機房設計與設備安裝

地下室柴油發(fā)電機房設計規范和布置要求

 

摘要：柴油發(fā)電機房根據規模和工藝要求，設置發(fā)電機間、控制室、配電室、儲油間、備件儲藏間等，可根據實(shí)際需要增減。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；此外，機房的空間應充分考慮設備的體積，保證有足夠的安裝空間和散熱空間。康明斯公司根據民用建筑電氣設計規范 JGJ16-2008 的規定，本文所述的設計規范和布置要求適用于柴油發(fā)電機組額定電壓為230／400V，且容量為2000kW及以下的民用建筑工程中自備應急低壓柴油發(fā)電機組的設計。

 

一、柴發(fā)機房的設置條件

 

1、符合下列情況之一時(shí)，宜設自備應急柴油發(fā)電機組：

（1）為保證一級負荷中特別重要的負荷用電時(shí)；

（2）用電負荷為一級負荷，但從市電取得第二電源有困難或技術(shù)經(jīng)濟不合理時(shí)。

2、發(fā)電機組宜靠近一級負荷或配變電所設置。柴油發(fā)電機房可布置于建筑物的首層、地下一層或地下二層，不應布置在地下三層及以下，布置示意圖如圖1、圖2所示。當布置在地下層時(shí)，應有通風(fēng)、防潮、發(fā)電機組的排煙、消聲和減振等措施并滿(mǎn)足環(huán)保要求。

3、發(fā)電機房宜設有發(fā)電機間、控制及配電室、儲油間、備品備件儲藏間等。設計時(shí)可根據工程具體情況進(jìn)行取舍、合并或增添。

4、當發(fā)電機組需遙控時(shí)，應設有發(fā)電機房與控制室聯(lián)系的信號裝置。當有要求時(shí)，控制柜內宜留有通信接口，并可通過(guò)BAS系統對其實(shí)時(shí)監控。

5、當電源系統發(fā)生故障停電時(shí)，對不需要發(fā)電機組供電的配電回路應自動(dòng)切除。

6、發(fā)電機間、控制室及配電室不應設在廁所、浴室或其他經(jīng)常積水場(chǎng)所的正下方或貼鄰。

7、設置在高層建筑內的柴油發(fā)電機房，應設置火災自動(dòng)報警系統和除鹵代烷1211、1301以外的自動(dòng)滅火系統。除高層建筑外，火災自動(dòng)報警系統保護對象分級為一級和二級的建筑物內的柴油發(fā)電機房，應設置火災自動(dòng)報警系統和移動(dòng)式或固定式滅火裝置。

 

圖1  柴油發(fā)電機房布置俯視圖

圖2  柴油發(fā)電機房平面設計圖 1-柴發(fā)；2-配電柜；3-控制臺；4-水箱；5-水泵；6-儲油箱；7-滅火器；8-消聲器；9-洗滌池

 

二、柴發(fā)選擇機制

 

      柴油發(fā)電機組的選擇應符合下列規定：

1、發(fā)電機組容量與臺數應根據應急負荷大小和投入順序以及單臺電動(dòng)機最大啟動(dòng)容量等因素綜合確定。當應急負荷較大時(shí)，可采用多機并列運行，發(fā)電機組臺數宜為2～4臺。當受并列條件限制，可實(shí)施分區供電。當用電負荷諧波較大時(shí)，應考慮其對發(fā)電機的影響。

2、在方案及初步設計階段，柴油發(fā)電機容量可按配電變壓器總容量的10％～20％進(jìn)行估算。在施工圖設計階段，可根據一級負荷、消防負荷以及某些重要二級負荷的容量，按下列方法計算的最大容量確定：

（1）按穩定負荷計算發(fā)電機容量；

（2）按最大的單臺電動(dòng)機或成組電動(dòng)機啟動(dòng)的需要，計算發(fā)電機容量；

（3）按啟動(dòng)電動(dòng)機時(shí)，發(fā)電機母線(xiàn)允許電壓降計算發(fā)電機容量。

3、當有電梯負荷時(shí)，在全電壓?jiǎn)?dòng)最大容量籠型電動(dòng)機情況下，發(fā)電機母線(xiàn)電壓不應低于額定電壓的80％；當無(wú)電梯負荷時(shí)，其母線(xiàn)電壓不應低于額定電壓的75％。當條件允許時(shí)，電動(dòng)機可采用降壓?jiǎn)?dòng)方式。

