风电场海上升压站火灾自动报警系统设计

风电场海上升压站火灾自动报警系统设计

陈雨蒙

上海勘测设计研究院有限公司，上海 200335

摘要：文章对采用高压细水雾为消防灭火系统的海上升压站建立完整的火灾自动报警系统设计流程。升压站设置独立的集中式火灾自动报警系统，根据舾装专业提供的升压站布置图对各设备间、电缆室、楼梯间等户内区域选择适用的火灾探测器类型后，再根据结构专业提供的升压站主次梁布置图对火灾探测器进行布点定位，然后配合暖通、给排水、电气一次及二次专业分别进行防排烟阀系统、高压细水雾系统、非消防电源切除、广播与视频系统的消防联动设计，完成火灾自动报警系统的完整设计。

关键词：海上升压站；火灾报警；消防联动

作为海上风电场的电能汇集中心，海上升压站是海上风电输变电的关键设施，是风电场稳定运行的关键。随着大功率海上风电机组的发展，海上升压站的选址离岸愈来愈远，且海上风电场运行管理模式多按照“无人值班、少人值守”的标准进行设计，一旦发生火灾，离岸距离长、人员配置少等特点使消防救援较为困难。因此，海上升压站火灾自动报警系统的可靠设计尤为重要。

海上升压站设备集中放置于狭窄封闭的空间内，宜采用高压细水雾作为消防灭火系统[1]。本文以采用高压细水雾为消防灭火系统的海上升压站为例，提供详尽的火灾自动报警设计流程，并对设计过程中可能会忽略的问题进行探讨。

1. 火灾自动报警系统形式的选择

火灾自动报警系统形式主要有三种，即区域报警系统、集中报警系统和控制中心报警系统。区域报警系统适用于仅需要报警而不需要启动自动消防设备的保护对象，这种报警系统主要由火灾报警控制器和火灾探测器组成，是功能最为简单的火灾自动报警系统；集中报警系统适用于需要报警且具有消防联动要求的保护对象，系统中应设置可联动消防设备的控制装置，在发生火灾时能准确、快速传递火情的同时，有效、可靠地启动灭火装置；控制中心报警系统适用于设置了两个及以上集中报警系统的保护对象。

针对海上升压站这种需要消防联动的、建筑面积相对较小的保护对象，宜选用集中报警形式的火灾自动报警系统。

2. 火灾自动报警系统与舾装专业设计配合

海上升压站空间紧凑、设备众多，一般根据设备布置情况来分设不同的设备间。典型的海上升压站一般为四层布置，即底层、一层、二层与顶层。底层甲板设有细水喷雾泵房、阀箱室、储藏室、备品间、水泵房、污水处理间、事故油罐及楼梯间等区域。一层设有杂物间、避难间、主变室、主变散热器区、开关柜室、继保室、站用变压器室、配电室、蓄电池室、户内走廊、楼梯间等区域。二层设有GIS室、接地变及接地电阻室、通风机房、柴油发电机室、油罐室、户内走廊、楼梯间等区域。顶层为户外区域，主要放置吊机、天线、避雷针等设备。火灾报警区域按各楼层划分为各自独立的报警区域，按设备间或相邻设备间划分为单独的探测区域，以便发生火情时能精准定位火灾区域、启动对应区域的消防灭火系统。

为保证火情探测的灵敏性及可靠性，针对不同设备间，需根据国家标准选择适用的火灾报警探测类型。

3. 火灾自动报警系统与结构专业设计配合

选定各设备间火灾探测器类型后，进一步对各设备间的火灾探测器进行布点定位。所有火灾探测器中，点型火灾探测器的应用范围最广、数量最多，每只探测器保护的面积根据房间高度、屋面坡度及房间总面积的不同有所差异。一般情况下，在层高小于6m的设备间，每只点型感温探测器保护半径约3～4m，点型感烟探测器保护半径约5～7m。设计初期，可根据设备间面积大致估算所需的探测器数量。当收到结构专业的升压站主次梁布置提资后，则应按照主次梁的分布调整点型探测器的布点定位。当房间设置吊顶时，无需考虑梁结构对火灾探测器的影响，只需保证探测器的保护面积完全覆盖所在设备间。

