機房設計與設備安裝

建造柴油發(fā)電機房的參考建議和專(zhuān)業(yè)意見(jiàn)

 

導讀：康明斯柴油發(fā)電機在電力設備中占據著(zhù)舉足輕重的作用，其安裝與設計更是保障后期運行的關(guān)鍵。建設發(fā)電機房應根據柴油發(fā)電機組的數量和功率大小，合理規劃機房空間，確保柴油發(fā)電機組的正常運轉和維護?？得魉构靖鶕酝慕?jīng)驗總結了一些建造發(fā)電機房需要考慮和注意的部分事項，給剛剛涉入的電氣行業(yè)設計人員一些參考。本文所列的機房選址、設備基礎及柴油發(fā)電機組各系統布局的設計要求若有不足之處，還需不斷的補充、完善，不斷的積累經(jīng)驗。

 

一、機房選址方法

 

      首先發(fā)電機機房應避開(kāi)主要出口通道；應考慮運輸、安裝、檢修方便；其次考慮儲油、運油方便；最后考慮水、煙污染問(wèn)題等。發(fā)電機機房的典型布置如圖1所示，實(shí)景如圖2所示。

1、建筑外選址要求

（1）注意噪音對環(huán)境的影響：發(fā)電機房的位置應盡量遠離居民區，以減少發(fā)電機組噪聲及排放對居民的影響，機房應盡量在開(kāi)闊場(chǎng)地上修建，以利于發(fā)電機組及附件的進(jìn)出和通風(fēng)散熱。

（2）盡量避開(kāi)建筑物的主入口、正立面等部位，以免排煙、排風(fēng)對其造成影響。

（3）宜靠近建筑物的變電所，這樣便于接線(xiàn)，減少電能損耗，也便于運行管理。

2、建筑內選址要求

（1）要求建筑內機房的空間應充分考慮發(fā)電機組及附件的體積，保證發(fā)電機組和附件有足夠的安裝空間。

（2）考慮到柴油發(fā)電機組的進(jìn)風(fēng)、排風(fēng)、排煙等情況，根據《民用建筑電氣設計規范》的要求，機房最好設在首層。部分機房因空間及位置等因素受限，發(fā)電機設在地下室。由于地下室出入不宜、自然通風(fēng)條件不良，機房設計帶來(lái)一系列不利因素，設計中要注意并處理好。

（3）不應設在四周無(wú)外墻的房間，為熱風(fēng)管道和排煙管道導出室外創(chuàng )造條件。

（4）不應設在廁所、浴室或其它經(jīng)常積水場(chǎng)所的正下方和貼鄰。

（5）不應靠近防微振的房間。

3、其他考慮因素

      一般柴油發(fā)電機房宜設置在用電負荷中心，這樣可以避免因線(xiàn)路過(guò)長(cháng)而增加的電纜投資，以及為保證供電電壓質(zhì)量而增加的投資。柴油發(fā)電機房位置的選擇還應考慮柴油發(fā)電機組運行過(guò)程中多方面因素：

（1）保證發(fā)電機組本身的運行環(huán)境，即發(fā)電機組運行中的通風(fēng)、排風(fēng)、排煙。這里我們僅考慮燃燒柴油作為燃料，因為就目前市場(chǎng)上大部分工程都是采用柴油作為燃料，燃料的供應及儲存也是機房設置需要考慮的因素。柴油發(fā)電機組在運行過(guò)程中，由于柴油的燃燒會(huì )產(chǎn)生大量的煙，同時(shí)柴發(fā)發(fā)電機組本身運行產(chǎn)生氣體和熱量，這些煙、氣和熱量不僅不利于柴發(fā)發(fā)電機組本身的運行，也給人活動(dòng)的場(chǎng)所造成了環(huán)境污染。所以，柴油發(fā)電機機房選擇位置時(shí)需考慮能很好的將這些煙、氣和熱量排送到遠離室內和人員進(jìn)出口的位置，并同時(shí)能給機房引入新風(fēng)，形成良好的散熱、通風(fēng)環(huán)境。

（2）柴油發(fā)電機組運行時(shí)會(huì )振動(dòng)并產(chǎn)生噪聲，這就要求機房在選址時(shí)考慮振動(dòng)及噪聲對所在環(huán)境的影響，必要時(shí)應采取合理的減振及降噪的措施。綜合以上需要考慮的因素，一般條件允許時(shí)，可將柴發(fā)機房設于項目附近的室外，并背離出入口，人員密集的地方。當條件不允許時(shí)，現在許多項目也都設于地下層，通過(guò)有效的通風(fēng)、排風(fēng)、排煙以及減振、降噪等措施，也運行良好，并取得較好的經(jīng)濟效益。

 

圖1  發(fā)電機房設備布置圖

圖2  康明斯柴油發(fā)電機組機房實(shí)景圖

 

二、設備底座基礎

 

