摘要：目前，靜音箱式柴油發(fā)電機(jī)組由于靈活性高，越來(lái)越受到客戶歡迎，特別是在一些石油資源豐富的國(guó)家。但已有發(fā)電機(jī)組功率大多在1000kW以下，價(jià)格昂貴，要組建相當(dāng)規(guī)模的電站，就需要較多數(shù)量的發(fā)電機(jī)組，使得采購(gòu)成本上升，運(yùn)用維護(hù)工程量巨大，越來(lái)越不適應(yīng)所在地區(qū)日益增加的用電需求。而要采用大型箱式發(fā)電機(jī)組，則集裝箱箱體安裝、快捷運(yùn)輸成為設(shè)計(jì)難點(diǎn)?？得魉构驹诒疚母鶕?jù)相關(guān)文獻(xiàn)的計(jì)算公式對(duì)柴發(fā)集裝箱設(shè)計(jì)及尺寸進(jìn)行論述，同時(shí)要求在設(shè)計(jì)時(shí)充分考慮了現(xiàn)場(chǎng)安裝的需要，盡可能使靜音集裝箱式柴發(fā)現(xiàn)場(chǎng)安裝簡(jiǎn)單方便。

 一、集裝箱柴發(fā)設(shè)計(jì)要求

      現(xiàn)有小功率箱式柴油發(fā)電機(jī)組是將柴油發(fā)電機(jī)組安裝在公共底座上，然后再整體安裝于標(biāo)準(zhǔn)集裝箱內(nèi)固定。公共底座結(jié)構(gòu)復(fù)雜、重量較大、制造成本高，大功率柴油發(fā)電機(jī)組因尺寸原因無(wú)法采用此結(jié)構(gòu)形式。為解決此問(wèn)題，必須采用全新結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使大功率箱式柴油發(fā)電機(jī)組集裝箱能夠具備良好的強(qiáng)度及剛性，從而確保柴油機(jī)的運(yùn)行安全。所有結(jié)構(gòu)應(yīng)能夠安裝于標(biāo)準(zhǔn)尺寸的集裝箱內(nèi)，同時(shí)箱體結(jié)構(gòu)便于安裝及檢修。

      40英尺開(kāi)頂高集裝箱內(nèi)布置有16V型柴油發(fā)電機(jī)組、電氣開(kāi)關(guān)柜、電氣控制柜、蓄電池組、充電機(jī)和變壓器。該箱在充分考慮了發(fā)電機(jī)組進(jìn)風(fēng)量的同時(shí)又能滿足防風(fēng)防沙要求；箱體上的排煙口和燃油、水管路的連接口均作防雨、防沙處理；箱體內(nèi)部采用相應(yīng)的消音降噪措施；箱頂安裝消音器，該部位由安裝接口支撐，確保該部位強(qiáng)度。

1、尺寸要求

      40英尺開(kāi)頂高集裝箱外形尺寸為標(biāo)準(zhǔn)集裝箱尺寸，其箱底盤及底側(cè)梁為全新設(shè)計(jì)，使其具有柴油發(fā)電機(jī)組公共底座的功能，箱底與地面之間安裝疊層橡膠減震器，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、重量輕，保證發(fā)電機(jī)組正常工作。柴油機(jī)、發(fā)電機(jī)通過(guò)螺栓聯(lián)接安裝于柴油機(jī)、電機(jī)的安裝座上，通過(guò)高彈聯(lián)軸器將柴油機(jī)與發(fā)電機(jī)連接。柴油機(jī)、電機(jī)安裝座與箱底盤及底側(cè)梁焊接為一整體，保證發(fā)電機(jī)組安裝后的箱體剛度。為方便電機(jī)安裝于安裝座上，在底側(cè)梁上開(kāi)4個(gè)工藝孔，方便電機(jī)螺栓的安裝與拆卸。

