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柴油發(fā)電機組機房標準化布置圖解 |
摘要:柴油發(fā)電機組設計與安裝是購買(mǎi)設備的重要規劃事項,應遵循現行國家建筑標準設計圖集15D202-2的規定,發(fā)電機房應靠近重要負荷或配變電站,可設置在建筑物一層、地下一層或地下二層,不得設置在地下三層以下或底層。同時(shí)發(fā)電機房的位置應盡量遠離居民區,以減少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,以利于機組及附件的進(jìn)出和通風(fēng)散熱。機房的空間應充分考慮機組及附件的體積,保證機組和附件有足夠的安裝空間和散熱空間。
一、發(fā)電機房基本要求
發(fā)電機房設計和安裝時(shí),必須達到這些要求:
1、機房隔聲
發(fā)電機房外的噪聲應符合國內任何規范的限制,機房?jì)瘸孛嫱獾奈逄幈诿婵勺魑曁幚怼?/span>
噪聲治理方法主要有兩種,一種是降低聲源噪聲;另一種是控制噪聲傳播途徑,發(fā)電機房噪聲治理主要是在傳播途徑上做文章,降低聲源噪聲主要由生產(chǎn)廠(chǎng)家實(shí)現的??刂圃肼晜鞑ネ緩降暮诵氖抢寐暡ㄔ趥鞑ブ凶匀凰p作用去縮小噪聲的污染面,具體措施有以下幾種:吸聲處理、隔聲處理、改變傳播方向等。在實(shí)際工程中有時(shí)用其一種,有時(shí)三中手段并用,如對進(jìn)機房進(jìn)排風(fēng)口進(jìn)行吸聲、隔聲處理;排煙口改變噪聲傳播方向;墻面及吊頂進(jìn)行吸聲處理等。
2、通風(fēng)散熱
進(jìn)風(fēng)和排風(fēng)達到平衡,使通風(fēng)散熱效果明顯。通風(fēng)是發(fā)電機房建設很重要的內容。通風(fēng)不良,會(huì )直接影響發(fā)動(dòng)機的燃燒和機房溫升,降低發(fā)動(dòng)機輸出功率。由于機房狹小,進(jìn)排風(fēng)口面積不足,將導致機房散熱不良,柴油發(fā)電機將無(wú)法給出額定功率。
3、設備隔振
振動(dòng)的產(chǎn)生會(huì )使柴油發(fā)電機組的技術(shù)性能和使用壽命下降,傳輸到地面的振動(dòng)也會(huì )影響到其它的設備和一起,甚至是建筑物本身,使各部分零部件性能變差,甚至遭到破壞。柴油發(fā)電機組的防振措施有兩層含義:
① 減小起振力,如發(fā)電機組旋轉部分的平衡,應盡量減小往復質(zhì)量慣性的不平衡力及力偶。即便如此,對其余振動(dòng)也要安裝防振裝置,以便衰減起振力的傳輸。
② 通常是采用隔振器隔振,將柴油發(fā)電機組運行中產(chǎn)生的振動(dòng)隔絕起來(lái)。用此種方法防振效果較明顯,因而采用較多。
4、合理配置照明系統
若發(fā)電機房采光及照明不夠理想,整個(gè)機房亮度不夠,不利于工作人員檢修機組,因此對發(fā)電機房采光照明也應提出要求。
如果機房進(jìn)行了降噪處理,采光窗必須使用隔聲采光窗,防止噪聲傳出。如果機房進(jìn)行了通風(fēng)防塵處理,進(jìn)排風(fēng)使用百葉窗,機房?jì)攘炼炔粔?,還須增設采光窗。機房必須安裝照明燈,最好使用防爆燈泡。不管采光還是照明,都要保證機房有足夠的亮度。
5、機房防塵
機房防塵不好,也會(huì )對設備產(chǎn)生危害,它和通風(fēng)是相互矛盾的,處理辦法是將油機房進(jìn)排風(fēng)窗改成防雨防塵百葉窗。在原來(lái)玻璃窗的位置,加裝內、外兩層百葉窗,在兩層百葉窗的空腔部分進(jìn)行防塵處理,安裝鋁合金過(guò)濾網(wǎng),防塵尼龍網(wǎng),既能防止小動(dòng)物進(jìn)入,又能遮攔灰塵。若條件允許,機房?jì)鹊倪M(jìn)排風(fēng)部分還可做些處理,如在機組排風(fēng)處增加排風(fēng)導流罩,在進(jìn)風(fēng)百葉窗處加裝進(jìn)風(fēng)通道。這樣既能保證機房通風(fēng),又能杜絕灰塵雜物進(jìn)入,還能起到一些降噪的作用。