1、基礎的承載力要求

      基礎的質(zhì)量應能承載基礎總值的2—5倍，對于高速發(fā)電機組可取較小值。

2、基礎的材料

      基礎應用標號不低于450號混凝土并搗筑?；炷劣伤?、砂、碎石和水拌合后凝固而成，用6mm鋼筋網(wǎng)做鋼結構?；炷了玫纳白右獔杂?、潔凈，其所含的污泥粉末不能超過(guò)總質(zhì)量的5%，最好的砂子為石英砂。石子也要潔凈，其大小約為5—10mm。砂子的粗細、石子的大小要搭配使用。

3、混凝土的配合比例

      混泥土采用的容積配合比例（水泥：砂：石子）為：1：2：4或1：3：5或1：3：6。

4、基礎的尺寸

（1）康明斯柴油發(fā)電機組均為鋼制底盤(pán)并配置高性能減振器，如圖3所示。因此，發(fā)電機組的混凝土基礎無(wú)需預留地腳螺孔。

（2）基礎的長(cháng)度和寬度，依據發(fā)電機組的外形的長(cháng)、寬尺寸各擴放300mm左右。

（3）基礎的深度，即混凝土基礎的厚度（高度），一般以柴油機汽缸直徑的3—4倍進(jìn)行概算，對于小型發(fā)電機組也常在在100—200mm之間確定。

（4）如圖4所示，基礎與地坪可以做成同一高度，也可以使基礎高于地坪50—100mm，基礎盡可能平整光滑，并預留排放槽，以便廢水污油等及時(shí)流走。

5、基礎的澆灌

（1）澆灌前應根據基礎的尺寸準備好模板及鋼筋結構網(wǎng)。

（2）基礎的基層要夯實(shí)，基坑無(wú)積水，基礎要一次搗筑完畢，在澆灌過(guò)程中間歇時(shí)間最多不超過(guò)2小時(shí)。

（3）基礎表面要水平、平整、養護一周后可進(jìn)行安裝。

6、發(fā)電機組保護接地網(wǎng)

      發(fā)電機組接地網(wǎng)，須單獨預埋，不能和其它設備共用同一接地網(wǎng)，接地網(wǎng)漏出地面扁鐵端頭部位須開(kāi)￠10通孔。

7、管線(xiàn)預埋

（1）地溝開(kāi)挖尺寸為：150mmx200mm（寬x深）。

（2）埋入地溝套管用3.5"PVC管，1"波紋軟管。

（3）各種交流動(dòng)力線(xiàn)纜、直流線(xiàn)、信號線(xiàn)纜以及油管須分別配穿套管。

（4）鋪設穿好PVC套管的管線(xiàn)。

（5）回填地溝，要求壓實(shí)且平整。

 

圖3  柴油發(fā)電機基座減震墊

圖4  柴油發(fā)電機組隔震層基礎圖

 

三、發(fā)電機房設備布局

 

1、機房通風(fēng)冷卻系統

      機房通風(fēng)系統典型設計如圖5、圖6所示。柴油發(fā)電機組運行時(shí)，發(fā)電機組及排煙管道等部件都向機房?jì)壬l(fā)熱量，使機房溫度升高，同時(shí)還會(huì )散發(fā)一些有毒氣體，發(fā)電機組運行還需要足夠的新鮮空氣，故機房需進(jìn)行通風(fēng)降溫。一般排風(fēng)的作法是設置熱風(fēng)通道，熱風(fēng)通道與散熱器連在一起，連接處用軟接頭，熱空氣在發(fā)動(dòng)機的一端排出，應將排風(fēng)槽伸出建筑物外，以防任何熱空氣回流，因為如果這些熱空氣由冷卻系統引入機房，將會(huì )導致柴油發(fā)電機過(guò)熱，如被引入作為燃燒用，還將損耗功率。

      一般出風(fēng)口的面積最小應為散熱器面積的1.5倍。如機房設在首層，柴油發(fā)電機進(jìn)風(fēng)口位置盡可能緊靠新鮮空氣的進(jìn)口端，這樣就可不必設進(jìn)風(fēng)槽，只需裝設進(jìn)風(fēng)百葉窗或裝有百葉窗的機房門(mén)即可，但進(jìn)風(fēng)面積必須滿(mǎn)足發(fā)電機組要求，一般應大于發(fā)電機組散熱器面積的18倍。

（1）平時(shí)通風(fēng)系統

      發(fā)電機房通風(fēng)換氣用，就是一般10-15次換氣次數的通風(fēng)量，可僅設排風(fēng)機如果給排水有氣體滅火，這套系統還要承擔滅火完畢后的排風(fēng)系統。

（2）工作進(jìn)排風(fēng)系統

      柴油電機本身有個(gè)很大的排風(fēng)管，這個(gè)是柴油發(fā)電機自帶的，配合提供一個(gè)風(fēng)井就可以了，同時(shí)設計進(jìn)風(fēng)系統補充排風(fēng)量和發(fā)電機組燃燒空氣量，設送風(fēng)機。

