所述火焰探测器具有环境干扰抑制功能，并设有报警开关量的信号输出。所述机舱监控箱还连接有灭火设备。所述塔底操控箱外部设有就地灭火控制按钮以及用于显示报警、故障和供电信息的操控面板；所述塔底操控箱内部设有用于提供不间断供电的备电蓄电池。所述一种风电机舱火灾早期监测系统的监测方法，包括以下步骤:步骤1，感烟探测器通过均匀布置在舱室上方的采样孔进行采样，并将采样送入感烟探测器的主机进行采样分析，然后对各种情况发出不同级别的状态输出信号；火焰探测器通过对环境干扰的抑制，实现对火焰信号的快速响应和准确识别，然后发出不同级别的状态输出信号；步骤2，两种状态输出信号通过机舱监控箱和塔底操控箱传输至风电场安全防护监控主机；步骤3，风电场安全防护监控主机通过通信模块同时接收风机运行状态监控系统的风机运行状态数据，以及风电机舱安全防护设备的火警和状态数据；步骤4，风电场安全防护监控主机对所接收到的所有信号综合分析判断，当所得到的数据为警报级别时，将报警信息发送给声光报警器；步骤5，声光报警器开启报警。所述风电机舱安全防护设备包括:感烟探测器、火焰探测器、灭火设备；所述风电机舱安全防护设备的火警和状态数据包括:火灾探测器的分级报警、感烟探测烟雾浓度值、探测器状态和故障信息，以及灭火设备状态和故障信息。所述风机运行状态监控系统发出的风机运行状态数据为采集机舱内能够引起火灾状况的风机运行状态数据，包括:液压系统油温、电缆母排温度、发电机转速、齿轮箱油温以及齿轮箱轴承温度。本发明提供的风电机舱火灾早期监测系统及其监测方法，在分析了保护部位的火灾特性和环境特性的基础上，同时对诱发起火的可疑因素例如风机运行状态参数进行实时监控，将探测器输出信号和风机运行状态信息综合分析，判断报警，可以及时准确识别风电机舱各种类型火灾，具有较好的环境适应性。
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显:图1为本发明监测方法的流程图；图2为本发明监测系统结构示意图；图3为本发明监测系统信息传输示意图；图中，I为感烟探测器，2为火焰探测器，3为机舱监控箱，4为塔底操控箱，5为风电场安全防护监控主机，6为风机运行状态监控系统,7为机舱,8为塔筒,9为声光报警器。
具体实施例方式下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。如图2所示，本实施例包括:设置在机舱7内部的感烟探测器1、火焰探测器2、机舱监控箱3和风机运行状态监控系统6、设置在塔筒底部的塔底操控箱4、以及设置在风电场监控室的风电场安全防护监控主机5和声光报警器9，其中，感烟探测器I和火焰探测器2分别与机舱监控箱3相连接，机舱监控箱3与塔底操控箱4相连接，塔底操控箱4与风机运行状态监控系统6分别与风电场安全防护监控主机5相连接，风电场安全防护监控主机5与声光报警器9相连接。进一步地，如图3所示，感烟探测器I独立组网，通过RS485通信与塔底操控箱4相连，转换为光纤介质传输，连至监控室，监控室内经过通信转换模块连接风电场安全防护监控主机5的RS232接口，风电场安全防护监控主机5获取各感烟探测器烟雾浓度和状态信息，并可实现对其复位；感烟探测器I和火焰探测器2通过无源触点与机舱监控箱3连接；机舱监控箱3通过以太网与塔底操控箱4相连接；塔底操控箱4通过光纤接口转换，利用光纤网络，连接至风场监控室，风场监控室内经过通信转换模块，与风电场安全防护监控主机5的以太网接口相连接，由风电场安全防护监控主机5实现对火焰探测器、塔底操控箱和灭火设备的监控。风电场安全防护监控主机5的RS232接口接入风电场监控主机的监控信息，获取风机运行状态监控系统的风机运行状态信息。进一步地，感烟探测器I输出分级火灾报警和故障报警开关量信号，至机舱监控箱3，机舱监控箱3将此信息通过以太网线传至塔底操控箱4 ;感烟探测器I通过串行通信RS485方式输出实时烟雾浓度值和探测器状态信息(过滤器故障、气流故障等)，连接至塔底操控箱4 ;塔底操控箱4实现光纤接口转换，连接至风场监控室。这样实施的目的在于:安全防护监控主机可以接受到实时烟雾浓度，过滤器故障、气流故障等状态值；当塔底操控箱与安全防护监控主机失去联系时能实现就地报警和灭火控制。进一步地，火焰探测器2为三红外火焰探测器，并设置在机舱7内易产生油火的部位；火焰探测器2具有环境干扰抑制功能，即对日光、闪电、电焊、人工光源、环境(人等)、热辐射、电磁干扰、机械振动等干扰有很好的抑制功能，并设有报警开关量的信号输出。