機(jī)房設(shè)計(jì)與設(shè)備安裝

柴油發(fā)電機(jī)房位置選擇、進(jìn)通風(fēng)設(shè)計(jì)和接地接零保護(hù)

 

摘要：在公共建筑中，用電設(shè)備的種類和數(shù)量越多，在這些用電設(shè)備中，不僅有消防泵、噴淋泵等消防設(shè)備，也就是柴油發(fā)電機(jī)房是一個(gè)重要的功能房間，它保證這大廈的消防、排煙、某些重要場(chǎng)所正常運(yùn)轉(zhuǎn)及應(yīng)急照明的需求。設(shè)計(jì)合理、安裝規(guī)范的機(jī)房將會(huì)進(jìn)一步提高系統(tǒng)的可靠性、易用性和安全性，柴油發(fā)電機(jī)組及其附屬設(shè)備的管理、維護(hù)、保養(yǎng)將更加便利。

 

一、發(fā)電機(jī)房選擇和布置

 

1、機(jī)房位置選擇

      考慮到發(fā)電機(jī)房的進(jìn)風(fēng)、排風(fēng)、排煙等情況，根據(jù)《民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》的要求，柴油發(fā)電機(jī)房最好設(shè)在首層。但是，通常大型公共建筑、商業(yè)高層建筑造價(jià)昂貴，特別是首層通常用于對(duì)外營(yíng)業(yè)，屬黃金地帶，并且首層會(huì)給周圍環(huán)境帶來一定的噪音，因此機(jī)房一般都設(shè)在地下室。

     由于地下室出入不宜、自然通風(fēng)條件不良，給機(jī)房設(shè)計(jì)帶來一系列不利因素，下面羅列了地址選擇的注意點(diǎn)：

（1）四周無墻的不要設(shè)置，這樣是不利于為熱風(fēng)管道和排煙管道導(dǎo)出室外創(chuàng)造條件；

（2）建筑物的主入口、正立面等部位也不是合適位置，以免排煙、排風(fēng)對(duì)其造成影響；

（3）注意噪音對(duì)環(huán)境的影響；

（4）廁所、浴室或其他經(jīng)常積水場(chǎng)所的正下方和鄰近也不合適。

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

（6）防微振的房間也是需要避免的。

（7）燃油需要單獨(dú)的隔間儲(chǔ)存，不要跟發(fā)電機(jī)組放一個(gè)房間。

2、機(jī)房的布置要點(diǎn)

      圖1和圖2分別給出了發(fā)電機(jī)房三維圖和布置方案，同時(shí)應(yīng)滿足以下內(nèi)容：

（1）柴油發(fā)電機(jī)房應(yīng)采用耐火極限不低于2小時(shí)的隔墻和1.5小時(shí)的樓板與其他部位隔開。

（2）機(jī)房應(yīng)有兩個(gè)出入口，其中一個(gè)出入口的大小應(yīng)能滿足搬運(yùn)機(jī)組的要求，門應(yīng)該采用防火隔音門，并且向外開。

（3）機(jī)房四周墻體及天花板做吸聲處理，吸收部分聲源，減少由于聲波產(chǎn)生的混響。

（4）機(jī)房?jī)?nèi)設(shè)備的布置應(yīng)滿足《民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》的要求，力求緊湊、保證安全及便于操作和維護(hù)。

 

 

圖1  柴發(fā)機(jī)房三維立體圖

圖2  柴油發(fā)電機(jī)房布置方案

 

二、進(jìn)排風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

 

      柴油發(fā)電機(jī)組運(yùn)行及冷卻需要大量空氣，有資料建議自然進(jìn)風(fēng)口總面積至少是機(jī)組散熱器排風(fēng)面積的2倍，自然排風(fēng)口的面積應(yīng)為散熱器排風(fēng)面積的1.5倍，無風(fēng)道時(shí)散熱器距離排風(fēng)口不超過150mm，為防止熱空氣再循環(huán)，超過此距離則需安裝相應(yīng)的風(fēng)道。

1、新風(fēng)量

      維持室溫所需新風(fēng)量由下式計(jì)算：

C=0.078PT

 

式中：C——需要的新風(fēng)量（m³/s）

P——柴油機(jī)額定功率（kW）

T——機(jī)房溫升（°C）

      維持柴油機(jī)燃燒所需新風(fēng)量可按每千瓦制動(dòng)功率需要0.1m³/min算（柴油機(jī)制動(dòng)功率按發(fā)電機(jī)主發(fā)電功率千瓦數(shù)的1.1倍配備）。