二、發(fā)電機房的設計與安裝
1、柴油發(fā)電機組基礎
● 發(fā)電機組的基座必須符合以下原則:
(1)必須能支撐發(fā)電機組的全部濕重,包括附屬設備和機帶液體(冷卻液、油和燃料);
(2)保持和穩固發(fā)動(dòng)機、發(fā)電機和附屬設備之間的安裝位置;
(3)隔離發(fā)電機組的振動(dòng)對周?chē)慕Y構的影響。
● 如果需要混凝土機座,基本的設計準則如下:
(1)強度必須能支撐機組的濕重,外加動(dòng)負載25%。當發(fā)電機并聯(lián)運行時(shí),必須承受2倍的濕重。
(2)外圍尺寸必須超過(guò)發(fā)電機組邊緣至少300mm。
(3)機座深度必須大于機座能承受發(fā)動(dòng)機的濕重時(shí)的深度。
圖1 柴油發(fā)電機組混凝土基座厚度 |
● 可使用下列公式估算可承受發(fā)電機組重量的機座的深度,公式如下:
FD=W / D×B×L
式中,FD——機座深度,米;
W——機組總重量,kg;
D——混凝土的密度,Kg/m3(取值2402.8千克/立方米);
L——機座的長(cháng)度,米;
B——機座的寬度,米。
鋼筋混凝土基礎必須保證一定的養護期,設備才可以就位。當機房地面為樓板或混凝土結構時(shí),可采用下圖結構的基礎,高出地面100mm~200mm的混凝土基礎,基礎筋需與樓板連接。
● 與樓板的連接方式:
(1)與樓板筋均勻焊接
(2)植筋焊接
(3)膨脹螺絲焊接
2、機房通風(fēng)系統
機房的通風(fēng)主要是提供足夠有冷卻空氣帶走發(fā)電機組的散熱量,同時(shí)也提供足夠的空氣用于燃燒需要。但也要控制空氣流動(dòng)不致于影響到操作人員的舒適。
● 對于遠置式散熱器的安裝方式,機房通風(fēng)量的計算按如下公式:
式中,V——通風(fēng)量(m3/min);
H——發(fā)電機組至機房的輻射熱(kW),(25℃時(shí),可從技術(shù)參數表查得),其它溫度時(shí)的修正系數DCF=-.011*TER+1.3187(TER——實(shí)際的機房溫度°C);
Combustion Air——燃燒空氣需要量(m3/min);
D——空氣密度,1.099 kg/m3(38℃時(shí));
CP——空氣比熱(0.017 kw*min/kg℃);
ΔT——機房允許的溫升(°C)(注:機房最高溫度為49°C);
F——通風(fēng)路由系數(如圖2、圖3所示);
圖2 分體式柴油發(fā)電機組機房通風(fēng)量系數(示例1) |
圖3 分體式柴油發(fā)電機組機房通風(fēng)量系數(示例2) |
表1 各種環(huán)境條件下典型的空氣流動(dòng)速度
m/min |
條件 |
15.2 |
一般辦公室 |
30.5 |
工廠(chǎng)車(chē)間 |
45.7 |
灰塵的速度 |
305~610 |
最大暴露空間 |
396 |
暴風(fēng)、雨 |
● 對于散熱器與發(fā)動(dòng)機連體式安裝的情況,機房的通風(fēng)量要求為:
V=散熱器風(fēng)扇的空氣流量+燃燒空氣需要量
(1)散熱水箱的出口空氣流背壓不超過(guò)0.1275kPa;
(2)散熱器導風(fēng)罩面積一般要大于散熱器芯面積的1.5倍以上。
圖4 連體式柴油發(fā)電機組機房通風(fēng)系統圖 |
● 導風(fēng)管背壓計算:
L——導風(fēng)管的總長(cháng)度(m);
S——352.5/(T+273.16),溫度為T(mén)時(shí)的空氣密度(kg/m3);
Q——空氣流量(m3/min);
D——導風(fēng)管的內徑(mm),對于矩形截面(a×b)的導風(fēng)管,D=2ab/(a+b);
● 彎管的等效長(cháng)度計算:
L(m)=33D/1000(標準彎頭);
