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應(yīng)急、自備柴油發(fā)電機(jī)組選型及通風(fēng)量計(jì)算
發(fā)布時(shí)間:2023-10-15 21:23:18  ▏閱讀:

 

新聞主題

柴油發(fā)電機(jī)組選型設(shè)計(jì)與通風(fēng)量計(jì)算公式

 

摘要:供電電源是電氣系統(tǒng)中最為關(guān)鍵的一部分,電力網(wǎng)絡(luò)很難做到萬(wàn)無(wú)一失,人們?yōu)榱颂岣吖╇娍煽啃?,通常需要根?jù)負(fù)荷性質(zhì),選擇自備電源。自備電源根據(jù)使用目的不同,又分為應(yīng)急電源(如蓄電池組)和備用電源(如柴油發(fā)電機(jī)組)。應(yīng)急電源和備用電源都是獨(dú)立于主電源的,備用電源在遇到主電源時(shí)消失,在電源轉(zhuǎn)換時(shí)間上,要滿足用電負(fù)荷允許斷電時(shí)間要求,往往需要在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)對(duì)電力負(fù)荷起供電保障作用。應(yīng)急電源獨(dú)立于主電源和備用電源之外,保證電力負(fù)荷正常用電的設(shè)施,并且對(duì)電源轉(zhuǎn)換時(shí)間有嚴(yán)格的要求,持續(xù)供電時(shí)間往往要根據(jù)應(yīng)急設(shè)備的需要確定。

 

C90D5康明斯發(fā)電機(jī)組平面圖.png

C90D5康明斯發(fā)電機(jī)組平面圖

C90D5康明斯發(fā)電機(jī)組側(cè)面圖.png

C90D5康明斯發(fā)電機(jī)組側(cè)面圖

 

 

一、應(yīng)急或備用電源

 

      可作為應(yīng)急電源或備用電源的電源見(jiàn)表1。

1、術(shù)語(yǔ)定義

(1)應(yīng)急電源(安全設(shè)施電源):用作應(yīng)急供電系統(tǒng)組成部分的電源。

(2)應(yīng)急供電系統(tǒng)(安全設(shè)施供電系統(tǒng)):用來(lái)維持電氣設(shè)備和電氣裝置運(yùn)行的供電系統(tǒng),主要是為了人體和家畜的健康和安全,和/或?yàn)楸苊鈱?duì)環(huán)境或其他設(shè)備造成損失以符合國(guó)家規(guī)范要求。

(3)根據(jù)《供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》3.0.3:

      一級(jí)負(fù)荷中特別重要的負(fù)荷供電,除應(yīng)由雙重電源供電外,尚應(yīng)增設(shè)應(yīng)急電源,并嚴(yán)禁將其他負(fù)荷接入應(yīng)急供電系統(tǒng)。

      規(guī)范中明確要求設(shè)置應(yīng)急電源的條紋僅此一條,可認(rèn)為,一級(jí)負(fù)荷中特別重要負(fù)荷所用的第三電源,即為應(yīng)急電源。

2、應(yīng)急電源的形式

      根據(jù)《供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》3.0.4;表1中可作為應(yīng)急電源或備用電源的電源。

表1    可作為應(yīng)急電源或備用電源的電源

序號(hào)
電 源
1
供電網(wǎng)絡(luò)中獨(dú)立于正常電源的專用饋電線路
2
獨(dú)立于正常電源的柴油發(fā)電機(jī)組
3
蓄電池組
 

二、自備電源

 

      應(yīng)設(shè)置自備電源的用電單位見(jiàn)表2。符合下列條件之一時(shí),用戶宜設(shè)置自備電源:

1、需要設(shè)置自備電源作為一級(jí)負(fù)荷中的特別重要負(fù)荷的應(yīng)急電源或第二電源不能滿足一級(jí)負(fù)荷的條件時(shí)。

2、設(shè)置自備電源比從電力系統(tǒng)取得第二電源經(jīng)濟(jì)合理時(shí)。

3、有常年穩(wěn)定余熱、壓差、廢棄物可供發(fā)電,技術(shù)可靠、經(jīng)濟(jì)合理時(shí)。

4、所在地區(qū)偏僻,遠(yuǎn)離電力系統(tǒng),設(shè)置自備電源經(jīng)濟(jì)合理時(shí)。

5、有設(shè)置分布式電源的條件,能源利用效率高、經(jīng)濟(jì)合理時(shí)。

      另《民用建筑電氣設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》3.3.3條,當(dāng)符合下列條件之一時(shí),用電單位應(yīng)設(shè)置自備電源如表2中說(shuō)明。