4. 火灾自动报警系统与消防专业设计配合

消防专业高压细水雾系统由高压细水雾泵组、消防水箱、细水雾喷头、细水雾喷枪、区域控制阀组、不锈钢管道等组成。火灾时，火灾报警控制系统联动开启区域控制阀，系统管道压力下降，高压细水雾泵组启动运行，将消防水箱内消防用水经消毒过滤后经不锈钢管道向起火区域的喷头供水，喷放细水雾进行灭火。

火灾自动报警系统与消防专业的设计配合原则有二：其一，火灾自动报警系统需根据具体的起火情况向高压细水雾系统提供准确的启动、停止信号；其二，火灾自动报警系统需接受泵组、区域阀、喷枪及管道等消防系统状态信息，实时监视消防系统的运行情况。

5. 火灾自动报警系统与暖通专业设计配合

海上升压站暖通系统主要包括空调系统、送风系统及排风排烟等系统的设计。其中，空调系统提供了适宜设备运行及人员居住的环境温度，通风系统为设备间提供微正压环境以减少海上盐雾、潮湿的极端环境对设备的腐蚀，排风排烟系统保证了升压站正常与应急情况的散热、排风、排烟等需求。

火灾时，所有空调系统及送风系统应联动关闭，包括空调、风机、电取暖器等。相关的消防阀门及排烟风机应根据环境温度或后台控制实现开启或关闭，动作信号应反馈至火灾自动报警系统。

6. 火灾自动报警系统与电气一次专业设计配合

海上升压站低压配电系统一般由站用配电系统和应急配电系统组成。站用电系统一般设置两段独立的母线，每段母线分别从站内变压器引入电源；应急电源系统设置一段独立的母线，除从站内变压器引入电源外另接入柴油发电机。当站内电源发生故障时，柴油发电机回路投入运行，为站内负荷供电。

火灾时，火灾自动报警系统应切断火灾区域及相关区域的非消防电源。海上升压站以柴油发电机作为应急电源，而其容量有限，考虑到站内电源故障、同时发生火灾的极端情况下，应尽可能多地切除非消防电源，保证消防系统、通信系统等应急系统的正常启动运行。常规的非消防电源馈线主要有空调、风机、加热及普通照明负荷，在火灾时需要保留的消防负荷主要有高压细水雾系统用电、电气设备监控系统用电。

7. 火灾自动报警系统与电气二次专业设计配合

海上升压站任何分区发生火情时，火灾报警系统应同时向公共广播系统输出火警信号，公共广播立即由普通状态切换为消防广播状态，对所需要广播的区域进行消防标准广播。

海上升压站任意探测区域发生火情时，火灾报警系统向视频及环境系统总线式网络报警主机输出该防护区相应的火警信号，联动防护区摄像头监视火情并录制火灾画面，提高风电场的监控水平。

8. 结语

海上升压站环境特殊复杂，离岸距离远、人员配置少，一旦发生火灾，消防救援较为困难，升压站配置灵敏、可靠的火灾自动报警系统非常有必要。本文围绕使用高压细水雾为消防灭火系统的海上升压站，建立了完整的火灾自动报警系统设计流程。设计方案首先根据舾装专业提供的升压站布置图对海上升压站各设备间选择适用的火灾探测器类型，再根据结构专业提供的主次梁布置图对所选火灾探测器进行布点定位。火灾自动报警系统应配合消防系统，用联动或手动方式为高压细水雾系统提供启动或停止信号，并接受其动作及故障信号。火灾时，火灾自动报警系统能控制暖通系统防排烟阀的开闭，同时根据电气一次的动力配电情况及时切除非消防电源、保留消防电源。火灾自动报警系统可联动公共广播系统，在发生火情时公共广播系统对全站进行消防标准广播。火灾自动报警系统还可联动视频监控系统，录制火灾画面，提高全站安防监控水平。

参考文献

[1] 杨源, 周伟, 汪少勇, et al. 海上风电场的火灾防护方案设计[J]. 南方能源建设, 2015, 2(S1):93-97.

[2] 李润源. 海上风电升压站的火灾自动报警系统设计[J]. 电气时代, 2020, No.464(05):59-60+63.

[2]GB50016, 建筑设计防火规范 [S] .

[3]GB50116, 火灾自动报警系统设计规范 [S] .