Ngành công nghiệp năng lượng gió là một trong những ngành công nghiệp hàng đầu hiện nay trong lĩnh vực năng lượng tái tạo, cung cấp giải pháp năng lượng giá rẻ và bền vững. Tuy nhiên, các nhà máy điện gió đang phải đối mặt với nguy cơ về cháy nổ. Các yếu tố của sự cháy luôn hiện hữu trong thân tuabin gió. Khi xảy ra cháy, việc chữa cháy rất khó khăn do chiều cao và vị trí của các tuabin này thường nằm ở địa điểm xa khu dân cư, đã gây ra những thiệt hại không hề nhỏ cho ngành công nghiệp gió. Do đó cần có cái nhìn tổng quan về các nguyên nhân gây cháy cho tuabin gió để có giải pháp phòng cháy chữa cháy hiệu quả.

Từ 1990 – 30/9/2016 trên thế giới đã ghi nhận 283 vụ cháy tuabin gió, gây thiệt hại lớn cho nền kinh tế.

Nguyên nhân gây cháy tuabin gió

Tuabin gió sẽ chuyển đổi động năng của gió thành cơ năng. Năng lượng cơ này có thể được dùng trực tiếp như trong trường hợp của cối xay bằng sức gió, hay biến đổi tiếp thành điện năng như trong trường hợp máy phát điện bằng sức gió.

Máy phát điện tuabin gió thường sử dụng máy phát là loại xoay chiều có nhiều cặp cực do kết cấu đơn giản và phù hợp đặc điểm tốc độ thấp của tuabin gió.

Một số nguyên nhân có thể gây ra cháy trong tuabin gió là:

  • Sét, sự cố thiết bị điện, sự đánh lửa bề mặt và bảo trì công trình. Trong các nguyên nhân này thì nguyên nhân do sét là nguồn gây cháy phổ biến nhất, đặc biệt là đối với tuabin gió trên biển. Nguy cơ cháy càng cao khi các tuabin gió không được trang bị hệ thống chống sét hoặc hệ thống chống sét không được bảo trì, bảo dưỡng.
  • Nguyên nhân gây cháy phổ biến nữa là sự cố thiết bị điện/ điện tử, sự quá tải các thiết bị điện/điện tử. Hiện tượng ngắn mạch, hồ quang điện, và bảo vệ thiết bị điện không đúng cách cũng là các nguyên nhân thường gây ra cháy trong tuabin gió.
  • Các bề mặt “nóng” như: ổ trục quá nhiệt, bộ dẫn động, và hệ thống phanh cơ khí có thể gây ra nguy cơ cháy cao nếu vật liệu dễ cháy tiếp xúc với các bộ phận này. Trong trường hợp khẩn cấp, khi hệ thống phanh khí động học không dừng được tuabin, hệ thống phanh cơ khí được sử dụng, và dẫn đến nguy cơ cháy cao nếu hệ thống phanh quá nóng (đặc biệt là nếu bôi trơn kém), khi đạt đến nhiệt độ rất cao sẽ tạo ra tia hồ quang có thể đốt cháy các vật liệu dễ cháy (đối với hệ thống phanh không có vỏ bảo vệ). Hiện tượng quá nóng của hệ thống phanh có thể dẫn đến việc phá vỡ và tạo ra các mảnh đĩa phanh, có thể gây vỡ ống thủy lực trong thân động cơ, dẫn đến chất lỏng thủy lực ở áp lực cao rất dễ cháy khi tiếp xúc với bề mặt “nóng”.
  • Các hoạt động bảo trì và sửa chữa như: cắt, hàn, và mài bên trong tuabin gió có thể dẫn đến nguy cơ cháy cao, đặc biệt trong hệ thống truyền động bằng bánh răng. Vật liệu dễ cháy ở khoảng cách 10m hoặc hơn có thể dễ dàng bị đốt cháy bằng tia lửa từ mài, hàn, và cắt.

