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機房設計與設備安裝 |
建造柴油發(fā)電機房的參考建議和專業(yè)意見 |
導讀：康明斯柴油發(fā)電機在電力設備中占據(jù)著舉足輕重的作用，其安裝與設計更是保障后期運行的關鍵。建設發(fā)電機房應根據(jù)柴油發(fā)電機組的數(shù)量和功率大小，合理規(guī)劃機房空間，確保柴油發(fā)電機組的正常運轉和維護。康明斯公司根據(jù)以往的經(jīng)驗總結了一些建造發(fā)電機房需要考慮和注意的部分事項，給剛剛涉入的電氣行業(yè)設計人員一些參考。本文所列的機房選址、設備基礎及柴油發(fā)電機組各系統(tǒng)布局的設計要求若有不足之處，還需不斷的補充、完善，不斷的積累經(jīng)驗。
一、機房選址方法
首先發(fā)電機機房應避開主要出口通道；應考慮運輸、安裝、檢修方便；其次考慮儲油、運油方便；最后考慮水、煙污染問題等。發(fā)電機機房的典型布置如圖1所示，實景如圖2所示。
1、建筑外選址要求
（1）注意噪音對環(huán)境的影響：發(fā)電機房的位置應盡量遠離居民區(qū)，以減少發(fā)電機組噪聲及排放對居民的影響，機房應盡量在開闊場地上修建，以利于發(fā)電機組及附件的進出和通風散熱。
（2）盡量避開建筑物的主入口、正立面等部位，以免排煙、排風對其造成影響。
（3）宜靠近建筑物的變電所，這樣便于接線，減少電能損耗，也便于運行管理。
2、建筑內(nèi)選址要求
（1）要求建筑內(nèi)機房的空間應充分考慮發(fā)電機組及附件的體積，保證發(fā)電機組和附件有足夠的安裝空間。
（2）考慮到柴油發(fā)電機組的進風、排風、排煙等情況，根據(jù)《民用建筑電氣設計規(guī)范》的要求，機房最好設在首層。部分機房因空間及位置等因素受限，發(fā)電機設在地下室。由于地下室出入不宜、自然通風條件不良，機房設計帶來一系列不利因素，設計中要注意并處理好。
（3）不應設在四周無外墻的房間，為熱風管道和排煙管道導出室外創(chuàng)造條件。
（4）不應設在廁所、浴室或其它經(jīng)常積水場所的正下方和貼鄰。
（5）不應靠近防微振的房間。
3、其他考慮因素
一般柴油發(fā)電機房宜設置在用電負荷中心，這樣可以避免因線路過長而增加的電纜投資，以及為保證供電電壓質量而增加的投資。柴油發(fā)電機房位置的選擇還應考慮柴油發(fā)電機組運行過程中多方面因素：
（1）保證發(fā)電機組本身的運行環(huán)境，即發(fā)電機組運行中的通風、排風、排煙。這里我們僅考慮燃燒柴油作為燃料，因為就目前市場上大部分工程都是采用柴油作為燃料，燃料的供應及儲存也是機房設置需要考慮的因素。柴油發(fā)電機組在運行過程中，由于柴油的燃燒會產(chǎn)生大量的煙，同時柴發(fā)發(fā)電機組本身運行產(chǎn)生氣體和熱量，這些煙、氣和熱量不僅不利于柴發(fā)發(fā)電機組本身的運行，也給人活動的場所造成了環(huán)境污染。所以，柴油發(fā)電機機房選擇位置時需考慮能很好的將這些煙、氣和熱量排送到遠離室內(nèi)和人員進出口的位置，并同時能給機房引入新風，形成良好的散熱、通風環(huán)境。
（2）柴油發(fā)電機組運行時會振動并產(chǎn)生噪聲，這就要求機房在選址時考慮振動及噪聲對所在環(huán)境的影響，必要時應采取合理的減振及降噪的措施。綜合以上需要考慮的因素，一般條件允許時，可將柴發(fā)機房設于項目附近的室外，并背離出入口，人員密集的地方。當條件不允許時，現(xiàn)在許多項目也都設于地下層，通過有效的通風、排風、排煙以及減振、降噪等措施，也運行良好，并取得較好的經(jīng)濟效益。
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圖1 發(fā)電機房設備布置圖 |
圖2 康明斯柴油發(fā)電機組機房實景圖 |