4、多臺發(fā)電機組時(shí)，應選擇型號、規格和特性相同的發(fā)電機組和配套設備。

5、宜選用高速柴油發(fā)電機組和無(wú)刷勵磁交流同步發(fā)電機，配自動(dòng)電壓調整裝置。選用的發(fā)電機組應裝設快速自啟動(dòng)裝置和電源自動(dòng)切換裝置，尤其以康明斯發(fā)電機組為代表的應急電源，是用戶(hù)可靠的產(chǎn)品優(yōu)選之一，其外形和尺寸如圖3、圖4所示。

 

圖3  C175D5康明斯柴油發(fā)電機組外形尺寸側視圖

圖4  C175D5康明斯柴油發(fā)電機組外形尺寸平面圖

 

三、柴發(fā)機房及設備布置要求

 

1、柴發(fā)布置與距離要求

      發(fā)電機房設備布置應符合發(fā)電機組運行工藝要求，力求緊湊、保證安全及便于維護、檢修。

（1）發(fā)電機組宜橫向布置，當受建筑場(chǎng)地限制時(shí)，也可縱向布置；

（2）發(fā)電機房與控制室、配電室貼鄰布置時(shí)，發(fā)電機出線(xiàn)端與電纜溝宜布置在靠控制室、配電室側；

（3）發(fā)電機組之間、發(fā)電機組外廊至墻的凈距應滿(mǎn)足設備運輸、就地操作、維護檢修或布置輔助設備的需要，并不應小于表1的規定。

（4）輔助設備宜布置在柴油機側或靠發(fā)電機房側墻，蓄電池宜靠近所屬柴油機。

 

（5）發(fā)電機房設置在高層建筑物內時(shí)，發(fā)電機房?jì)葢凶銐虻男嘛L(fēng)進(jìn)口及合理的排煙道位置。發(fā)電機房排煙應避開(kāi)居民敏感區，排煙口宜內置排煙道至屋頂。當排煙口設置在裙房屋頂時(shí)，宜將煙氣處理后再行排放。

表1    發(fā)電機組之間及發(fā)電機組外廓與墻壁的凈距（m）

注：當發(fā)電機組按水冷卻方式設計時(shí)，柴油機端距離可適當縮??；當發(fā)電機組需要做消聲工程時(shí)，尺寸應另外考慮。

 

2、排風(fēng)口設置要求

（1）熱風(fēng)出口宜靠近且正對柴油機散熱器；

（2）熱風(fēng)管與柴油機散熱器連接處，應采用軟接頭；

（3）熱風(fēng)出口的面積不宜小于柴油機散熱器面積的1.5倍；

（4）熱風(fēng)出口不宜設在主導風(fēng)向一側，當有困難時(shí)，應增設擋風(fēng)墻；

（5）當發(fā)電機組設在地下層，熱風(fēng)管無(wú)法平直敷設需拐彎引出時(shí)，其熱風(fēng)管彎頭不宜超過(guò)兩處。

3、進(jìn)風(fēng)口設置應要求

（1）進(jìn)風(fēng)口宜設在正對發(fā)電機端或發(fā)電機端兩側；

（2）進(jìn)風(fēng)口面積不宜小于柴油機散熱器面積的1.6倍；

（3）當周?chē)鷮Νh(huán)境噪聲要求高時(shí)，進(jìn)風(fēng)口宜做消聲處理。

4、排煙管的敷設要求

（1）每臺柴油機的排煙管應單獨引至排煙道，宜架空敷設，也可敷設在地溝中。排煙管彎頭不宜過(guò)多，并應能自由位移。水平敷設的排煙管宜設坡外排煙道0.3％～0.5％的坡度，并應在排煙管最低點(diǎn)裝排污閥；

