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機房設計與設備安裝 |
柴油發(fā)電機組安裝布置和應用指南 |
摘要：在現代民用建筑當中，用電設備的種類(lèi)和數量越來(lái)越多，為滿(mǎn)足這些設備用電的可靠性，當市政電網(wǎng)無(wú)法提供兩路獨立電源時(shí)，在設計中采用柴油發(fā)電機組作為備用電源的方法被普遍采用。雖然柴油燃點(diǎn)較高，發(fā)生火災危險性相對較小，但是在民用建筑中是將柴油發(fā)電機組設置在建筑物主體內，從理論上來(lái)說(shuō)肯定還是有危險性的，再考慮到機組運行過(guò)程中通風(fēng)、噪音、振動(dòng)等問(wèn)題。因此，如何正確且安全地安裝柴油發(fā)電機組無(wú)疑是我們全面考慮的因素，并應當采取合理地設計。
一、設備整機組裝
一個(gè)完整的柴油發(fā)電機組，如下一頁(yè)的圖1所示，是一個(gè)由許多固定和運動(dòng)部件組成的復雜機器； 主要的組件是交流發(fā)電機、原動(dòng)機（發(fā)動(dòng)機） 和冷卻系統（散熱器） 。當將交流發(fā)電機集成到柴油發(fā)電機組時(shí)，系統工程師必須仔細規劃系統布局，以確保安裝和應用的滿(mǎn)意運行。系統工程師必須根據相關(guān)的工程標準進(jìn)行指定、設計、制造和測試，以確保整個(gè)系統的預期功能。
1、設備組裝成套
安裝裝置是在柴油發(fā)電機組工業(yè)中用于將交流發(fā)電機安裝（或組裝） 到柴油發(fā)電機組底座框架上的一種技術(shù)。安裝孔的數量和使用的底座類(lèi)型將取決于安裝條件和應用的類(lèi)型?；蚣鼙仨殲榘l(fā)電機 組組件提供支撐結構，以保持結構完整性和對齊，同時(shí)允許熱增長(cháng)。它必須保持由激勵力和外 部源產(chǎn)生的可接受的振動(dòng)水平。
交流發(fā)電機安裝裝置的設計應確保交流發(fā)電機能夠承受在瞬態(tài)事件期間產(chǎn)生的高突然扭矩負荷 。產(chǎn)生高扭矩的瞬態(tài)事件的例子有： 短路條件、欠/過(guò)壓通過(guò)事件和發(fā)動(dòng)機燃油管理問(wèn)題。施 加到交流發(fā)電機的腳布置和連接外殼上的扭矩將取決于瞬態(tài)事件的類(lèi)型和相關(guān)的連接慣性。選 擇合適的柴油發(fā)電機組組件設計，并考慮以下因素： 直接耦合發(fā)動(dòng)機、連接至基架類(lèi)型、轉軸連接 類(lèi)型（剛性或軟聯(lián)軸器） 、交流發(fā)電機架類(lèi)型、應用負載和速度。
在圖2（環(huán)繞區域） 的總體布置圖中可以看到具有孔位置的交流發(fā)電機安裝腳布置的例子。
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圖2 發(fā)電機頂升孔和安裝孔的位置 |
圖1 完整柴油發(fā)電機組安裝中交流發(fā)電機的典型位置
2、彎曲力矩
交流發(fā)電機的支腳布置設計有安裝孔，在安裝位置和類(lèi)型上提供靈活性，以確保氣缸體/飛輪殼體界面所需的彎矩。
通常，彎矩的計算可以使用有限元分析 仿真工具來(lái)確定。同樣重要的是，系統中每個(gè)柔性支架上的靜態(tài)偏轉都是相同的。如果靜態(tài)偏轉不相同，則可能會(huì )引起搖擺運動(dòng)或俯仰運動(dòng)，導致固有頻率高于簡(jiǎn)單的垂直模式。優(yōu)選地支架應圍繞發(fā)動(dòng)機和交流發(fā)電機的組合重心對稱(chēng)地布置，以使每個(gè)支架承載相同的重量。
由于標準的發(fā)動(dòng)機和交流發(fā)電機的安裝位置點(diǎn)是固定的，因此有必要在給定的位置找到每個(gè)支架所承載的靜態(tài)負載。
二、交流發(fā)電機的吊裝和組裝
1、交流發(fā)電機的支腳設計
交流發(fā)電機是根據IEC60034-7：1993制造的，這是安裝和施工方案的標準。本標準涉及旋轉電機安裝和施工設計兩個(gè)規范：
（1）代碼 I（字母數字名稱(chēng)）
代碼 I具有水平或垂直軸的機器由代碼字母IM（國際安裝）指定，然后是空格、字母B（表示水平）或V（垂直）和一個(gè)或兩個(gè)數字。根據應用程序，客戶(hù)可以在適合裝配的高度采用標準腳或抬高側腳設計。
（2）代碼 II（全數字編號）
2、實(shí)體安裝
將交流發(fā)電機牢固地安裝到底座或支撐結構上，通常是為了增加系統的剛度或對特定應用的要求。雖然固體安裝柴油發(fā)電機組結構為發(fā)動(dòng)機/交流柴油發(fā)電機組合提供了額外的剛度，但需要考慮和設計基本架固有頻率、熱增長(cháng)、精確的腳對準和對基礎的隔離。圖3顯示了一個(gè)實(shí)體安裝的緊密耦合生成集的示例；圖4顯示了一個(gè)實(shí)體安裝的開(kāi)耦合生成集的示例。
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圖3 固體安裝柴油發(fā)電機組（發(fā)動(dòng)機固體-交流發(fā)電機固體-閉合耦合） |