Giải pháp phòng cháy chữa cháy cho tuabin gió

Giải pháp thụ động

Phòng cháy thụ động trong tuabin gió có thể được thực hiện bằng nhiều cách, nhưng chủ yếu là chú trọng vào các thành phần dễ cháy làm lan truyền ngọn lửa đến các thành phần khác trong thân tuabin. Phòng cháy thụ động cho tuabin gió được thực hiện bằng một số giải pháp như:

  • Lắp đặt hệ thống chống sét;
  • Sử dụng dầu thủy lực và dầu bôi trơn không cháy;
  • Sử dụng các vật liệu không cháy cho thân tuabin gió;
  • Tránh thực hiện các hoạt động bảo trì và sửa chữa liên quan đến hàn, cắt “nóng” bên trong thân tuabin;
  • Sử dụng hệ thống giám sát điều kiện (CMS) để giám sát trạng thái làm việc của các thiết bị quan trọng và thực hiện kiểm tra, bảo trì thường xuyên.

Giải pháp chủ động

Hệ thống phòng cháy chủ động bao gồm hệ thống báo cháy tự động và hệ thống chữa cháy tự động.

Hệ thống báo cháy tự động

Đầu báo khói, đầu báo nhiệt được lắp đặt tại các vị trí quan trọng để phát hiện sớm đám cháy. Khi các đầu báo cháy làm việc, trung tâm báo cháy sẽ tạo tín hiệu báo động thông qua chuông, đèn báo cháy; tạo tín hiệu để điều khiển tuabin gió ngừng hoạt động và khởi tạo một chuỗi các thủ tục được lập trình sẵn. Nếu khi tuabin gió ngừng hoạt động nhưng vẫn xuất hiện các tín hiệu báo cháy thì hệ thống chữa cháy tự động sẽ được kích hoạt. Các thông báo và dữ liệu từ trung tâm báo cháy được tích hợp vào hệ thống giám sát trạng thái làm việc của tuabin gió.

Hệ thống chữa cháy tự động

Hệ thống chữa cháy tự động bằng khí Nitơ – ARGOTEC: Hệ thống này được dùng để chữa cháy tủ điều khiển điện và điện tử, bao gồm:

  • Các bình khí chữa cháy được đặt ở chân tháp;
  • Đường ống nhánh với các vòi phun khí được lắp đặt trong thân tuabin gió và các thiết bị điện;
  • Hệ thống báo cháy tự động giúp phát hiện đám cháy sớm và điều khiển hệ thống chữa.
Hệ thống chữa cháy tự động bằng khí lắp đặt trong tuabin gió

Hệ thống chữa cháy tự động bằng khí lắp đặt trong tuabin gió

Khi xảy ra cháy, hệ thống chữa cháy tự động sẽ được kích hoạt. Các đường ống nhánh và vòi phun khí đảm bảo phân phối đồng nhất khí nitơ vào khu vực bảo vệ. Khi đó nồng độ 02 trong đám cháy sẽ giảm xuống dưới mức duy trì sự cháy và đám cháy sẽ được dập tắt, hạn chế thiệt hại tới mức thấp nhất. Khi đám cháy được dập tắt hoàn toàn, các tuabin gió sẽ được khởi động lại.

Hệ thống phun Sương – MINIFOG: Hệ thống phun nước Minifog được phát triển cho tuabin gió với hiệu quả chữa cháy cao, sử dụng để bảo vệ các bộ phận cơ khí trong thân tuabin gió. Các vòi phun Minifog có thiết kế đặc biệt, được lắp đặt trong các khu vực quan trọng như trục chính, bộ truyền động bánh răng và hệ thống phanh. Để đảm bảo độ tin cậy ngay cả trong điều kiện khắc nghiệt, chất chống đông được bổ sung với nước chữa cháy cho phép chữa cháy hiệu quả ngay cả khi nhiệt độ môi trường xuống -30°.

Hệ thống chữa cháy tự động phun sương - minifog trong tuabin gió

Hệ thống chữa cháy tự động phun sương – minifog trong tuabin gió

Thượng úy, ThS. Nguyễn Thị Quỳnh Phương
Thượng úy, ThS. Hoàng Đức Hạnh

Bạn có muốn nhận bộ tài liệu “16 Tiêu chuẩn Phòng Cháy Chữa Cháy mới nhất dành cho Kỹ Sư M&E” do VNK sưu tầm ?
=> Tải ngay

Giải pháp phòng cháy chữa cháy cho tuabin gió
5 (100%) 1 vote