CN109464765A - 一种应用于换流站阀厅的灭火机器人及其灭火方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种应用于换流站阀厅的灭火机器人及其灭火方法，属于换流站灭火技术领域，包括：火灾分析与定位模块，分布于阀厅四周，用于快速火灾感应、火灾报警及分析火灾的区域位置，火灾分析与定位模块发现火灾后，发送火灾区域位置信号给轨道式远距离灭火模块；轨道式远距离灭火模块，根据接收到的位置信号，可快速达到火点位置，喷射灭火剂；无线操控模块，用于远程手动控制轨道式远距离灭火模块进行灭火。本发明采用分布式的火灾分析与定位模块，不仅可以准确火灾报警，还可以较准确的定位火点区域，将火点区域发送给轨道式远距离灭火模块，轨道式远距离绝缘带电灭火模块在指定区域自动寻的灭火，有效的加快了灭火速度。

Description

一种应用于换流站阀厅的灭火机器人及其灭火方法

技术领域

本发明属于换流站灭火技术领域，具体涉及一种应用于换流站阀厅的灭火机器人及其灭火方法。

背景技术

特高压直流换流站是特高压直流输电工程实现交、直流相互转换的核心。换流阀是整个直流环流站的最重要的设备，其运行可靠性直接影响到人员、设备安全与整个电网的稳定运行。阀内元件局部故障形成电弧，通过热辐射、弧道磁性变形会导致可燃物质燃烧，酿成火灾，迫使特高压换流站停运，造成特高压供电中断，对整个电网造成巨大冲击。特高压直流输电工程建成以来，多处特高压直流换流站发生了多起换流阀组火灾事故，造成了巨大的经济损失，火灾已成为影响换流阀可靠运行的重大安全隐患。

换流站阀厅阀塔高达几十米，阀组形状极不规则，且阀组带电电压高达800kV，对带电安全距离的要求可长达15m，因此常规的固定灭火技术难以保护阀厅，并且发生火灾后，人员也不能进入阀厅进行灭火，因此需要带电快速智能灭火技术。

常用的水和泡沫灭火剂中含有大量导电离子，不能带电灭火，且带电误喷到换流阀组上将引起严重的供电安全事故，因此阀厅火灾防护需要气体型的清洁灭火剂。现今阀厅常用的CO2等灭火剂沸点低至-57℃，利用窒息原理灭火，灭火效率低，气化速度快，喷射距离常小于5m，而换流阀组距地面和巡视走廊远达15~20m，完全不能达到灭火效果。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种应用于换流站阀厅的灭火机器人及其灭火方法，该灭火机器人喷射距离达15~20m，灭火效果好，清洁环保，防误动能力强，以实现带电快速智能灭火。

为了实现上述技术目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供的这种应用于换流站阀厅的灭火机器人，包括：

火灾分析与定位模块，分布于阀厅四周，用于快速火灾感应、火灾报警及分析火灾的区域位置，火灾分析与定位模块发现火灾后，发送火灾区域位置信号给轨道式远距离灭火模块；

轨道式远距离灭火模块，根据接收到的位置信号，可快速达到火点位置，喷射灭火剂，实现远距离绝缘带电快速灭火；

无线操控模块，用于远程手动控制轨道式远距离灭火模块进行灭火。

作为优选，所述火灾分析与定位模块包括紫外线传感器、红外线传感器、烟雾监测传感器、自动报警器、定位模块、数据存储系统，其中：

紫外线传感器用于感应火灾发生的紫外信号；

红外线传感器用于感应火灾发生的红外信号；

烟雾监测传感器用于感应火灾发生的烟雾信号；

自动报警器，当目标设备发生火警信号异常时自动报警，报警信号包括声光报警和文字信息；

定位模块，当目标设备发生火警信号异常时，自动定位火点的区域位置；

数据存储系统，用于记录火灾分析与定位模块的工作状态；

所述紫外线传感器、红外线传感器、烟雾监测传感器与自动报警器连接，所述定位模块与紫外线传感器、红外线传感器、烟雾监测传感器连接，定位模块将火灾区域位置信号发送给轨道式远距离灭火模块。

作为优选，所述轨道式远距离灭火模块包括导轨、驱动器、控制系统、动力源、灭火喷枪、灭火剂箱和灭火剂，其中：

导轨安装于阀厅的底部、四周壁上及阀厅顶部，用于轨道式远距离灭火模块的行走路径；

驱动器采用左右驱动电机和上下驱动电机，电机为步进电机或者伺服电机，电机电源采用电池；

控制系统采用PLC控制、控制器控制或者ARM控制中的一种，用于控制所述轨道式远距离灭火模块；

动力源采用泵组动力或高压气体动力；

灭火喷枪采用直孔喷嘴结构，喷射距离远；

所述动力源与灭火剂箱连接，用于为灭火剂提供高压动力，高压的灭火剂通过灭火喷枪进行远距离快速灭火。

换流站阀厅内的设备复杂，且大多为带电设备，需要利用导轨规划灭火机器人的行走路线，确保阀厅设备的安全。因此，在阀厅的底部、四周壁上及阀厅顶部安装导轨，用于固定灭火机器人的行走路径。