圖4 固體安裝柴油發(fā)電機組（發(fā)動(dòng)機固體-交流發(fā)電機固體-開(kāi)放式耦合） |
3、柔性安裝
柔性底座放置在結構底座和交流發(fā)電機/發(fā)動(dòng)機之間。柔性安裝使支撐結構能夠與發(fā)動(dòng)機和交流發(fā)電機的振動(dòng)源隔離，盡量減少激勵基架固有頻率的風(fēng)險，減少振動(dòng)對輔助部件的傳輸，與基礎的隔離等。圖5顯示了一個(gè)靈活安裝的緊密耦合基因集的例子；圖6顯示了一個(gè)靈活安裝的開(kāi)放式耦合生成集的示例。
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圖5 柔性安裝的柴油發(fā)電機組（發(fā)動(dòng)機和交流發(fā)電機-耦合對柔性安裝式底座框架） |
圖6 柔性安裝的柴油發(fā)電機組底座（發(fā)動(dòng)機柔性-交流發(fā)電機固體-開(kāi)放式耦合） |
三、設備安裝的選擇和建議
1、防雷
獨立的發(fā)電機房應按三類(lèi)防雷建筑物設置防雷措施，如柴油發(fā)電機組機房應附設在其他建筑物和地下層內，防雷類(lèi)別施工標準應與建筑物防雷級別相同。
2、 防靜電
當柴油發(fā)電機組的燃油輸送管線(xiàn)由建筑物外輸送到日用油箱時(shí)，燃油管道要做防靜電接地施工。
3、中性點(diǎn)施工要求
中性點(diǎn)接地方式有直接接地、通過(guò)電感接地、通過(guò)電容接地、通過(guò)可調電抗器接地等幾種方式。對于大型柴油發(fā)電機組，通常采用通過(guò)電感接地的方式。
4、 接地
柴油發(fā)電機組接線(xiàn)示意圖如圖7所示，當發(fā)電機房的下列位置在柴油發(fā)電機組施工時(shí)，必須做等電位連接：
（1）柴油發(fā)電機組的底座；
（2）日用油箱支架；
（3）金屬管，如水管、采暖管、通風(fēng)管等；
（4）鋼結構建筑的鋼柱；
（5）鋼門(mén)窗框、百葉窗、有色金屬窗框架等；
（6）在墻上固定消聲材料的金屬固定框架；
（7）配電系統PE（或PEN）線(xiàn)。
5、 零線(xiàn)（PEN）可靠連接
（1）發(fā)電機組的外殼；
（2）電氣控制箱（屏、臺）體；
（3）電纜橋架、敷線(xiàn)鋼管、固定電氣支架。
6、 消防
（1）柴油發(fā)電機組機房需配置有消防器材；
（2）柴油發(fā)電機房應設有火災自動(dòng)報警系統和自動(dòng)滅火系統；
（3）柴油發(fā)電機組的儲油間或日用油箱間需與柴油發(fā)電機房隔開(kāi)。
7、 噪聲的控制
（1）柴油發(fā)電機組應有良好的減震性能和隔震基礎；
（2）進(jìn)排風(fēng)系統應有消聲裝置；
（3）機房的管道應采用減震支架；
（4）機房的四周墻壁與屋頂等防護結構，應按照建筑隔聲標準施工。
8、減震措施
如圖8所示，氯丁橡膠或橡膠隔離器經(jīng)常用于柴油發(fā)電機組。這些整體支架由柴油發(fā)電機組制造商安裝在工程交流柴油發(fā)電機組件和底座框架滑塊之間。這些隔離器提供高達90%的隔離效率，這足夠于大多數地面或以下的安裝。所有安裝墊的高度必須在0.25mm以?xún)?，不可調防振支架(AVM)必須為3mm，可調高度AVM必須為10mm以?xún)?。墊片用于達到所需的水平。成本總是一個(gè)考慮因素；而需要消除的振動(dòng)水平，將決定設計師可以使用哪一種類(lèi)型來(lái)減少振動(dòng)到周?chē)砻娴膫鬏敗?/span>
在選擇防振安裝時(shí)，應考慮以下清單，以確保安裝性能與設計要求的最佳匹配：
（1）確定柴油發(fā)電機組的聯(lián)合重心；確定機械支架相對于重心的位置。
（2）花一些時(shí)間，在靜態(tài)條件下，以尋找支架上的負載。
（3）計算安裝處的扭矩反應，并根據制造商的數字檢查最大允許偏轉。
（4）如果發(fā)電機的法蘭安裝在發(fā)動(dòng)機飛輪殼體上，則計算氣缸體/飛輪殼體接口后方的彎矩（在靜態(tài)狀態(tài)下）。
（5）確定應用程序的g值（預期垂直加速度），然后計算裝置支架的動(dòng)態(tài)載荷和缸體/飛輪殼體界面的彎矩。
（6）選擇合適的安裝件，以承受靜態(tài)和動(dòng)態(tài)的負載與所需的偏轉。
（7）計算所選安裝件的固有頻率。
（8）為所考慮的裝置建立最低的干擾頻率。
（9）根據AVM制造商提供的數據確定隔離的程度。
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圖7 柴油發(fā)電機組零件和地線(xiàn)連接圖 |
圖8 發(fā)電機橡膠整體隔振器系統 |
總結：
正確安裝和布置柴油發(fā)電機組是保障其安全穩定運行的關(guān)鍵。通過(guò)遵循安全安裝和布置規程、合理管理負載、定期維護和及時(shí)應對故障，可以延長(cháng)柴油發(fā)電機組的使用壽命，提高其可靠性和穩定性。同時(shí)，我們應該提高環(huán)保意識，減少對環(huán)境的污染。希望本文提供的安裝和布置指南能夠對您有所幫助，使您能夠正確安裝和布置和維護柴油發(fā)電機組。
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