表2    應(yīng)設(shè)置自備電源的用電單位

序號(hào)
用電單位
1
一級(jí)負(fù)荷中含有特別重要負(fù)荷
2
設(shè)置自備電源比從電力系統(tǒng)取得第二電源更經(jīng)濟(jì)合理,或第二電源不能滿足一級(jí)負(fù)荷要求的
3
當(dāng)雙重電源中的一路為冷備用,且不能滿足消防電源允許中斷供電時(shí)間要求的
4
建筑高度超過(guò)50m的公共建筑外部只有一回電源不能滿足用電要求的
 

三、柴發(fā)性能等級(jí)

 

      柴油發(fā)電機(jī)的性能等級(jí)分類見(jiàn)表3。通常,柴油發(fā)電機(jī)組可分為4個(gè)等級(jí),各個(gè)等級(jí)適用不同的負(fù)載。具體請(qǐng)參照表3中的規(guī)定。

表3    柴油發(fā)電機(jī)的性能等級(jí)分類

類別
負(fù)載要求
G1
連接的負(fù)載只規(guī)定基本的電壓和頻率參數(shù),適用于照明和簡(jiǎn)單的電氣負(fù)載
G2
電壓特性與電網(wǎng)類似,當(dāng)負(fù)載發(fā)生變化時(shí)允許暫時(shí)的然而是允許的電壓和頻率的偏差,適用于照明、水泵、風(fēng)機(jī)等
G3
連接的設(shè)備對(duì)發(fā)電機(jī)組的電壓、頻率和波形有嚴(yán)格要求,適用于電信負(fù)載和晶閘管控制的設(shè)備
G4
連接的設(shè)備對(duì)發(fā)電機(jī)組的電壓、頻率和波形有特別嚴(yán)格的要求,適用于數(shù)據(jù)處理設(shè)備和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)
 

四、柴發(fā)功率種類

 

      柴油發(fā)電機(jī)組功率種類見(jiàn)表4。根據(jù)國(guó)家有關(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定,柴油發(fā)電機(jī)組的功率主要有四種類型:持續(xù)功率、基本功率、限電功率和應(yīng)急備用功率。連續(xù)電源和基本電源每年的運(yùn)行時(shí)間都不受限制,前者常用于負(fù)荷穩(wěn)定、需要連續(xù)供電的場(chǎng)所,后者常用于負(fù)荷變化、需要連續(xù)供電的場(chǎng)所。限時(shí)工作功率和應(yīng)急備用工作功率的年工作時(shí)間都有限制,前者不超過(guò)500h,后者不超過(guò)200h。定時(shí)工作電源通常用于負(fù)荷穩(wěn)定但不需要長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)供電的場(chǎng)所,應(yīng)急備用電源一般用于市電供電較為可靠的場(chǎng)合,提供短時(shí)供電和緊急供電。

表4    柴油發(fā)電機(jī)組功率種類

類別
解 釋
持續(xù)功率
(COP)
在商定的運(yùn)行條件下,按照制造商的規(guī)定進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng),發(fā)電機(jī)組以恒定負(fù)荷持續(xù)運(yùn)行且每年運(yùn)行時(shí)數(shù)不受限制的最大功率
基本功率
(PRP)
在商定的運(yùn)行條件下,按照制造商的規(guī)定進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng),發(fā)電機(jī)組以可變負(fù)荷持續(xù)運(yùn)行且每年運(yùn)行時(shí)數(shù)不受限制的最大功率。24h運(yùn)行周期內(nèi)運(yùn)行的平均功率輸出(Ppp)應(yīng)不超過(guò)PRP的70%,除非與RIC發(fā)動(dòng)機(jī)制造商另有商定。在要求允許的平均功率輸出Ppp較規(guī)定值高的應(yīng)用場(chǎng)合,應(yīng)使用持續(xù)功率COP
限時(shí)運(yùn)行功
率(LTP)
在商定的運(yùn)行條件下,按照制造商的規(guī)定進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng),發(fā)電機(jī)組每年運(yùn)行時(shí)間可達(dá)500h的最大功率。按100%限時(shí)運(yùn)行功率,每年運(yùn)行的最長(zhǎng)時(shí)間為500h
應(yīng)急備用功
率(ESP)
在商定的運(yùn)行條件下,按照制造商的規(guī)定進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng),在市電中斷或在實(shí)驗(yàn)條件下,發(fā)電機(jī)組以可變負(fù)荷運(yùn)行且每年運(yùn)行時(shí)間可達(dá)200h的最大功率。24h運(yùn)行周期內(nèi)允許的平均功率輸出應(yīng)該不超過(guò)70%ESP,除非與制造商另有商定