（2）發(fā)電機房?jì)鹊呐艧煿懿捎眉芸辗笤O時(shí)，室內部分應敷設隔熱保護層；

（3）發(fā)電機組的排煙阻力不應超過(guò)柴油機的背壓要求，當排煙管較長(cháng)時(shí)，應采用自然補償段，并加大排煙管直徑。當無(wú)條件設置自然補償段時(shí)，應裝設補償器；

（4）排煙管與柴油機排煙口連接處應裝設彈性波紋管；

（5）排煙管穿墻應加保護套，伸出屋面時(shí)，出口端應加防雨帽；

（6）非增壓柴油機應在排煙管裝設消聲器。兩臺柴油機不應共用一個(gè)消聲器，消聲器應單獨固定。

5、降噪要求

      發(fā)電機房設計時(shí)應采取發(fā)電機組消聲及發(fā)電機房隔聲綜合治理措施，治理后環(huán)境噪聲不宜超過(guò)表2的規定。

表2    城市區域環(huán)境噪聲標準(dBA)

 

6、配電線(xiàn)纜選擇及敷設要求

       設于地下層的柴油發(fā)電機組，其控制屏及其他電氣設備宜選擇防潮型產(chǎn)品。

（1）發(fā)電機房、儲油間宜按多油污、潮濕環(huán)境選擇電力電纜或絕緣電線(xiàn)；

（2）發(fā)電機配電屏的引出線(xiàn)宜采用耐火型銅芯電纜、耐火型封閉式母線(xiàn)或礦物絕緣電纜；

（3）控制線(xiàn)路、測量線(xiàn)路、勵磁線(xiàn)路應選擇銅芯控制電纜或銅芯電線(xiàn)；

（4）控制線(xiàn)路、勵磁線(xiàn)路和電力配線(xiàn)宜穿鋼導管埋地敷設或采用電纜沿電纜溝敷設；

（5）當設電纜溝時(shí)，溝內應有排水和排油措施。

7、附屬設備的控制方式

（1）附屬設備電動(dòng)機的控制方式應與發(fā)電機組控制方式一致；

（2）柴油機冷卻水泵宜采用就地控制和隨發(fā)電機組運行聯(lián)動(dòng)控制；

（3）高位油箱供油泵宜采用就地控制或液位控制器進(jìn)行自動(dòng)控制。

8、控制室的電氣設備布置

（1）單機容量小于或等于500kW的裝集式單臺發(fā)電機組可不設控制室；單機容量大于500kW的多臺發(fā)電機組宜設控制室。

（2）控制室的位置應便于觀(guān)察、操作和調度，通風(fēng)、采光應良好，進(jìn)出線(xiàn)應方便。

（3）控制室內不應有油、水等管道通過(guò)，不應安裝無(wú)關(guān)設備。

（4）控制室內的控制屏(臺)的安裝距離和通道寬度應符合下列規定：

● 控制屏正面操作寬度，單列布置時(shí)，不宜小于1.5m；雙列布置時(shí)，不宜小于2.0m；

● 離墻安裝時(shí)，屏后維護通道不宜小于0.8m。

（5）當控制室的長(cháng)度大于7m時(shí)，應設有兩個(gè)出口，出口宜在控制室兩端?？刂剖业拈T(mén)應向外開(kāi)啟。

（6）當不需設控制室時(shí)，控制屏和配電屏宜布置在發(fā)電機端或發(fā)電機側，其操作維護通道應符合下列規定：

● 屏前距發(fā)電機端不宜小于2.0m；

● 屏前距發(fā)電機側不宜小于1.5m。

9、自啟動(dòng)要求

（1）發(fā)電機組應處于常備啟動(dòng)狀態(tài)。

      一類(lèi)高層建筑及火災自動(dòng)報警系統保護對象分級為一級建筑物的發(fā)電機組，應設有自動(dòng)啟動(dòng)裝置，當市電中斷時(shí)，發(fā)電機組應立即啟動(dòng)，并應在30s內供電。當采用自動(dòng)啟動(dòng)有困難時(shí)，二類(lèi)高層建筑及二級保護對象建筑物的發(fā)電機組，可采用手動(dòng)啟動(dòng)裝置。發(fā)電機組應與市電連鎖，不得與其并列運行。當市電恢復時(shí)，發(fā)電機組應自動(dòng)退出工作，并延時(shí)停機。