二、設備底座基礎
1、基礎的承載力要求
基礎的質量應能承載基礎總值的2—5倍，對于高速發(fā)電機組可取較小值。
2、基礎的材料
基礎應用標號不低于450號混凝土并搗筑?；炷劣伤?、砂、碎石和水拌合后凝固而成，用6mm鋼筋網(wǎng)做鋼結構。混凝土所用的砂子要堅硬、潔凈，其所含的污泥粉末不能超過總質量的5%，最好的砂子為石英砂。石子也要潔凈，其大小約為5—10mm。砂子的粗細、石子的大小要搭配使用。
3、混凝土的配合比例
混泥土采用的容積配合比例（水泥：砂：石子）為：1：2：4或1：3：5或1：3：6。
4、基礎的尺寸
（1）康明斯柴油發(fā)電機組均為鋼制底盤并配置高性能減振器，如圖3所示。因此，發(fā)電機組的混凝土基礎無需預留地腳螺孔。
（2）基礎的長度和寬度，依據(jù)發(fā)電機組的外形的長、寬尺寸各擴放300mm左右。
（3）基礎的深度，即混凝土基礎的厚度（高度），一般以柴油機汽缸直徑的3—4倍進行概算，對于小型發(fā)電機組也常在在100—200mm之間確定。
（4）如圖4所示，基礎與地坪可以做成同一高度，也可以使基礎高于地坪50—100mm，基礎盡可能平整光滑，并預留排放槽，以便廢水污油等及時流走。
5、基礎的澆灌
（1）澆灌前應根據(jù)基礎的尺寸準備好模板及鋼筋結構網(wǎng)。
（2）基礎的基層要夯實，基坑無積水，基礎要一次搗筑完畢，在澆灌過程中間歇時間最多不超過2小時。
（3）基礎表面要水平、平整、養(yǎng)護一周后可進行安裝。
6、發(fā)電機組保護接地網(wǎng)
發(fā)電機組接地網(wǎng)，須單獨預埋，不能和其它設備共用同一接地網(wǎng)，接地網(wǎng)漏出地面扁鐵端頭部位須開￠10通孔。
7、管線預埋
（1）地溝開挖尺寸為：150mmx200mm（寬x深）。
（2）埋入地溝套管用3.5"PVC管，1"波紋軟管。
（3）各種交流動力線纜、直流線、信號線纜以及油管須分別配穿套管。
（4）鋪設穿好PVC套管的管線。
（5）回填地溝，要求壓實且平整。
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圖3 柴油發(fā)電機基座減震墊 |
圖4 柴油發(fā)電機組隔震層基礎圖 |
三、發(fā)電機房設備布局
1、機房通風冷卻系統(tǒng)
機房通風系統(tǒng)典型設計如圖5、圖6所示。柴油發(fā)電機組運行時，發(fā)電機組及排煙管道等部件都向機房內(nèi)散發(fā)熱量，使機房溫度升高，同時還會散發(fā)一些有毒氣體，發(fā)電機組運行還需要足夠的新鮮空氣，故機房需進行通風降溫。一般排風的作法是設置熱風通道，熱風通道與散熱器連在一起，連接處用軟接頭，熱空氣在發(fā)動機的一端排出，應將排風槽伸出建筑物外，以防任何熱空氣回流，因為如果這些熱空氣由冷卻系統(tǒng)引入機房，將會導致柴油發(fā)電機過熱，如被引入作為燃燒用，還將損耗功率。
一般出風口的面積最小應為散熱器面積的1.5倍。如機房設在首層，柴油發(fā)電機進風口位置盡可能緊靠新鮮空氣的進口端，這樣就可不必設進風槽，只需裝設進風百葉窗或裝有百葉窗的機房門即可，但進風面積必須滿足發(fā)電機組要求，一般應大于發(fā)電機組散熱器面積的18倍。
（1）平時通風系統(tǒng)
發(fā)電機房通風換氣用，就是一般10-15次換氣次數(shù)的通風量，可僅設排風機如果給排水有氣體滅火，這套系統(tǒng)還要承擔滅火完畢后的排風系統(tǒng)。
（2）工作進排風系統(tǒng)
柴油電機本身有個很大的排風管，這個是柴油發(fā)電機自帶的，配合提供一個風井就可以了，同時設計進風系統(tǒng)補充排風量和發(fā)電機組燃燒空氣量，設送風機。
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圖5 發(fā)電機房通風設計平面圖 |
圖6 發(fā)電機房通風設計立面圖 |
2、柴發(fā)供油系統(tǒng)