L(m)=20D/1000(長(cháng)彎頭);
L(m)=15D/1000(45度彎頭);
3、發(fā)動(dòng)機冷卻系統
(1)發(fā)動(dòng)機系統的熱平衡
● 40%—作功;
● 30-40%—排氣;
● 20-40%—冷卻;
● 6-8%—磨擦和幅射;
(2)經(jīng)冷卻系統帶走的熱量來(lái)自于以下三個(gè)部件
● 缸套水回路;
● 潤滑油冷卻器;
● 渦輪增壓后冷卻器。
(3)主要的冷卻回路方式
● 單獨的冷卻回路(即上述三個(gè)冷卻系統各組成一個(gè)回路);
● 混合式冷卻回路(即上述三個(gè)或二個(gè)系統組成一個(gè)回路;
● 空氣對空氣后冷卻回路(即渦輪增壓后的熱空氣通過(guò)風(fēng)扇的空氣冷卻)
(4)冷卻系統的形式
● 開(kāi)式冷系統:
包括冷卻塔頂(不含熱交換器),噴霧池和大量的水(不推薦使用)。
● 閉式冷卻系統:
包括冷卻塔(含熱交換器)或風(fēng)扇式散熱器、熱交換器、蒸發(fā)式冷卻器等。
(5)散熱器的分類(lèi)
● 安裝于發(fā)動(dòng)機的散熱器
● 遠置式散熱器:
不要高于發(fā)動(dòng)機水泵17.4 m,以避免過(guò)高的壓力損壞水泵的密封而產(chǎn)生泄漏當超過(guò)這一高度時(shí),可使用熱交換器或在水循環(huán)回路加裝過(guò)渡水箱(熱井)。
管殼式和板式
當冷卻系統需要較低的溫度時(shí)(如后冷卻回路有時(shí)需要54℃或32℃),則可以考慮使用冷卻塔,或者需要用河水、湖水冷卻等等其它情形。
(6)各個(gè)冷卻回路的冷卻液流量計算:
式中,Flow——冷卻液流量(L/min);
Heat Rejection——冷卻回路的散熱量(kW);
?T——冷卻回路的溫升(出水溫度-進(jìn)水溫度)(℃);
Density——冷卻液的密度(kg/L);
Spec.Heat——冷卻液的比熱(kw-min/kg℃);
表2 柴油機冷卻液密度和比熱值
冷卻液密度和比熱值 |
||
冷卻液 |
密度 (kg/L) |
比熱 (kw-min/kg℃) |
純水 |
0.98 |
0.071 |
50%乙烯乙二醇/50%水 |
1.03 |
0.06 |
50%丙烯乙二醇/50%水 |
1.01 |
0.065 |
① 保持冷卻液流速以達到最佳熱傳遞效果,并且不會(huì )腐蝕到系統。
② 一般水套水回路的流速在0.6~2.5米/秒。
表3 柴油機管道水流速度
水流最高速度(米/秒)
|
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加壓管線(xiàn)
|
4.5
|
加壓薄壁管
|
2.5
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吸入管線(xiàn)(水泵進(jìn)口)
|
1.5
|
低速管線(xiàn)
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0.8
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③ 在進(jìn)行冷卻系統設計時(shí),請確保水循環(huán)回路的外部管道阻力不超過(guò)循環(huán)水泵的所能承受的最大允許值,外部阻力計算可向專(zhuān)業(yè)的工程師咨詢(xún)或參考以下的圖表計算。外部管道阻力和以下因素有關(guān)系:
④ 水的流速、管道直徑、連接件及閥門(mén)的類(lèi)別和數量等
(6)冷卻液管道阻力計算
● 根據圖計算管道內所有閥門(mén)、彎管等的有效長(cháng)度再加上直管的長(cháng)度得到總的有效長(cháng)度(FT);
● 根據下圖的冷卻液流量(GPM,加侖/Min)A與管道內徑(Inch)B的延長(cháng)線(xiàn)得到C點(diǎn)(流速FPS英尺/秒)和參考點(diǎn)D,連接冷卻液的密度E和D的延長(cháng)線(xiàn)得到F點(diǎn),即每100FT的壓力降PSI值;
