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柴油發(fā)電機(jī)組機(jī)房標(biāo)準(zhǔn)化布置圖解 |
摘要:柴油發(fā)電機(jī)組設(shè)計(jì)與安裝是購買設(shè)備的重要規(guī)劃事項(xiàng),應(yīng)遵循現(xiàn)行國家建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)圖集15D202-2的規(guī)定,發(fā)電機(jī)房應(yīng)靠近重要負(fù)荷或配變電站,可設(shè)置在建筑物一層、地下一層或地下二層,不得設(shè)置在地下三層以下或底層。同時(shí)發(fā)電機(jī)房的位置應(yīng)盡量遠(yuǎn)離居民區(qū),以減少機(jī)組噪聲及排放對居民的影響。機(jī)房應(yīng)盡量在開闊場地上修建,以利于機(jī)組及附件的進(jìn)出和通風(fēng)散熱。機(jī)房的空間應(yīng)充分考慮機(jī)組及附件的體積,保證機(jī)組和附件有足夠的安裝空間和散熱空間。
一、發(fā)電機(jī)房基本要求
發(fā)電機(jī)房設(shè)計(jì)和安裝時(shí),必須達(dá)到這些要求:
1、機(jī)房隔聲
發(fā)電機(jī)房外的噪聲應(yīng)符合國內(nèi)任何規(guī)范的限制,機(jī)房內(nèi)除地面外的五處壁面可作吸聲處理。
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(jī)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)廠家實(shí)現(xiàn)的。控制噪聲傳播途徑的核心是利用聲波在傳播中自然衰減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(jī)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(dá)到平衡,使通風(fēng)散熱效果明顯。通風(fēng)是發(fā)電機(jī)房建設(shè)很重要的內(nèi)容。通風(fēng)不良,會(huì)直接影響發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒和機(jī)房溫升,降低發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率。由于機(jī)房狹小,進(jìn)排風(fēng)口面積不足,將導(dǎo)致機(jī)房散熱不良,柴油發(fā)電機(jī)將無法給出額定功率。
3、設(shè)備隔振
振動(dòng)的產(chǎn)生會(huì)使柴油發(fā)電機(jī)組的技術(shù)性能和使用壽命下降,傳輸?shù)降孛娴恼駝?dòng)也會(huì)影響到其它的設(shè)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(jī)組的防振措施有兩層含義:
① 減小起振力,如發(fā)電機(jī)組旋轉(zhuǎn)部分的平衡,應(yīng)盡量減小往復(fù)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(jī)組運(yùn)行中產(chǎn)生的振動(dòng)隔絕起來。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(tǒng)
若發(fā)電機(jī)房采光及照明不夠理想,整個(gè)機(jī)房亮度不夠,不利于工作人員檢修機(jī)組,因此對發(fā)電機(jī)房采光照明也應(yīng)提出要求。
如果機(jī)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(jī)房進(jìn)行了通風(fēng)防塵處理,進(jìn)排風(fēng)使用百葉窗,機(jī)房內(nèi)亮度不夠,還須增設(shè)采光窗。機(jī)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(jī)房有足夠的亮度。
5、機(jī)房防塵
機(jī)房防塵不好,也會(huì)對設(shè)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(jī)房進(jìn)排風(fēng)窗改成防雨防塵百葉窗。在原來玻璃窗的位置,加裝內(nèi)、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(jī)房內(nèi)的進(jìn)排風(fēng)部分還可做些處理,如在機(jī)組排風(fēng)處增加排風(fēng)導(dǎo)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(jī)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(jī)房的設(shè)計(jì)與安裝
1、柴油發(fā)電機(jī)組基礎(chǔ)
● 發(fā)電機(jī)組的基座必須符合以下原則:
(1)必須能支撐發(fā)電機(jī)組的全部濕重,包括附屬設(shè)備和機(jī)帶液體(冷卻液、油和燃料);
(2)保持和穩(wěn)固發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)和附屬設(shè)備之間的安裝位置;
(3)隔離發(fā)電機(jī)組的振動(dòng)對周圍的結(jié)構(gòu)的影響。
● 如果需要混凝土機(jī)座,基本的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則如下:
(1)強(qiáng)度必須能支撐機(jī)組的濕重,外加動(dòng)負(fù)載25%。當(dāng)發(fā)電機(jī)并聯(lián)運(yùn)行時(shí),必須承受2倍的濕重。
(2)外圍尺寸必須超過發(fā)電機(jī)組邊緣至少300mm。
(3)機(jī)座深度必須大于機(jī)座能承受發(fā)動(dòng)機(jī)的濕重時(shí)的深度。
圖1 柴油發(fā)電機(jī)組混凝土基座厚度 |
● 可使用下列公式估算可承受發(fā)電機(jī)組重量的機(jī)座的深度,公式如下:
FD=W / D×B×L
式中,F(xiàn)D——機(jī)座深度,米;
W——機(jī)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(jī)座的長度,米;
B——機(jī)座的寬度,米。
鋼筋混凝土基礎(chǔ)必須保證一定的養(yǎng)護(hù)期,設(shè)備才可以就位。當(dāng)機(jī)房地面為樓板或混凝土結(jié)構(gòu)時(shí),可采用下圖結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ),高出地面100mm~200mm的混凝土基礎(chǔ),基礎(chǔ)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(jī)房通風(fēng)系統(tǒng)
機(jī)房的通風(fēng)主要是提供足夠有冷卻空氣帶走發(fā)電機(jī)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(yuǎn)置式散熱器的安裝方式,機(jī)房通風(fēng)量的計(jì)算按如下公式:
式中,V——通風(fēng)量(m3/min);
H——發(fā)電機(jī)組至機(jī)房的輻射熱(kW),(25℃時(shí),可從技術(shù)參數(shù)表查得),其它溫度時(shí)的修正系數(shù)DCF=-.011*TER+1.3187(TER——實(shí)際的機(jī)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(jī)房允許的溫升(°C)(注:機(jī)房最高溫度為49°C);
F——通風(fēng)路由系數(shù)(如圖2、圖3所示);
圖2 分體式柴油發(fā)電機(jī)組機(jī)房通風(fēng)量系數(shù)(示例1) |
圖3 分體式柴油發(fā)電機(jī)組機(jī)房通風(fēng)量系數(shù)(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 |
工廠車間 |
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(jī)連體式安裝的情況,機(jī)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0.1275kPa;
(2)散熱器導(dǎo)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(jī)組機(jī)房通風(fēng)系統(tǒng)圖 |
● 導(dǎo)風(fēng)管背壓計(jì)算:
L——導(dǎo)風(fēng)管的總長度(m);
S——352.5/(T+273.16),溫度為T時(shí)的空氣密度(kg/m3);
Q——空氣流量(m3/min);
D——導(dǎo)風(fēng)管的內(nèi)徑(mm),對于矩形截面(a×b)的導(dǎo)風(fēng)管,D=2ab/(a+b);
● 彎管的等效長度計(jì)算:
L(m)=33D/1000(標(biāo)準(zhǔn)彎頭);
L(m)=20D/1000(長彎頭);
L(m)=15D/1000(45度彎頭);
3、發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)
(1)發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)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(tǒng)帶走的熱量來自于以下三個(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(dú)的冷卻回路(即上述三個(gè)冷卻系統(tǒng)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(tǒng)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風(fēng)扇的空氣冷卻)
(4)冷卻系統(tǒng)的形式
● 開式冷系統(tǒng):
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(tǒng):
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
● 安裝于發(fā)動(dòng)機(jī)的散熱器
● 遠(yuǎn)置式散熱器:
不要高于發(fā)動(dòng)機(jī)水泵17.4 m,以避免過高的壓力損壞水泵的密封而產(chǎn)生泄漏當(dāng)超過這一高度時(shí),可使用熱交換器或在水循環(huán)回路加裝過渡水箱(熱井)。
管殼式和板式
當(dāng)冷卻系統(tǒng)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(jì)算:
式中,F(xiàn)low——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(jī)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(dá)到最佳熱傳遞效果,并且不會(huì)腐蝕到系統(tǒng)。
② 一般水套水回路的流速在0.6~2.5米/秒。
表3 柴油機(jī)管道水流速度
水流最高速度(米/秒)
|
|
加壓管線
|
4.5
|
加壓薄壁管
|
2.5
|
吸入管線(水泵進(jìn)口)
|
1.5
|
低速管線
|
0.8
|
③ 在進(jìn)行冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí),請確保水循環(huán)回路的外部管道阻力不超過循環(huán)水泵的所能承受的最大允許值,外部阻力計(jì)算可向?qū)I(yè)的工程師咨詢或參考以下的圖表計(jì)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、連接件及閥門的類別和數(shù)量等
(6)冷卻液管道阻力計(jì)算
● 根據(jù)圖計(jì)算管道內(nèi)所有閥門、彎管等的有效長度再加上直管的長度得到總的有效長度(FT);
● 根據(jù)下圖的冷卻液流量(GPM,加侖/Min)A與管道內(nèi)徑(Inch)B的延長線得到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的延長線得到F點(diǎn),即每100FT的壓力降PSI值;
● 管道總的有效長度乘以F點(diǎn)的值即為總的壓力損失。
4、排煙系統(tǒng)
系統(tǒng)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(jī)。
② 吸收排氣系統(tǒng)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 不要超過發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣允許背壓,過高的排氣背壓會(huì)影響發(fā)動(dòng)機(jī)的性能,降低發(fā)動(dòng)機(jī)的功率和增加燃油消耗、排氣溫度、排放。通常排氣系統(tǒng)的背壓小于最大允許值的一半。
② 與周圍易燃物隔離至少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(tǒng)
⑤ 康明斯發(fā)電機(jī)組的排煙管尺寸(內(nèi)徑)
(4)排氣背壓的測量
通常排氣背壓是在發(fā)動(dòng)機(jī)于額定滿負(fù)載和額定轉(zhuǎn)速的條件下測量
(5)排氣背壓的計(jì)算
圖5 柴油發(fā)電機(jī)組排煙管安裝示意圖 |
5、燃油系統(tǒng)
通常,燃油供給系統(tǒng)由燃油儲(chǔ)存系統(tǒng)、燃油輸送系統(tǒng)、燃油過濾系統(tǒng)組成。
(1)燃油存儲(chǔ)箱(主油箱)
主油箱是存儲(chǔ)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(jī)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(yīng)超過發(fā)動(dòng)機(jī)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(yīng)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(xiàn)真空現(xiàn)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(jī)燃油泵超過3.7m的地方;
② 主油箱被放置距離發(fā)動(dòng)機(jī)超過15m的地方;
③ 主油箱的高度超過發(fā)動(dòng)機(jī)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、連接件可以是鑄鐵或青銅材料。不要使用黃銅(因?yàn)楹袖\)。
② 油管的安裝應(yīng)遠(yuǎn)離熱源(如排氣歧管、渦輪增壓器)以避免燃油過熱和潛在的危險(xiǎn),進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)燃油噴嘴的最高溫度不應(yīng)超過66°C,每超過這一溫度值6°C將使功率降低1%在燃油回油管道中不應(yīng)使用閥門,以避免損壞燃油過濾器?;赜凸軕?yīng)進(jìn)入箱的頂部。在發(fā)動(dòng)機(jī)、燃油管、油箱之間應(yīng)采用軟連接以隔離震動(dòng)。
③ 進(jìn)、回油管的直徑應(yīng)不小于發(fā)動(dòng)機(jī)上相對應(yīng)的接口大小。
④ 輔助油箱的安裝位置應(yīng)使油箱的最高油位低于發(fā)動(dòng)機(jī)噴油嘴的高度,以避免在停機(jī)時(shí)燃油向汽缸泄漏的可能。
⑤ 發(fā)動(dòng)機(jī)燃油的回油出口外部壓力不應(yīng)超過27kPa。
(4)發(fā)電機(jī)組底座油箱
康明斯在功率小于440kW的發(fā)電機(jī)組標(biāo)準(zhǔn)配置可供機(jī)組滿載運(yùn)行8小時(shí)的燃油箱,位于發(fā)電機(jī)組的底座之下,出廠已成套安裝完成。
(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(nèi)在的靜電火花可能引起的火災(zāi),無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(jī)組為同一接地。
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