柴油發(fā)電機組運行需供應大量柴油，必須儲備一定的油量，對小型發(fā)電機組只需設油箱（供油系統(tǒng)如圖7所示），對大一點的發(fā)電機組應設置儲油間，如再大的發(fā)電機組還應在室外專設儲油設施（室外油庫如圖8所示）。
油箱（罐）最高油面不能比發(fā)電機組底座高出2.5m，否則應在中間加日用油箱；出油位要比油箱底高50mm，以免將沉淀物吸入發(fā)電機組；油箱底應加額外的盛油盤將溢出的油收集；油箱頂必須帶檢視口，以便檢修；送油管應為黑鐵管，不能用鍍鋅管，以免產(chǎn)生化學反應，損害發(fā)電機組；回油管油路到油箱必須保持在2.5m高度以下。
排煙消音系統(tǒng)排煙系統(tǒng)應盡可能布置的短平，但應滿足當?shù)匾?guī)劃、環(huán)保部門的規(guī)定，盡量少用彎頭及長徑型的彎頭。熱排煙因高速流動，使流線變得異常不穩(wěn)定，若其流向急轉變化，將使排煙系統(tǒng)的背壓加大，阻礙排煙效果，從而導致發(fā)電機組的功率損失，因此應盡可能的降低背壓。當條件要求增加排煙系統(tǒng)的長度大于9m時，則排煙管徑應加大。
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圖7 電控柴發(fā)發(fā)電機組供油系統(tǒng) |
圖8 室外直埋儲油罐結構圖
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3、柴發(fā)排煙系統(tǒng)安裝
從柴油發(fā)電機排煙總管排出的第一段管道必須包含一段柔性軟管或波紋管，排煙管的第二段應被支撐住，以容許柔性管走動時，不致于將承重施加于發(fā)電機的總管上。排煙管壁厚應大于3mm。當排煙管需要穿過墻壁時，應當配置套管或壁外套板，否則墻壁將會因過度受熱而出現(xiàn)裂縫，并有可能造成火災。排煙口應遠離建筑物進氣欄或門窗，設計成防雨型，在靠近柴油發(fā)電機的長排煙管處配置疏水點或泄水收集盤。
排煙管道上應設置排煙消音器，根據(jù)場所的不同選用不同的消音器，對噪音控制要求不高場所；管道頂端用共震或吸收式消音器，對控制噪音要求較高場所用住宅消音器，有易爆氣體場所用火花制動器式消音器。對于小型發(fā)電機組，當?shù)丨h(huán)保部門允許時，煙氣可直接排入大氣，對較大發(fā)電機組，當?shù)丨h(huán)保部門一般不允許煙氣直接排入大氣，還應設置消煙池。消煙池尺寸由發(fā)電機組大小決定，一般3～20m3。
4、照明系統(tǒng)設計
（1）照明需求分析：
根據(jù)發(fā)電機房的大小、用途和人流量等因素，確定機房內(nèi)不同區(qū)域的照明需求。例如，機房主要區(qū)域需要較亮的燈光，而走廊和輔助區(qū)域的照明可以較為柔和。
（2） 照明設備選擇：
選擇高效、耐用且符合安全標準的照明設備。LED燈具是當前最常用的選擇，其能耗較低且壽命較長。此外，還需考慮燈具的防塵、防水和防爆等特性，以適應機房環(huán)境。
（3） 照明布局設計：
合理設計照明布局，確保光線均勻分布且避免產(chǎn)生過多的陰影。同時，考慮減少反射和眩光，使發(fā)電機房的工作人員能夠舒適地工作。
（4） 照明控制系統(tǒng)：
采用智能化的照明控制系統(tǒng)，使用傳感器監(jiān)測發(fā)電機房內(nèi)光線狀況，并根據(jù)實際需求自動調節(jié)照明亮度。這樣不僅可以提高能源利用效率，還能延長照明設備的使用壽命。
總結：
柴油發(fā)電機組的設計是一個多專業(yè)、多部門密切配合才能完成的工作，電氣專業(yè)設計過程中，要了解發(fā)電機組本身特性，了解當?shù)丨h(huán)保、供電等部門的一些規(guī)定，要考慮各專業(yè)之間的配合，便于施工、運行管理及維護等。
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