● 管道總的有效長(cháng)度乘以F點(diǎn)的值即為總的壓力損失。
4、排煙系統
系統組成主要包括排氣歧管、渦輪增壓器、波紋管、排煙管、消音器等。
(1)排氣軟連接
① 隔離排氣管道的重量施加于發(fā)動(dòng)機。
② 吸收排氣系統部件的震動(dòng)。
(2)消音器
① 工業(yè)型(噪聲降12-18 dB);
② 住宅型(噪聲降18-25 dB);
③ 高效型(噪聲降25-35 dB)。
(3)排煙管道
① 不要超過(guò)發(fā)動(dòng)機的排氣允許背壓,過(guò)高的排氣背壓會(huì )影響發(fā)動(dòng)機的性能,降低發(fā)動(dòng)機的功率和增加燃油消耗、排氣溫度、排放。通常排氣系統的背壓小于最大允許值的一半。
② 與周?chē)兹嘉锔綦x至少229mm
③ 排煙管的末端斜切成30°到45°角
④ 防止雨水進(jìn)入管道系統
⑤ 康明斯發(fā)電機組的排煙管尺寸(內徑)
(4)排氣背壓的測量
通常排氣背壓是在發(fā)動(dòng)機于額定滿(mǎn)負載和額定轉速的條件下測量
(5)排氣背壓的計算
圖5 柴油發(fā)電機組排煙管安裝示意圖 |
5、燃油系統
通常,燃油供給系統由燃油儲存系統、燃油輸送系統、燃油過(guò)濾系統組成。
(1)燃油存儲箱(主油箱)
主油箱是存儲燃油的大油箱。燃油從主油箱輸送到較小的輔助油箱或直接供組發(fā)動(dòng)機中。油箱必須符合下列要求:
① 使用低碳鋼或黑鐵材料。避免鍍鋅的接頭、管道和油箱。
② 油箱可高于或低于地面安裝,但是最高的油位不應超過(guò)發(fā)動(dòng)機噴油器的高度。這可以避免燃油向汽缸泄漏的可能。
③ 確保水和沉淀物應定期從油箱底部排出。
④ 在地面下安裝的油箱,可用水泵定期將水從油箱底部排出。
⑤ 油箱通氣口可釋放因加油產(chǎn)生的氣壓并且防止在燃料消耗時(shí)出現真空現象。
(2)輔助油箱(或日用油箱)
在下列情況下需要增加輔助油箱
① 主油箱放置在低于發(fā)動(dòng)機燃油泵超過(guò)3.7m的地方;
② 主油箱被放置距離發(fā)動(dòng)機超過(guò)15m的地方;
③ 主油箱的高度超過(guò)發(fā)動(dòng)機噴油嘴的高度。
(3)燃油管道
① 燃油管的材料宜用黑鐵。但在管徑13mm以下的小油管可用銅管代替。閥門(mén)、連接件可以是鑄鐵或青銅材料。不要使用黃銅(因為含有鋅)。
② 油管的安裝應遠離熱源(如排氣歧管、渦輪增壓器)以避免燃油過(guò)熱和潛在的危險,進(jìn)入發(fā)動(dòng)機燃油噴嘴的最高溫度不應超過(guò)66°C,每超過(guò)這一溫度值6°C將使功率降低1%在燃油回油管道中不應使用閥門(mén),以避免損壞燃油過(guò)濾器?;赜凸軕M(jìn)入箱的頂部。在發(fā)動(dòng)機、燃油管、油箱之間應采用軟連接以隔離震動(dòng)。
③ 進(jìn)、回油管的直徑應不小于發(fā)動(dòng)機上相對應的接口大小。
④ 輔助油箱的安裝位置應使油箱的最高油位低于發(fā)動(dòng)機噴油嘴的高度,以避免在停機時(shí)燃油向汽缸泄漏的可能。
⑤ 發(fā)動(dòng)機燃油的回油出口外部壓力不應超過(guò)27kPa。
(4)發(fā)電機組底座油箱
康明斯在功率小于440kW的發(fā)電機組標準配置可供機組滿(mǎn)載運行8小時(shí)的燃油箱,位于發(fā)電機組的底座之下,出廠(chǎng)已成套安裝完成。
(5)燃油箱接地
為了提高人員的安全和防止在加油時(shí)由于內在的靜電火花可能引起的火災,無(wú)論是主油箱還是輔助油箱都必須接地。底座油箱可以和發(fā)電機組為同一接地。
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