进一步地，塔底操控箱4外部设有就地灭火控制按钮以及用于显示报警、故障和供电信息的操控面板；塔底操控箱4内部设有用于提供不间断供电的备电蓄电池。具体为，风电机舱火灾早期监测系统在机舱7内设置一个泵吸式感烟探测器、一个三红外火焰探测器，分别在机舱7、塔筒8底部各设置一个监控箱，即机舱监控箱3和塔底操控箱4,探测器一旦发出报警信号,通过机舱监控箱3和塔底操控箱4传输至风电场安全防护监控主机5。塔底操控箱4设置操控面板，显示报警、故障、供电信息，以及就地灭火控制按钮。塔底操控箱4内含备电蓄电池，实现报警灭火监控不间断供电功能。风电场安全防护监控主机5还接收风机运行状态监控系统6的报警信号，风电场安全防护监控主机5对接收到的所有信号综合分析判断报警，并将判断信息传递给声光报警器9，开启报警。机舱监控箱3放置于机舱7内，塔底操控箱4设置在塔筒8内底部,风电场安全防护监控主机5设置在风电场监控室，风电场监控室设置声光报警器9，以发生火灾时，工作人员能接受到报警信号。
在本实施例中，采用的泵吸式感烟探测器为艾克利斯公司提供，型号为VESDAVLC,技术参数如下:电源接口:DC24V;一级报警浓度范围:0.010%至 1.995% obs/m ；二级报警浓度范围:0.015%至 20.00% obs/m ；通信接口:RS485;最大采样管长度:80米(I根采样管);本实施例采用的三红外火焰探测器为首安工业消防有限公司提供，型号为JTGB-HW-SL-D603，其设置在液压系统和齿轮箱部位，设置一只，同时对两个部位保护监测，技术参数如下:防爆标志ExdIICT6;防护等级IP65 ； 工作电压DC 24V±15% (标称值 DC24V)；工作电流≤45mA(24VDC);信号输出继电器无源点、0_20mA、总线输出；安装方式壁装或吊装；响应时间< 30s;最大探测距离42m底面尺寸为(33cmX33cm)的正庚烷火盆；保护角度≤90° ;重量2.5 ± 0.2kg;外壳不锈钢304 ;电缆引入装置接口标配:1/2NPT外螺纹；环境温度-20°C +60°C；相对湿度≤95% RH(40±2°C )；执行标准GB15631-2008 ;本实施中的感烟探测器和火焰探测器并不局限于上述特定实施方式。本实施例的监测方法包括以下步骤:步骤1，感烟探测器通过均匀布置在舱室上方的采样孔进行采样，并将采样送入感烟探测器的主机进行采样分析，然后对各种情况发出不同级别的状态输出信号；火焰探测器通过对环境干扰的抑制，实现对火焰信号的快速响应和准确识别，然后发出不同级别的状态输出信号；步骤2，两种状态输出信号通过机舱监控箱和塔底操控箱传输至风电场安全防护监控主机；步骤3，风电场安全防护监控主机通过通信模块同时接收风机运行状态监控系统的风机运行状态数据，以及风电机舱安全防护设备的火警和状态数据；步骤4，风电场安全防护监控主机对所接收到的所有信号综合分析判断，当所得到的数据为警报级别时，将报警信息发送给声光报警器；步骤5，声光报警器开启报警。如图1所示，所述风电机舱安全防护设备包括:感烟探测器、火焰探测器、灭火设备；所述风电机舱安全防护设备的火警和状态数据包括:火灾探测器的分级报警、感烟探测烟雾浓度值、探测器状态和故障信息，以及灭火设备状态和故障信息。所述风机运行状态监控系统发出的风机运行状态数据为采集机舱内能够引起火灾状况的风机运行状态数据，包括:液压系统油温、电缆母排温度、发电机转速、齿轮箱油温以及齿轮箱轴承温度。所述风电场安全防护监控主机判断得到的数据警报级别信息包括:-感烟探测器状态数据级别为二级报警，监控主机发出火警信号，开启声光报警器；-状态监测系统发出的风机运行状态数据为报警信号，感烟探测器状态数据级别为一级报警，监控主机发出火警信号，开启声光报警器；-火焰探测器状态数据为报警信号，监控主机发出火警信号，开启声光报警器。本实施例是在分析了机舱各部位的火灾特性基础上，结合环境因素，在气流交换迅速的高空机舱内设置泵吸式感烟探测器，对于易产生油类火的部位设置火焰探测器。分别在机舱、塔底各设置一个监控箱和操控箱，泵吸式感烟探测器和火焰探测器的监测信号首先传输至机舱监控箱，机舱内监控箱将信号传输至塔底操控箱，塔底操控箱最后将监测信号上传至风电场安全防护监控主机上，监控主机同时采集风机的运行状态数据，结合泵吸式感烟探测器和火焰探测器监测信号，进行判断报警。以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。