（2）為了避免防災用電設備的電動(dòng)機同時(shí)啟動(dòng)而造成柴油發(fā)電機組熄火停機，用電設備應具有不同延時(shí)，錯開(kāi)啟動(dòng)時(shí)間。重要性相同時(shí)，宜先啟動(dòng)容量大的負荷。

（3）自啟動(dòng)發(fā)電機組的操作電源、發(fā)電機組預熱系統、燃料油、潤滑油、冷卻水以及室內環(huán)境溫度等均應保證發(fā)電機組隨時(shí)啟動(dòng)。水源及能源必須具有獨立性，不得受市電停電的影響。

（4）自備應急柴油發(fā)電機組自啟動(dòng)宜采用電啟動(dòng)方式，電啟動(dòng)設備應按下列要求設置：

● 電啟動(dòng)用蓄電池組電壓宜為12V或24V，容量應按柴油機連續啟動(dòng)不少于6次確定；

● 蓄電池組宜靠近啟動(dòng)電機設置，并應防止油、水浸入；

● 應設置整流充電設備，其輸出電壓宜高于蓄電池組的電動(dòng)勢50％，輸出電流不小于蓄電池10h放電率電流。

10、發(fā)電機組的中性點(diǎn)工作制

（1）發(fā)電機中性點(diǎn)接地應符合下列要求：

● 只有單臺發(fā)電機組時(shí)，發(fā)電機中性點(diǎn)應直接接地，發(fā)電機組的接地形式宜與低壓配電系統接地形式一致；

● 當兩臺發(fā)電機組并列運行時(shí)，發(fā)電機組的中性點(diǎn)應經(jīng)刀開(kāi)關(guān)接地；當兩臺發(fā)電機組的中性導體存在環(huán)流時(shí)，應只將其中一臺發(fā)電機的中性點(diǎn)接地；

● 當兩臺發(fā)電機組并列運行時(shí)，兩臺發(fā)電機組的中性點(diǎn)可經(jīng)限流電抗器接地。

（2）發(fā)電機中性導體上的接地刀開(kāi)關(guān)，可根據發(fā)電機允許的不對稱(chēng)負荷電流及中性導體上可能出現的零序電流選擇。

（3）采用電抗器限制中性導體環(huán)流時(shí)，電抗器的額定電流可按發(fā)電機額定電流的25％選擇，阻抗值可按通過(guò)額定電流時(shí)其端電壓小于10V選擇。

11、設備自動(dòng)化要求

（1）發(fā)電機組與電力系統電源不應并網(wǎng)運行，并應設置可靠連鎖。

（2）選擇自啟動(dòng)發(fā)電機組應符合下列要求：

● 當市電中斷供電時(shí)，單臺發(fā)電機組應能自動(dòng)啟動(dòng)，并應在30s內向負荷供電；

● 當市電恢復供電后，應自動(dòng)切換并延時(shí)停機；

● 當連續三次自啟動(dòng)失敗，應發(fā)出報警信號；

● 應自動(dòng)控制負荷的投入和切除；

● 應自動(dòng)控制附屬設備及自動(dòng)轉換冷卻方式和通風(fēng)方式。

（3）發(fā)電機組并列運行時(shí)，宜采用手動(dòng)準同期。當兩臺自啟動(dòng)發(fā)電機組需并車(chē)時(shí)，應采用自動(dòng)同期，并應在發(fā)電機組間同期后再向負荷供電。

12、儲油設施的設置

（1）當燃油來(lái)源及運輸不便時(shí)，宜在建筑物主體外設置40～64h耗油量的儲油設施；

（2）發(fā)電機房?jì)葢O置儲油間，其總儲存量不應超過(guò)8.0h的燃油量，并應采取相應的防火措施；

（3）日用燃油箱宜高位布置，出油口宜高于柴油機的高壓射油泵；

（4）卸油泵和供油泵可共用，應裝設電動(dòng)和手動(dòng)各一臺，其容量應按最大卸油量或供油量確定。

 

四、機房建設要求

 