 2、進(jìn)排風(fēng)面積

      機(jī)房的出風(fēng)口、進(jìn)風(fēng)口的面積應(yīng)滿足下式要求：

S1≥1.5SS2≥1.8S

式中：S——柴油機(jī)散熱面積；

S1——出風(fēng)口面積；

S2——進(jìn)風(fēng)口面積；

      進(jìn)風(fēng)口與出風(fēng)口宜分別布置在機(jī)組的兩端，以免形成氣流短路，影響散熱效果。

 

三、排煙管道設(shè)計(jì)

 

      柴油發(fā)電機(jī)燃燒廢氣需經(jīng)排煙管道單獨(dú)引出地面排出，應(yīng)盡量做到排煙管道長(zhǎng)度最短及方向改變次數(shù)最少，整個(gè)排煙系統(tǒng)的背壓應(yīng)低于允許值，柴油機(jī)的排煙口與排煙管道的連接宜采用柔性連接以吸收熱膨脹、位移和振動(dòng)，當(dāng)連接兩臺(tái)或兩臺(tái)以上機(jī)組是，排煙支管上宜裝設(shè)單向閥。

1、在設(shè)計(jì)排煙管道的時(shí)候盡量縮短煙管長(zhǎng)度，減少?gòu)濐^個(gè)數(shù)，減少消聲器阻力及煙管直徑。

2、所有的排煙管路都應(yīng)有良好支撐和固定。無支撐的管路不能安裝在機(jī)組歧管或機(jī)組增壓出口處。

3、煙管與機(jī)組之間應(yīng)安裝軟連接，以吸收管道的熱脹冷縮、機(jī)組的位移及振動(dòng)，減少煙管對(duì)機(jī)組及煙管之間人重壓；軟連接應(yīng)盡可能靠近機(jī)組排煙出口(增壓器或排氣歧管)。

4、排煙管終端應(yīng)安裝防雨帽、遮蓋物及其他防雨設(shè)計(jì)以防止與雨水進(jìn)入。接近機(jī)組的煙管部分應(yīng)安裝有冷凝水收集器及排水閥。

5、機(jī)組不與火爐、鍋爐或者其他設(shè)備共用排煙管道。運(yùn)行中設(shè)備排放的炭塵、冷凝物的堆積會(huì)對(duì)非運(yùn)行機(jī)組造成損害，被動(dòng)驅(qū)動(dòng)的增壓器因缺乏潤(rùn)滑將導(dǎo)致軸承故障。

6、盡可能縮短排煙系統(tǒng)長(zhǎng)度，從而減少系統(tǒng)的阻力(背壓)；便利于煙氣排放；減少氣體冷凝機(jī)會(huì)，降低煙氣程度。

7、排煙管應(yīng)設(shè)置消聲器，其一級(jí)消聲器盡可能靠近發(fā)電機(jī)組。消聲器可降低發(fā)電機(jī)組運(yùn)行時(shí)噪聲。

8、排煙溫度在350～550℃，為防止?fàn)C傷和減少輻射熱，排煙管宜進(jìn)行保溫處理，其表面溫度不應(yīng)超過60℃。

四、日用油箱間

 

      根據(jù)《民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》的規(guī)定按柴油發(fā)電機(jī)運(yùn)行3-8小時(shí)設(shè)置燃油箱，而民用建筑防火規(guī)范要求更嚴(yán)格，應(yīng)在機(jī)房?jī)?nèi)設(shè)置專用的儲(chǔ)油間，內(nèi)設(shè)日用油箱，其總存儲(chǔ)量不應(yīng)超過8小時(shí)的需要量。

      日用油箱的容積計(jì)算公式：

V=G*γ/A/τ

 

式中：V——日用油箱容積（m³）；

G——柴油機(jī)燃油消耗量（kg/h），由樣本查出；

Y——燃油密度（kg/m³），輕柴油為810～860kg/m³；

A——油箱充滿系數(shù)，一般取0.90；

T——供油時(shí)間，一般取3～8小時(shí)。

五、發(fā)電機(jī)組基礎(chǔ)

 

      基礎(chǔ)主要用于支撐柴油發(fā)電機(jī)組及底座的全部重量，底座位于基礎(chǔ)上，機(jī)組安裝在底座上，底座上一般都采取減震措施（如圖3所示）。若機(jī)房?jī)?nèi)地面不能滿足承載力要求，則可采用混凝土基礎(chǔ)安裝，這是一種簡(jiǎn)單可靠、成本低廉的安裝方法。該混凝土基礎(chǔ)通常應(yīng)高出普通地面約100~200mm（如圖4所示），使其形成一個(gè)基座。