权利要求
1.一种风电机舱火灾早期监测系统，其特征在于，包括设置在机舱内部的感烟探测器、火焰探测器、机舱监控箱和风机运行状态监控系统，还包括设置在塔筒底部的塔底操控箱、以及设置在风电场监控室的风电场安全防护监控主机和声光报警器，其中，所述感烟探测器和火焰探测器分别与机舱监控箱相连接，所述机舱监控箱与塔底操控箱相连接，所述塔底操控箱与风机运行状态监控系统分别与风电场安全防护监控主机相连接，所述风电场安全防护监控主机与声光报警器相连接。
2.根据权利要求1所述的风电机舱火灾早期监测系统，其特征在于，所述感烟探测器、火焰探测器、机舱监控箱、塔底操控箱以及风机运行状态监控系统作为风电机舱安全防护就地设备，组成通信网络，连接至风电场监控室，并在风电场监控室内经过通信转换模块，与风电场安全防护监控主机连接，由风电场安全防护监控主机实现对风电场所有风电机舱安全防护就地设备的监控。
3.根据权利要求1或2所述的风电机舱火灾早期监测系统，其特征在于，所述感烟探测器为泵吸式感烟探测器，其设有内置微型泵；所述感烟探测器具有分级火灾报警，报警阈值可预先设置；所述感烟探测器输出分级火灾报警和故障报警开关量信号；所述感烟探测器通过串行通信方式输出实时烟雾浓度值和探测器状态信息。
4.根据权利要求1或2所述的风电机舱火灾早期监测系统，其特征在于，所述火焰探测器为三红外火焰探测器，并设置在机舱内易产生油火的部位；所述火焰探测器具有环境干扰抑制功能，并设有报警开关量的信号输出。
5.根据权利要求1或2所述的风电机舱火灾早期监测系统，其特征在于，所述机舱监控箱还连接有灭火设备。
6.根据权利要求1或2所述的风电机舱火灾早期监测系统，其特征在于，所述塔底操控箱外部设有就地灭火控制按钮以及用于显示报警、故障和供电信息的操控面板；所述塔底操控箱内部设有用于提供不间断供电的备电蓄电池。
7.一种利用权利要求1至6`中任`一项所提供的风电机舱火灾早期监测系统的监测方法，其特征在于，包括以下步骤: 步骤1，感烟探测器通过均匀布置在舱室上方的采样孔进行采样，并将采样送入感烟探测器的主机进行采样分析，然后对各种情况发出不同级别的状态输出信号；火焰探测器通过对环境干扰的抑制，实现对火焰信号的快速响应和准确识别，然后发出不同级别的状态输出信号； 步骤2，两种状态输出信号通过机舱监控箱和塔底操控箱传输至风电场安全防护监控主机； 步骤3，风电场安全防护监控主机通过通信模块同时接收风机运行状态监控系统的风机运行状态数据，以及风电机舱安全防护设备的火警和状态数据； 步骤4，风电场安全防护监控主机对所接收到的所有信号综合分析判断，当所得到的数据为警报级别时，将报警信息发送给声光报警器； 步骤5，声光报警器开启报警。
8.根据权利要求7所述的风电机舱火灾早期监测系统的监测方法，其特征在于，所述风电机舱安全防护设备包括:感烟探测器、火焰探测器、灭火设备；所述风电机舱安全防护设备的火警和状态数据包括:火灾探测器的分级报警、感烟探测烟雾浓度值、探测器状态和故障信息，以及灭火设备状态和故障信息。
9.根据权利要求7所述的风电机舱火灾早期监测系统的监测方法，其特征在于，所述风机运行状态监控系统发出的风机运行状态数据为采集机舱内能够引起火灾状况的风机运行状态数据， 包括:液压系统油温、电缆母排温度、发电机转速、齿轮箱油温以及齿轮箱轴承温度。
全文摘要
本发明公开了一种风电机舱火灾早期监测系统及其监测方法，包括设置在机舱内部的感烟探测器、火焰探测器、机舱监控箱和风机运行状态监控系统，设置在塔筒底部的塔底操控箱，设置在风电场监控室的风电场安全防护监控主机和声光报警器，感烟探测器和火焰探测器分别与机舱监控箱连接，机舱监控箱与塔底操控箱连接，塔底操控箱与风机运行状态监控系统分别与风电场安全防护监控主机连接，风电场安全防护监控主机与声光报警器连接。本发明在分析了保护部位的火灾特性和环境特性的基础上，同时对诱发起火的可疑因素进行实时监控，将探测器输出信号和风机运行状态信息综合分析，判断报警，可以及时准确识别风电机舱各种类型火灾，具有较好的环境适应性。
文档编号G08B17/10GK103106765SQ20131001170
公开日2013年5月15日 申请日期2013年1月11日 优先权日2013年1月11日
发明者石芳菲, 陈韬, 孙波, 肖霞, 吕赟, 刘杰, 周军盈, 祝佳琰 申请人:中国船舶重工集团公司第七二六研究所