1、機房的照明、接地與通信要求

（1）發(fā)電機房各房間的照度應符合表3的規定；

表3    發(fā)電機房各房間的照度

（2）發(fā)電機間、控制及配電室應設備用照明，其照度不應低于表6.1.12的規定，持續供電時(shí)間不應小于3h；

（3）發(fā)電機房?jì)鹊慕拥?，宜采用共用接地?br />

（4）燃油系統的設備與管道應采取防靜電接地措施。

（5）控制室與值班室應設通信電話(huà)，并應設消防專(zhuān)用電話(huà)分機。

2、給水、排水要求

（1）柴油機的冷卻水水質(zhì)，應符合發(fā)電機組運行技術(shù)條件要求；

（2）柴油機采用閉式循環(huán)冷卻系統時(shí)，應設置膨脹水箱，其裝設位置應高于柴油機冷卻水的最高水位；

（3）冷卻水泵應為一機一泵，當柴油機自帶水泵時(shí)，宜設1臺備用泵；

（4）發(fā)電機房?jì)葢O有洗手盆和落地洗滌槽。

 

圖5  閉式水冷系統柴油發(fā)電機組外形圖

圖6  地下室分體式水箱遠置示例

 

3、暖通要求

（1）宜利用自然通風(fēng)排除發(fā)電機間內的余熱，當不能滿(mǎn)足溫度要求時(shí)，應設置機械通風(fēng)裝置；

（2）當發(fā)電機房設置在高層民用建筑的地下層時(shí)，應設置防煙、排煙、防潮及補充新風(fēng)的設施；

（3）發(fā)電機房各房間溫濕度要求宜符合表4的規定；

表4    發(fā)電機房各房間溫濕度要求

（4）安裝自啟動(dòng)發(fā)電機組的發(fā)電機房，應滿(mǎn)足自啟動(dòng)溫度要求。當環(huán)境溫度達不到啟動(dòng)要求時(shí)，應采用局部或整機預熱措施。在濕度較高的地區，應考慮防結露措施。

4、土建要求

（1）發(fā)電機房應有良好的采光和通風(fēng)；

（2）發(fā)電機間宜有兩個(gè)出入口，其中一個(gè)應滿(mǎn)足搬運發(fā)電機組的需要。門(mén)應為甲級防火門(mén)，并應采取隔聲措施，向外開(kāi)啟；發(fā)電機間與控制室、配電室之間的門(mén)和觀(guān)察窗應采取防火、隔聲措施，門(mén)應為甲級防火門(mén)，并應開(kāi)向發(fā)電機間；

（3）儲油間應采用防火墻與發(fā)電機間隔開(kāi)；當必須在防火墻上開(kāi)門(mén)時(shí)，應設置能自行關(guān)閉的甲級防火門(mén)；

（4）當發(fā)電機房噪聲控制達不到現行國家標準《城市區域環(huán)境噪聲標準》GB 3096的規定時(shí)，應做消聲、隔聲處理；

（5）發(fā)電機組基礎應采取減振措施，當發(fā)電機組設置在主體建筑內或地下層時(shí)，應防止與房屋產(chǎn)生共振；

（6）柴油機基礎宜采取防油浸的設施，可設置排油污溝槽，發(fā)電機房?jì)裙軠虾碗娎|溝內應有0.3％的坡度和排水、排油措施；

（7）發(fā)電機房各工作房間的耐火等級與火災危險性類(lèi)別應符合表5的規定。

表5    發(fā)電機房各工作房間耐火等級與火災危險性類(lèi)別

總結：

      柴油發(fā)電機組是現今工作生活中用的比較多的一種備用或是應急電源，因其具有較大的容量，可持續供電的時(shí)間長(cháng)，不受市電等電網(wǎng)故障影響，在多種環(huán)境場(chǎng)合中都有使用。機械設備在建筑樓層中使用，出于防火、消防安全需求，對供電的安全可靠性提出了的嚴格的要求。柴油發(fā)電機組機房的設置，除了要考慮保證機器得到正常運行之外，還應該考慮機房消防安全問(wèn)題。在發(fā)電機組的周邊不要存放易燃、易爆的物品或氣體等，規范操作機組、定期的維修保養可以使得機組擁有更長(cháng)的使用壽命。

 

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