      根據(jù)發(fā)電機(jī)組尺寸確定選用40英尺高集裝箱標(biāo)準(zhǔn)，外形尺寸為12192mm×2438mm×2896mm。箱頂蓋為活頂蓋設(shè)計(jì)，方便發(fā)電機(jī)組各設(shè)備從箱上部吊裝安裝。根據(jù)柴油機(jī)、電機(jī)的重量與外形尺寸，通過(guò)計(jì)算確定底側(cè)梁及底盤的設(shè)計(jì)尺寸，并根據(jù)電機(jī)位置確定工藝孔的位置，完成設(shè)計(jì)、制造后，按IS01496-1《一般貨物用集裝箱-技術(shù)條件與試驗(yàn)方法》的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行試驗(yàn)。確保箱體能夠保證發(fā)電機(jī)組的正常工作。具體結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1和圖2。

2、重量要求

      發(fā)電機(jī)組在正常工作狀態(tài)下，箱內(nèi)安裝設(shè)備總重量為44.5t，因此底側(cè)梁采用工字梁結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)承載量大，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單并易于制造生產(chǎn)，制造成本低。經(jīng)強(qiáng)度及剛度計(jì)算，該結(jié)構(gòu)滿足箱式發(fā)電機(jī)組設(shè)計(jì)要求。

3、間隙要求

      根據(jù)柴油機(jī)、發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)尺寸，設(shè)計(jì)其安裝座，如圖3、提4所示。在滿足強(qiáng)度要求的前提下，進(jìn)行了輕量化優(yōu)化設(shè)計(jì)，使其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單并且方便柴油機(jī)與發(fā)電機(jī)的安裝與調(diào)試。

      柴油機(jī)安裝于40英尺開(kāi)頂高集裝箱內(nèi)，柴油機(jī)最高點(diǎn)與箱頂蓋的間隙為20mm，柴油機(jī)最低點(diǎn)與箱地板的間隙為18.5mm，充分利用了箱內(nèi)部空間尺寸，徹底解決了康明斯柴油發(fā)電機(jī)組不能安裝于標(biāo)準(zhǔn)集裝箱內(nèi)部的問(wèn)題。

4、檢修門要求

      為方便對(duì)發(fā)電機(jī)組進(jìn)行檢修，箱兩側(cè)開(kāi)有檢修門，并在箱兩側(cè)開(kāi)有發(fā)電機(jī)排風(fēng)口、集裝箱進(jìn)風(fēng)口、電纜出線口。電氣端為對(duì)開(kāi)大門，方便維修人員檢修設(shè)備，在大門上開(kāi)有小門，操作人員只需打開(kāi)小門，即可操作設(shè)備、記錄數(shù)據(jù)。輔助單元端有檢修門、油水系統(tǒng)輔助單元連接口、增壓器進(jìn)氣口。頂蓋上開(kāi)有集裝箱通風(fēng)口及柴油機(jī)氣缸蓋拆卸吊裝口，如需更換氣缸蓋，無(wú)需將整個(gè)頂蓋吊起更換，方便柴油機(jī)維修，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)省維修時(shí)間。

5、振動(dòng)測(cè)算

      疊層橡膠減震器安裝在箱式發(fā)電機(jī)組40英尺集裝箱底與地面之間，緩沖發(fā)電機(jī)組工作時(shí)對(duì)地面的沖擊，減少發(fā)電機(jī)組的振動(dòng)。

      柴油發(fā)電機(jī)組總質(zhì)量：m=46.6t=456680N，額定轉(zhuǎn)速：n=1500r/min，激振圓頻率：ω=94.2rad/s。

      根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)計(jì)算公式得出以下結(jié)果：

（1）頻率比 Z

      選取隔震系數(shù)η=0.09，則頻率比：[η取值范圍（0.25～0.01）最佳（0.11～0.04]

Z≥1/√η=1/√0.09=3.33

      選擇Z=4

（2）隔振器剛度 K'

      隔振器總剛度K

K=（1/Z²）mω²=（1/4²）×456680×94.2²=253275869.7（N/m）

      采用28個(gè)隔振器，對(duì)稱布置，1個(gè)隔振器剛度為：

K'=K/28=253275869.7/28=9045566.8（N/m）=9.05（kN/mm）

（3）阻尼比 ζ

      系統(tǒng)固有圓頻率ω。

ω_n=ω/Z=94.2/4=23.55（rad/s）

      設(shè)阻尼系數(shù)C=0.10[C取值范圍（0.09～0.15）]