 

 五、設(shè)備及機(jī)房通風(fēng)量計(jì)算公式

 

1、柴油機(jī)燃燒空氣量

Lr=60×n×i×t×k1×Vn

n——柴油機(jī)轉(zhuǎn)速;

I——柴油機(jī)汽缸數(shù)

t——柴油機(jī)沖程系數(shù)(四沖程柴油機(jī)的t值取為0.5)

K1——柴油機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的空氣流量系數(shù);四沖程非增壓柴油機(jī)k1=ηv;四沖程非增壓柴油機(jī)k2=(1.1~1.2)ηv;

ηv——汽缸吸氣效率;四沖程非增壓柴油機(jī),ηv=0.75~0.90(一般0.85);四沖程增壓柴油機(jī):η≈1.1;

Vn——柴油機(jī)每只汽缸的工作容積(m3)。

注:燃燒空氣量亦可從康明斯發(fā)電機(jī)組樣本資料上查詢。

2、柴油機(jī)排煙量計(jì)算

Lpy=0.785d2S(2n/Z)i

d——汽缸直徑,可從康明斯柴油機(jī)樣本查詢獲得相關(guān)數(shù)據(jù);

S——活塞行程,可從康明斯柴油機(jī)樣本查詢獲得相關(guān)數(shù)據(jù);

n——轉(zhuǎn)數(shù),可從康明斯柴油機(jī)樣本查詢獲得相關(guān)數(shù)據(jù);

Z——沖程數(shù),可從康明斯柴油機(jī)樣本查詢獲得相關(guān)數(shù)據(jù);

i——汽缸數(shù),可從康明斯柴油機(jī)樣本查詢獲得相關(guān)數(shù)據(jù)。

3、水冷機(jī)型進(jìn)風(fēng)量計(jì)算

    排除有害氣體低于允許濃度確定進(jìn)風(fēng)量:

Lj=Ne×q=10200 m3/h

Lj——水冷時(shí)排除有害氣體的進(jìn)風(fēng)量(m3/h);

Ne——柴油機(jī)的額定功率(km);

q——排除有害氣體的進(jìn)風(fēng)標(biāo)準(zhǔn)(m3/kw.h)。

注:對(duì)于排煙方式和增壓型柴油機(jī)的進(jìn)風(fēng)標(biāo)準(zhǔn):

(1)排煙管架空:13.6~20.4(m3/kw.h);

(2)排煙管沿地溝敷設(shè):27.2~34(m3/kw.h);

(3)增壓柴油及按增壓計(jì)算:實(shí)際設(shè)計(jì)可取經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)q≥20(m3/kw.h):

表1    柴油發(fā)電機(jī)房?jī)?nèi)有害氣體允許濃度

有害氣體名稱
最大允許濃度(mg/m3
CO
30
丙烯醛(敗酯醛)
0.3

表2     附屬房間的換氣量

附屬房間名稱
換氣次數(shù)
水庫(kù)(按貯滿水后空間計(jì)算)
1~2
貯油庫(kù)
5~6

4、風(fēng)冷機(jī)型余熱量計(jì)算

(1)柴油機(jī)散熱量

Q1=0.278×Ne×B×q×η1

Ne——柴油機(jī)的發(fā)電額定功率,kW;

B——柴油機(jī)的耗油率,kg/kWh,0.2~0.24,建議取0.23;

q——柴油機(jī)燃料熱值,可取41.87MJ/kg;

η1——柴油機(jī)工作時(shí)散向周?chē)諝獾臒崃肯禂?shù),%。

表3    柴油機(jī)工作時(shí)的散熱量系數(shù)η1

Ne
η1(%)
額定功率(kW)
額定馬力(HP)
<37
<50
6
37~74
50~100
5~5.5
74~220
100~300
4~4.5
>220
>300
3.5~4

(2)發(fā)電機(jī)的散熱量

Q2=P×(1/η2-1)

P——發(fā)電機(jī)的額定輸出功率;

η2——發(fā)電機(jī)的效率,通常為80%~94%。

(3)排煙管散熱量

Q3=[π(ty-tn)]/[(1/2λ)Ln(D/d)+(1/Dα)]

D——排煙管保溫外徑,m;

d——排煙管道外徑,m;

λ——保溫材料的導(dǎo)熱系數(shù),W/(m.℃),礦渣棉制品保溫一般為0.053W/(m.℃);