进一步，所述动力源采用高压气体动力。

进一步，所述动力源工作压力为1.0~8.0MPa，优选为2.0~5.0MPa。

作为优选，所述无线操控模块由无线接收器和控制端组成。

作为优选，所述灭火剂采用1-溴-1,2-二氟乙烯、1-溴-3,3,3-三氟丙烯、3-溴-1,3,3-三氟丙烯、3-溴-1,1,3,3-四氟丙烯、2-溴-3,3,3-三四氟丙烯、1-溴-2,3,3,3-四氟丙烯、2-溴-1,1,3,3-四氟丙烯、2-溴-1,3,3,3-四氟丙烯、1-溴-五氟丙烯、2-溴-五氟丙烯、3-溴-五氟丙烯、1-溴甲基三氟甲基醚、2-溴-1,1,2-三氟乙基三氟甲基醚、1-溴-1,2,2-三氟乙基三氟甲基醚、2-溴-1,1,2-三氟乙基三氟甲基醚、2-溴-1,1,2-三氟乙基三氟甲基醚、1-溴甲基三氟甲基醚、1-溴五氟丙烯、2-溴五氟丙烯、1-溴-1,2,3,3,3-五氟丙烯、2-溴-1,1,3,3,3-五氟丙烯、3-溴-1,1,2,3,3-五氟丙烯、1-溴-1,3,3,3-四氟丙烯、1-溴-2,3,3,3-四氟丙烯、2-溴-1,3,3,3-四氟丙烯、3-溴-1,1,3,3-四氟丙烯、2-溴-1,1,3,3-四氟丙烯、1-溴-1,2,3,3-四氟丙烯、3-溴-1,1,2,3-四氟丙烯、12氟-2甲基-3-戊酮、三氟碘甲烷、二氟碘甲烷、一氟碘甲烷、一碘三氟甲烷、七氟碘丙烷中的一种或多种。

所述灭火剂的沸点为20~70℃，该沸点范围的卤代化合物，适合应用于喷射距离达15~20m的灭火场合，所述灭火剂具有较好的化学阻燃灭火效果，电气绝缘性能好，灭火后无残留，毒性较小，对环境臭氧层的破坏也较小，因此适合应用于阀厅火灾保护。

作为一个总的发明构思，本发明还提供一种基于所述应用于换流站阀厅的灭火机器人的灭火方法，包括：

火灾分析与定位模块，分布于阀厅四周，利用火灾分析与控制模块自动定位火点的区域位置；轨道式远距离灭火模块根据接收到的位置信号，可快速达到火点位置，喷射灭火剂；

当火灾分析与定位模块的紫外线传感器、红外线传感器、烟雾监测传感器中的一个模块感应到火灾时，发生声光报警，但不自动启动轨道式远距离灭火模块；

当紫外线传感器、红外线传感器、烟雾监测传感器中的两个及以上模块感应到火灾，发生声光报警的同时，自动定位火灾的区域位置，并启动轨道式远距离灭火模块进行灭火；无线操控模块用于远程手动控制轨道式远距离灭火模块进行灭火，可有效地防止设备故障误启动。

与现有技术相比，本发明具有以下有益技术效果：

(1) 阀厅体积达50万m3以上，初发火点小时，准确定位火灾位置时间很长。本发明采用分布式的火灾分析与定位模块，不仅可以准确火灾报警，还可以较准确的定位火点区域，将火点区域发送给轨道式远距离灭火模块，轨道式远距离绝缘带电灭火模块在指定区域自动寻的灭火，有效的加快了灭火速度。

(2) 常规气体灭火剂沸点低，喷射距离短，本发明发现多种灭火效率高、绝缘性能好、环境影响小、沸点范围适中的气体灭火剂，通过一种或多种灭火剂的混合应用，获得最佳的灭火效果和灭火喷射距离，其中喷射距离实现了10m至20m可调，有效解决了阀厅大空间火灾远距离高效带电灭火的难题。

(3) 本发明所述应用于换流站阀厅的灭火机器人的灭火方法，防误动能力强，有效防止灭火机器人误动对设备造成的不良影响。

附图说明

图1是本发明一种应用于换流站阀厅的灭火机器人的结构示意图。

图2是本发明应用于换流站阀厅的灭火机器人的工作原理图。

图3是本发明实施例中轨道式远距离灭火模块的示意图。

图4是本发明一种应用于换流站阀厅的灭火机器人灭火方法的流程图。

图中：1-火灾分析与定位模块；2-轨道式远距离灭火模块；3-无线操控模块；4-导轨；5-驱动器；6-控制系统；7-动力源；8-灭火喷枪；9-灭火剂箱；10-灭火剂。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下面结合具体实施例和附图对本发明进行进一步说明：