      28個(gè)隔振器的阻尼系數(shù)為2.8

ζ=C/2ω_n=2.8/（2×23.55）=0.059

      減震系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、安裝及阻尼比見(jiàn)圖5~圖8，阻尼比ζ在0.05～0.20范圍內(nèi)，加速和停機(jī)造成的共振不會(huì)太大，隔震效果也不會(huì)降得很低。

① 阻尼系數(shù)C：表征阻尼大小的常數(shù)。

② 阻尼比ζ：指阻尼系數(shù)與臨界阻尼系數(shù)之比，表達(dá)結(jié)構(gòu)體標(biāo)準(zhǔn)化的阻尼大小。阻尼比也可以表述成耗損的振動(dòng)能量與總機(jī)械振動(dòng)能量的比值關(guān)系。

二、設(shè)備及附件安裝

1、發(fā)電機(jī)組的安裝

      發(fā)電機(jī)組定位前先把水泥基礎(chǔ)平臺(tái)上的雜物和坭土清理干凈；發(fā)電機(jī)組擺放的方向按現(xiàn)場(chǎng)的布局來(lái)定，盡量避開(kāi)發(fā)電機(jī)組排煙管排出的高溫廢氣直接吹到外置油箱，也要考慮操作的方便。發(fā)電機(jī)組在基礎(chǔ)臺(tái)上擺放居中，端正。用膨脹螺栓固定，固定后發(fā)電機(jī)組整體保持水平，端正(靠近方艙盡量與方艙平行)

2、外置油箱的安裝

      油箱在基礎(chǔ)臺(tái)上擺放居中，端正；注意擺放后油箱出油、回管接口側(cè)要與發(fā)電機(jī)組進(jìn)油口和回油管接口側(cè)相對(duì)；用膨脹螺栓固定，固定后油箱整體保持水平，端正(靠近發(fā)電機(jī)組盡量與發(fā)電機(jī)組平行)。

（1）油箱出油、回油管的連接

      金屬管件螺牙連接用密封膠及生料帶，防止漏油；出油、回油管必須套波紋管或PVC管；油管避免打結(jié)、扭曲及非自然折彎；球閥安裝要注意方向，開(kāi)閥時(shí)手柄應(yīng)向外；油管接頭安裝時(shí)要注意油管上的錐形頭要對(duì)應(yīng)接頭上“喇叭”口。

（2）發(fā)電機(jī)組上的油管連接

      油管連接前要先把發(fā)電機(jī)組上“OUT”“IN”兩個(gè)原裝的接口拆下?lián)Q上隨機(jī)配來(lái)的接頭；下圖所示：

（3）油水分離器安裝注意事項(xiàng)

      油水分離器安前要注意入口和出口，有些油水分離器的入口“IN”與油箱的出油口方向不對(duì)，遇到這情況時(shí)用小套筒板手把四個(gè)螺絲拆下，把油水分離器的安裝架換一個(gè)方向再把螺絲裝回?cái)Q緊；

3、ATS安裝

      ATS按安裝位置分室內(nèi)型和戶外型(防雨型)二種。一般室內(nèi)型是掛壁型安裝，而戶外型是落地式安裝，需筑制基礎(chǔ)平臺(tái)。

（1）為了安裝及維護(hù)操作方便，ATS柜可按柜體下沿距室內(nèi)地面1400mm(有設(shè)計(jì)圖紙就要按照設(shè)計(jì)圖紙的尺寸安裝)地方安裝，并與室內(nèi)地面平行。

（2）安裝后保證ATS柜的門能完全打開(kāi).

（3）安裝ATS柜的地方必須是防雨的，沒(méi)有水滴的落下.

（4）如果ATS上端是空調(diào)機(jī)，則要做防護(hù)措施.可在空調(diào)機(jī)下邊要加上滴水擋板.

（5）戶外型ATS在室內(nèi)掛壁安裝時(shí)要把ATS箱的底座拆開(kāi)不用；在方艙內(nèi)安裝是用拉釘固定。