      在澆注混凝土基礎(chǔ)平臺(tái)座時(shí)，應(yīng)注意：

① 確?；炷粱A(chǔ)水平；

② 確?；A(chǔ)平臺(tái)有足夠的承載發(fā)電機(jī)組的能力。

③ 對(duì)基礎(chǔ)的要求

      通?；炷涟惭b基礎(chǔ)是一種可靠簡(jiǎn)便的安裝方式，建議用戶優(yōu)先采用。當(dāng)澆注混凝土底座時(shí)，應(yīng)確?；炷另斆嫦喈?dāng)平整、沒有任何損傷。建議用戶結(jié)合使用水平儀或類似儀器進(jìn)行機(jī)組及排氣系統(tǒng)的安裝。

 

圖3  柴油發(fā)電機(jī)組混凝土基座制作

圖4  柴油發(fā)電機(jī)組地面基礎(chǔ)示意圖

 

六、發(fā)電機(jī)組接地

 

了確保人身安全和電力系統(tǒng)工作的需要，對(duì)發(fā)電機(jī)組接地有嚴(yán)格的要求。其接地方式有工作接地、保護(hù)接地和保護(hù)接零三種，接地的目的如下：

1、工作接地

      工作接地是將中性點(diǎn)接地，其目的是：

（1）降低觸電電壓。

      對(duì)于中性點(diǎn)不接地的系統(tǒng)，當(dāng)一相接地而人體觸及另外兩相之一時(shí)，觸電電壓為相電壓的1.7倍以上；而對(duì)于中性點(diǎn)接地系統(tǒng)，觸電電壓就降到接近或等于相電壓。

（2）迅速切斷故障設(shè)備。

      對(duì)于中性點(diǎn)不接地的系統(tǒng)，當(dāng)一相接地時(shí)，由于導(dǎo)線和地面存在電容和絕緣電阻，可以構(gòu)成電流通路，接地電流很小，不足以使保護(hù)裝置動(dòng)作而切斷電源，不能確保人身安全。而對(duì)于中性點(diǎn)接地的系統(tǒng)，當(dāng)一相接地后接地電流較大，保護(hù)裝置會(huì)迅速動(dòng)作，斷開故障點(diǎn)。

（3）降低電氣設(shè)備對(duì)地的絕緣水平。

      在中性點(diǎn)不接地的系統(tǒng)中，當(dāng)一相接地時(shí)，將會(huì)使另兩相得對(duì)地電壓升高到線電壓。而對(duì)于中性點(diǎn)接地的系統(tǒng)，當(dāng)一相接地時(shí)，另兩相的對(duì)地電壓只接近于相電壓，故可降低電氣設(shè)備和輸電線路的絕緣水平。

2、保護(hù)接地

      保護(hù)接地常用于中性點(diǎn)不接地的低壓系統(tǒng)中，它的作用是當(dāng)發(fā)電機(jī)某一繞組的絕緣結(jié)構(gòu)已破壞使外殼帶電時(shí)，如果未接地，人體觸及外殼，相當(dāng)于單相觸電，就可能發(fā)生觸電的危險(xiǎn)。而如果采用了保護(hù)接地，人體觸及外殼時(shí)，由于人體的電阻與接地電阻并聯(lián)，由于人體電阻；遠(yuǎn)大于接地電阻，通過人體的電流就很小，就不會(huì)發(fā)生觸電的危險(xiǎn)。其接線圖如圖5所示。

3、保護(hù)接零

      保護(hù)接零常用于中性點(diǎn)接地的低壓系統(tǒng)中，它的作用是當(dāng)發(fā)電機(jī)某一繞組的絕緣結(jié)構(gòu)已破壞而與外殼相接時(shí)，由于采用保護(hù)接零，就形成單相短路，迅速將這一相中的熔絲熔斷，外殼便不再帶電。即使在熔絲熔斷前人體觸及外殼時(shí)，也由于人體電阻遠(yuǎn)大于線路電阻，通過人體的電流也很微小，不會(huì)發(fā)生觸電危險(xiǎn)。其接線圖如圖6所示。

 

圖5  柴油發(fā)電機(jī)重復(fù)接地示意圖

圖6  柴油發(fā)電機(jī)正確接線圖（零線）

 

 

總結(jié)：

      以上幾點(diǎn)就是柴油發(fā)電機(jī)房在設(shè)計(jì)時(shí)需要注意的，也在設(shè)計(jì)時(shí)就需要考慮的內(nèi)容，其實(shí)通風(fēng)是很重要的柴油發(fā)電機(jī)組的通風(fēng)會(huì)直接影響柴油發(fā)電機(jī)組的使用效率，接地是為了使用安全，所以本文所述都需要遵循。

 

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