本发明提供一种应用于换流站阀厅的灭火机器人，如图1所示，包括火灾分析与定位模块1、轨道式远距离灭火模块2和无线操控模块3，火灾分析与定位模块1由紫外线传感器、红外线传感器、烟雾监测传感器、自动报警器、定位模块、数据存储系统组成，紫外线传感器、红外线传感器、烟雾监测传感器与自动报警器连接，定位模块与紫外线传感器、红外线传感器、烟雾监测传感器连接，定位模块将火灾区域位置信号发送给轨道式远距离灭火模块。

其中紫外线传感器用于感应火灾发生的紫外信号，红外线传感器用于感应火灾发生的红外信号，烟雾监测传感器用于感应火灾发生的烟雾信号，自动报警器为发生火警信号异常时自动报警，报警信号包括声光报警和文字信息，定位模块为当目标设备发生火警信号异常时，自动定位火点的区域与位置，数据存储系统记录火灾分析与定位模块的工作状态。

火灾分析与定位模块1分布于阀厅四周，用于用于快速火灾感应、分析火灾的位置及火灾报警，火灾分析与定位模块1发现火灾后，发送火灾位置信号给轨道式远距离灭火模块2，轨道式远距离灭火模块2自动启动，并根据位置信号精确确认火点位置，远距离喷射的洁净绝缘带电灭火剂，实现远距离绝缘带电快速灭火，无线操控模块3由无线接收器和控制端组成，无线操控模块3用于远程手动控制轨道式远距离灭火模块2进行灭火，如图2所示。

轨道式远距离灭火模块2包括导轨4、驱动器5、控制系统6、动力源7、灭火喷枪8、灭火剂箱9、灭火剂10，如图3所示，在阀厅的底部、四周壁上及阀厅顶部安装轨道式远距离灭火模块的导轨4，用于固定灭火机器人的行走路径；驱动器5采用左右驱动电机，电机为步进电机，电机的电源采用锂电池；控制系统6采用PLC控制；动力源7采用高压气体动力，动力源工作压力为4.0Mpa，灭火喷枪8采用直孔结构的喷头；灭火剂10采用32wt%的1-溴-五氟丙烯和68wt%的一氟碘甲烷的混合物；动力源7与灭火剂箱9连接，用于为灭火剂10提供动力，高压的灭火剂通过灭火喷枪8进行远距离快速灭火。

本发明还提供一种应用于换流站阀厅的灭火机器人的灭火方法，如图4所示，包括：

火灾分析与定位模块1，分布于阀厅四周，利用火灾分析与控制模块1自动定位火点的区域位置；轨道式远距离灭火模块2根据接收到的位置信号，可快速达到火点位置，喷射灭火剂；

当火灾分析与定位模块1的紫外线传感器、红外线传感器、烟雾监测传感器中的一个模块感应到火灾时，发生声光报警，但不自动启动轨道式远距离灭火模块2；

当紫外线传感器、红外线传感器、烟雾监测传感器中的两个及以上模块感应到火灾，发生声光报警的同时，自动定位火灾的区域位置，并启动轨道式远距离灭火模块2进行灭火；无线操控模块3用于远程手动控制轨道式远距离灭火模块2进行灭火，可有效地防止设备故障误启动。

对于本领域技术人员来言，在本专利构思及其具体实施例启示下，能够从本专利公开内容及常识直接导出或联想到的一些变形，本领域普通技术人员将意识到也可采用其他方法，或现有技术中常用公知技术的替代，以及特征间的相互不同组合等等的非实质性改动，同样可以被应用，都能实现本专利描述功能和效果，在此不一一列举展开说明，均属于本专利保护范围。

Claims (9)

1.一种应用于换流站阀厅的灭火机器人，其特征在于，包括：

火灾分析与定位模块，分布于阀厅四周，用于快速火灾感应、火灾报警及分析火灾的区域位置，火灾分析与定位模块发现火灾后，发送火灾区域位置信号给轨道式远距离灭火模块；

轨道式远距离灭火模块，根据接收到的位置信号，可快速达到火点位置，喷射灭火剂，实现远距离绝缘带电快速灭火；

无线操控模块，用于远程手动控制轨道式远距离灭火模块进行灭火。

2.根据权利要求1所述应用于换流站阀厅的灭火机器人，其特征在于，所述火灾分析与定位模块包括紫外线传感器、红外线传感器、烟雾监测传感器、自动报警器、定位模块、数据存储系统，其中：