α——保溫管道外表面材料向四周空氣的放熱系數(shù),W/m2.℃,一般取11.63W/m2.℃;

ty——排煙管外壁面溫度,℃,一般取300~400℃;煙氣溫度一般為540;

tn——發(fā)電機(jī)房?jī)?nèi)的空氣溫度,℃,一般取35~40℃;

Ln——保溫排煙管在機(jī)房?jī)?nèi)架空敷設(shè)的長(zhǎng)度,m。

表4    排煙管保溫層厚度與導(dǎo)熱率

排煙管直徑
mm
保溫材料
保溫層厚度mm
保溫層熱導(dǎo)率/(W/m.℃)
ty=500℃
tn=35℃
ty=400℃
tn=35℃
ty=300℃
tn=35℃
50~800
玻璃纖維制品
50~90
0.065
0.058
0.05
50~800
蛭石制品
70~125
0.1448
0.1097
0.1035
50~800
硅藻土制品
75~130
0.1622
0.1477
0.1279
50~800
礦渣棉制品
55~90
0.0698
0.0576
0.0523
50~800
石棉灰
100~170
0.1814
0.1721
0.1628


(4)柴油機(jī)廢熱水熱量

Qf=1.5×10-4εNeKBqB

e——柴油機(jī)冷卻水含熱量占燃燒發(fā)熱量的百分比,柴油機(jī)滿負(fù)荷時(shí),e=25%~30%,一般取30%;

Kb——考慮散熱損失的安全系數(shù),一般取0.85。

(5)柴油機(jī)冷卻排熱量

Q4=0.278ηNeKBqB

η——柴油機(jī)汽缸冷卻水帶走的熱量占燃料發(fā)熱量的比例,一般取30%。

(6)風(fēng)冷機(jī)型余熱量總和

Q=(Q1+Q2)β+Q3+Q4

β——修正系數(shù)。

若將柴油機(jī)冷卻排熱量通過(guò)專用風(fēng)管直接排到室外,則余熱量大大減少,其公式如下:

Q=(Q1+Q2)β+Q3

注:對(duì)Q1+Q2的修正

當(dāng)柴油機(jī)工作地點(diǎn)的大氣壓不是標(biāo)準(zhǔn)大氣壓或相對(duì)濕度大、溫度高時(shí),柴油機(jī)的輸出功率會(huì)發(fā)生變化,需修正原修正系數(shù)β。

5、風(fēng)冷機(jī)型進(jìn)風(fēng)量計(jì)算

Lj=3600[Q/(tn-twCpρ]

Lj——發(fā)電機(jī)房進(jìn)風(fēng)量;

Q——余熱量總和,由以上計(jì)算得;

tw——室外夏季通風(fēng)計(jì)算溫度;

tn——室內(nèi)保持溫度;

Cp——空氣的比定壓熱容;

ρ——空氣密度。

6、排煙管直徑

dpy=√[Lpy/(60×0.785×ν)]×[(273+t)/(273+20)]

dpy——排煙管直徑;

ν——煙氣流速,支管20~25m/s,干管8~15m/s;

t——煙氣溫度,支管400℃,干管200℃。

表5    推薦用排煙管道內(nèi)徑尺寸(mm)

排煙出口尺寸
排煙管道長(zhǎng)度(m)
<6
6~12
12~18
18~24
50
50
63
76
76
76
76
89
100
100
89
89
100
100
100
100
100
127
150
150
127
127
150
150
200
150
150
150
200
200
200
200
200
254
254
254
254
254
305
305

注:排煙系統(tǒng)的總阻力:非增壓柴油機(jī)應(yīng)小于3kPa,增壓柴油機(jī)應(yīng)小于1kPa。

 

7、保溫層外表面溫度校核

t2=(qe/π×D×α)+tn

t2——保溫層外表面溫度,此溫度須<60℃;

tn——柴油發(fā)電機(jī)房空氣溫度;

qe——柴油發(fā)電機(jī)排煙管單位散熱量;

D——保溫層外徑;

α——保溫管道外表面材料向四周空氣的放熱系數(shù),一般取11.63W/m2.℃。

表6    排煙管保溫層厚度

排煙管外徑mm
排煙管外表面溫度℃
300
350
400
450
500
530
600
57~159
60
60
60
80
40/60
40/60
40/80
219~273
60
60
80
80
40/60
40/80
40/100
325~529
60
60
80
100
40/60
40/80
40/100

注:排煙管外表面溫度:≤450℃時(shí),采用一層巖棉氈保溫;外表面溫度:>450℃時(shí),保溫層采用兩層。接觸管壁的一層為硅酸鋁纖維氈,外面為巖棉氈,硅酸鋁纖維氈厚度如表中分子所示,巖棉氈厚度如分母所示。 

 

 


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