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海上風電用硫化氫氣體監測及排除系統（塔基導流系統）

目前海上風電機組基礎主要采用單樁基礎、復合筒基礎等形式。對于海上單樁基礎來說，其貫入海床后，原有位置的海水及海底淤泥會繼續留置在基礎內部，這些淤泥及水中富含的有機物質長期存在于單樁內部密閉空間，在微生物的分解作用下，逐漸腐蝕產生富含以硫化氫氣體為主的混合氣體。單樁基礎與塔筒內部雖有基礎平臺分隔，但基礎平臺并不是密封的形式，因此單樁基礎內的硫化氫氣體會逐漸溢散至塔筒內部空間。

硫化氫氣體能夠直接妨礙肌體對氧的攝取和運輸，從而造成細胞內呼吸酶失去活力，造成細胞缺氧窒息死亡。當空氣中的硫化氫氣體濃度為 10～15ppm時即可使人出現中毒癥狀，GBZ 2.1—2019《工作場所有害因素職業接觸限值 ：第1部分化學有害因素》中規定硫化氫氣體濃為 10mg/m3，即 6.6ppm以下，而部分風電機組中硫化氫濃度如未能及時處理則可達到 500ppm甚至更高，嚴重危害運維人員的生命安全。此外，硫化氫氣體對于功率半導體而言，是具有較大威脅的腐蝕性污染物。其中以變流器所受影響最為嚴重，IGBT模塊在風電機組運行期間通常會引起溫度上升，在所施加電壓的作用下，硫化氫氣體會與暴露在空氣中的銅器件發生反應生成硫化銅（CuS）晶體。

硫化銅晶體會使 IGBT開關受損導致模塊失效，在最壞的情況下甚至會引發短路。此外，也會造成機組內繼電器和接觸器等元器件發生點蝕，導致接觸不良，嚴重影響機組的安全穩定運行。  

    海上風電用硫化氫氣體監測及排除系統在監測硫化氫氣體濃度的同時，外接排風裝置，將排風機控制回路通過繼電器接入主控系統中，由主控系統檢測硫化氫氣體濃度并控制排風機的啟停，減少了排風機在硫化氫氣體濃度降低后的頻繁運轉，延長排風機的使用壽命，同時減少不必要的電量消耗。通過安裝排氣管道及進氣管道將基礎底部的硫化氫氣體抽出并引入新鮮空氣，最終使硫化氫濃度達到治理要求。

圖1 氣體監測傳感器

可檢測氣體：

H2S 、CH4（可燃氣體）、CS2 、SF6

出廠設置：

注:以上為出廠設置，可根據國標要求及使用場景據實調整。

技術參數：

控制模式：

圖2 控制模式

手動、自動、定時、遠程四種模式，其中本地、定時、遠程三種模式可并行使用。

手動模式：用于現場手動控制旋渦氣泵啟停；

本地模式：傳感器報警，輸出控制信號控制旋渦氣泵啟停；

定時模式：基于定時器控制旋渦氣泵啟停（如 4h 啟動+4h 停止）；

遠程模式：上位機遠程控制旋渦氣泵啟停。

圖3 接線定義

現場安裝：

圖4 現場安裝

總結：

相對于傳統的單一采用抽水、加化學藥劑等方案，硫化氫氣體監測及排除系統（塔基導流系統）不僅可以從根本上治理硫化氫問題，提高機組安全運行穩定性，同時增加了主控控制功能及遠程監視功能，可以為運維人員提供安全保障，大大減少了后期運維成本。

未來對于新建風電項目，可以考慮設計時在基礎底部增加排風管道，利用自然空氣流通將基礎內部硫化氫氣體排出，減少設備投入，達到降本增效的目的。