 

圖5  發(fā)電機房通風(fēng)設計平面圖

圖6  發(fā)電機房通風(fēng)設計立面圖

 

2、柴發(fā)供油系統

      柴油發(fā)電機組運行需供應大量柴油，必須儲備一定的油量，對小型發(fā)電機組只需設油箱（供油系統如圖7所示），對大一點(diǎn)的發(fā)電機組應設置儲油間，如再大的發(fā)電機組還應在室外專(zhuān)設儲油設施（室外油庫如圖8所示）。

      油箱（罐）最高油面不能比發(fā)電機組底座高出2.5m，否則應在中間加日用油箱；出油位要比油箱底高50mm，以免將沉淀物吸入發(fā)電機組；油箱底應加額外的盛油盤(pán)將溢出的油收集；油箱頂必須帶檢視口，以便檢修；送油管應為黑鐵管，不能用鍍鋅管，以免產(chǎn)生化學(xué)反應，損害發(fā)電機組；回油管油路到油箱必須保持在2.5m高度以下。

      排煙消音系統排煙系統應盡可能布置的短平，但應滿(mǎn)足當地規劃、環(huán)保部門(mén)的規定，盡量少用彎頭及長(cháng)徑型的彎頭。熱排煙因高速流動(dòng)，使流線(xiàn)變得異常不穩定，若其流向急轉變化，將使排煙系統的背壓加大，阻礙排煙效果，從而導致發(fā)電機組的功率損失，因此應盡可能的降低背壓。當條件要求增加排煙系統的長(cháng)度大于9m時(shí)，則排煙管徑應加大。

 

圖7  電控柴發(fā)發(fā)電機組供油系統

圖8  室外直埋儲油罐結構圖

 

3、柴發(fā)排煙系統安裝

      從柴油發(fā)電機排煙總管排出的第一段管道必須包含一段柔性軟管或波紋管，排煙管的第二段應被支撐住，以容許柔性管走動(dòng)時(shí)，不致于將承重施加于發(fā)電機的總管上。排煙管壁厚應大于3mm。當排煙管需要穿過(guò)墻壁時(shí)，應當配置套管或壁外套板，否則墻壁將會(huì )因過(guò)度受熱而出現裂縫，并有可能造成火災。排煙口應遠離建筑物進(jìn)氣欄或門(mén)窗，設計成防雨型，在靠近柴油發(fā)電機的長(cháng)排煙管處配置疏水點(diǎn)或泄水收集盤(pán)。

      排煙管道上應設置排煙消音器，根據場(chǎng)所的不同選用不同的消音器，對噪音控制要求不高場(chǎng)所；管道頂端用共震或吸收式消音器，對控制噪音要求較高場(chǎng)所用住宅消音器，有易爆氣體場(chǎng)所用火花制動(dòng)器式消音器。對于小型發(fā)電機組，當地環(huán)保部門(mén)允許時(shí)，煙氣可直接排入大氣，對較大發(fā)電機組，當地環(huán)保部門(mén)一般不允許煙氣直接排入大氣，還應設置消煙池。消煙池尺寸由發(fā)電機組大小決定，一般3～20m³。

 4、照明系統設計

（1）照明需求分析：

      根據發(fā)電機房的大小、用途和人流量等因素，確定機房?jì)炔煌瑓^域的照明需求。例如，機房主要區域需要較亮的燈光，而走廊和輔助區域的照明可以較為柔和。

（2） 照明設備選擇：

      選擇高效、耐用且符合安全標準的照明設備。LED燈具是當前最常用的選擇，其能耗較低且壽命較長(cháng)。此外，還需考慮燈具的防塵、防水和防爆等特性，以適應機房環(huán)境。

（3） 照明布局設計：

      合理設計照明布局，確保光線(xiàn)均勻分布且避免產(chǎn)生過(guò)多的陰影。同時(shí)，考慮減少反射和眩光，使發(fā)電機房的工作人員能夠舒適地工作。

（4） 照明控制系統：

      采用智能化的照明控制系統，使用傳感器監測發(fā)電機房?jì)裙饩€(xiàn)狀況，并根據實(shí)際需求自動(dòng)調節照明亮度。這樣不僅可以提高能源利用效率，還能延長(cháng)照明設備的使用壽命。

 

總結：

      柴油發(fā)電機組的設計是一個(gè)多專(zhuān)業(yè)、多部門(mén)密切配合才能完成的工作，電氣專(zhuān)業(yè)設計過(guò)程中，要了解發(fā)電機組本身特性，了解當地環(huán)保、供電等部門(mén)的一些規定，要考慮各專(zhuān)業(yè)之間的配合，便于施工、運行管理及維護等。

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