紫外线传感器用于感应火灾发生的紫外信号；

红外线传感器用于感应火灾发生的红外信号；

烟雾监测传感器用于感应火灾发生的烟雾信号；

自动报警器，当目标设备发生火警信号异常时自动报警，报警信号包括声光报警和文字信息；

定位模块，当目标设备发生火警信号异常时，自动定位火点的区域位置；

数据存储系统，用于记录火灾分析与定位模块的工作状态；

所述紫外线传感器、红外线传感器、烟雾监测传感器与自动报警器连接，所述定位模块与紫外线传感器、红外线传感器、烟雾监测传感器连接，定位模块将火灾区域位置信号发送给轨道式远距离灭火模块。

3.根据权利要求1所述应用于换流站阀厅的灭火机器人，其特征在于，所述轨道式远距离灭火模块包括导轨、驱动器、控制系统、动力源、灭火喷枪、灭火剂箱和灭火剂，其中：

导轨安装于阀厅的底部、四周壁上及阀厅顶部，用于轨道式远距离灭火模块的行走路径；

驱动器采用左右驱动电机和上下驱动电机，电机为步进电机或者伺服电机，电机的电源采用电池；

控制系统采用PLC控制、控制器控制或者ARM控制中的一种，用于控制所述轨道式远距离灭火模块；

动力源采用泵组动力或高压气体动力；

灭火喷枪采用直孔喷嘴结构，喷射距离远；

所述动力源与灭火剂箱连接，用于为灭火剂提供高压动力，高压的灭火剂通过灭火喷枪进行远距离快速灭火。

4.根据权利要求3所述应用于换流站阀厅的灭火机器人，其特征在于，所述动力源采用高压气体动力。

5.根据权利要求3所述应用于换流站阀厅的灭火机器人，其特征在于，所述动力源工作压力为1.0～8.0MPa。

6.根据权利要求3所述应用于换流站阀厅的灭火机器人，其特征在于，所述动力源工作压力为2.0～5.0MPa。

7.根据权利要求1所述应用于换流站阀厅的灭火机器人，其特征在于，所述无线操控模块由无线接收器和控制端组成。

8.根据权利要求1～7中任一项所述应用于换流站阀厅的灭火机器人，其特征在于，所述灭火剂采用1-溴-1,2-二氟乙烯、1-溴-3,3,3-三氟丙烯、3-溴-1,3,3-三氟丙烯、3-溴-1,1,3,3-四氟丙烯、2-溴-3,3,3-三四氟丙烯、1-溴-2,3,3,3-四氟丙烯、2-溴-1,1,3,3-四氟丙烯、2-溴-1,3,3,3-四氟丙烯、1-溴-五氟丙烯、2-溴-五氟丙烯、3-溴-五氟丙烯、1-溴甲基三氟甲基醚、2-溴-1,1,2-三氟乙基三氟甲基醚、1-溴-1,2,2-三氟乙基三氟甲基醚、2-溴-1,1,2-三氟乙基三氟甲基醚、2-溴-1,1,2-三氟乙基三氟甲基醚、1-溴甲基三氟甲基醚、1-溴五氟丙烯、2-溴五氟丙烯、1-溴-1,2,3,3,3-五氟丙烯、2-溴-1,1,3,3,3-五氟丙烯、3-溴-1,1,2,3,3-五氟丙烯、1-溴-1,3,3,3-四氟丙烯、1-溴-2,3,3,3-四氟丙烯、2-溴-1,3,3,3-四氟丙烯、3-溴-1,1,3,3-四氟丙烯、2-溴-1,1,3,3-四氟丙烯、1-溴-1,2,3,3-四氟丙烯、3-溴-1,1,2,3-四氟丙烯、12氟-2甲基-3-戊酮、三氟碘甲烷、二氟碘甲烷、一氟碘甲烷、一碘三氟甲烷、七氟碘丙烷中的一种或多种。

9.一种根据权利要求1～8中任一项所述应用于换流站阀厅的灭火机器人的灭火方法，其特征在于，包括：

火灾分析与定位模块，分布于阀厅四周，利用火灾分析与控制模块自动定位火点的区域位置；轨道式远距离灭火模块根据接收到的位置信号，可快速达到火点位置，喷射灭火剂；

当火灾分析与定位模块的紫外线传感器、红外线传感器、烟雾监测传感器中的一个模块感应到火灾时，发生声光报警，但不自动启动轨道式远距离灭火模块；

当紫外线传感器、红外线传感器、烟雾监测传感器中的两个及以上模块感应到火灾，发生声光报警的同时，自动定位火灾的区域位置，并启动轨道式远距离灭火模块进行灭火；无线操控模块用于远程手动控制轨道式远距离灭火模块进行灭火，可有效地防止设备故障误启动。