機房設計與設備安裝

柴油發(fā)電機房位置選擇、進(jìn)通風(fēng)設計和接地接零保護

 

摘要：在公共建筑中，用電設備的種類(lèi)和數量越多，在這些用電設備中，不僅有消防泵、噴淋泵等消防設備，也就是柴油發(fā)電機房是一個(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)所正常運轉及應急照明的需求。設計合理、安裝規范的機房將會(huì )進(jìn)一步提高系統的可靠性、易用性和安全性，柴油發(fā)電機組及其附屬設備的管理、維護、保養將更加便利。

 

一、發(fā)電機房選擇和布置

 

1、機房位置選擇

      考慮到發(fā)電機房的進(jìn)風(fēng)、排風(fēng)、排煙等情況，根據《民用建筑電氣設計規范》的要求，柴油發(fā)電機房最好設在首層。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外營(yíng)業(yè)，屬黃金地帶，并且首層會(huì )給周?chē)h(huán)境帶來(lái)一定的噪音，因此機房一般都設在地下室。

     由于地下室出入不宜、自然通風(fēng)條件不良，給機房設計帶來(lái)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(wú)墻的不要設置，這樣是不利于為熱風(fēng)管道和排煙管道導出室外創(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)對其造成影響；

（3）注意噪音對環(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(xiàn)，減少電能損耗，也便于運行管理。

（6）防微振的房間也是需要避免的。

（7）燃油需要單獨的隔間儲存，不要跟發(fā)電機組放一個(gè)房間。

2、機房的布置要點(diǎn)

      圖1和圖2分別給出了發(fā)電機房三維圖和布置方案，同時(shí)應滿(mǎn)足以下內容：

（1）柴油發(fā)電機房應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(kāi)。

（2）機房應有兩個(gè)出入口，其中一個(gè)出入口的大小應能滿(mǎn)足搬運機組的要求，門(mén)應該采用防火隔音門(mén)，并且向外開(kāi)。

（3）機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）機房?jì)仍O備的布置應滿(mǎn)足《民用建筑電氣設計規范》的要求，力求緊湊、保證安全及便于操作和維護。

 

 

圖1  柴發(fā)機房三維立體圖

圖2  柴油發(fā)電機房布置方案

 

二、進(jìn)排風(fēng)系統設計

 

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

1、新風(fēng)量

      維持室溫所需新風(fēng)量由下式計算：

C=0.078PT

 

式中：C——需要的新風(fēng)量（m³/s）

P——柴油機額定功率（kW）

T——機房溫升（°C）

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

 2、進(jìn)排風(fēng)面積

      機房的出風(fēng)口、進(jìn)風(fēng)口的面積應滿(mǎn)足下式要求：

S1≥1.5SS2≥1.8S

式中：S——柴油機散熱面積；

S1——出風(fēng)口面積；

S2——進(jìn)風(fēng)口面積；

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

 

三、排煙管道設計

 

      柴油發(fā)電機燃燒廢氣需經(jīng)排煙管道單獨引出地面排出，應盡量做到排煙管道長(cháng)度最短及方向改變次數最少，整個(gè)排煙系統的背壓應低于允許值，柴油機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)，當連接兩臺或兩臺以上機組是，排煙支管上宜裝設單向閥。

1、在設計排煙管道的時(shí)候盡量縮短煙管長(cháng)度，減少彎頭個(gè)數，減少消聲器阻力及煙管直徑。

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

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

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

5、機組不與火爐、鍋爐或者其他設備共用排煙管道。運行中設備排放的炭塵、冷凝物的堆積會(huì )對非運行機組造成損害，被動(dòng)驅動(dòng)的增壓器因缺乏潤滑將導致軸承故障。

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

7、排煙管應設置消聲器，其一級消聲器盡可能靠近發(fā)電機組。消聲器可降低發(fā)電機組運行時(shí)噪聲。

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

四、日用油箱間

 

      根據《民用建筑電氣設計規范》的規定按柴油發(fā)電機運行3-8小時(shí)設置燃油箱，而民用建筑防火規范要求更嚴格，應在機房?jì)仍O置專(zhuān)用的儲油間，內設日用油箱，其總存儲量不應超過(guò)8小時(shí)的需要量。

      日用油箱的容積計算公式：

V=G*γ/A/τ

 

式中：V——日用油箱容積（m³）；

G——柴油機燃油消耗量（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(mǎn)系數，一般取0.90；

T——供油時(shí)間，一般取3～8小時(shí)。

五、發(fā)電機組基礎

 

      基礎主要用于支撐柴油發(fā)電機組及底座的全部重量，底座位于基礎上，機組安裝在底座上，底座上一般都采取減震措施（如圖3所示）。若機房?jì)鹊孛娌荒軡M(mǎn)足承載力要求，則可采用混凝土基礎安裝，這是一種簡(jiǎn)單可靠、成本低廉的安裝方法。該混凝土基礎通常應高出普通地面約100~200mm（如圖4所示），使其形成一個(gè)基座。

      在澆注混凝土基礎平臺座時(shí)，應注意：

① 確?；炷粱A水平；

② 確?；A平臺有足夠的承載發(fā)電機組的能力。

③ 對基礎的要求

      通?；炷涟惭b基礎是一種可靠簡(jiǎn)便的安裝方式，建議用戶(hù)優(yōu)先采用。當澆注混凝土底座時(shí)，應確?；炷另斆嫦喈斊秸?、沒(méi)有任何損傷。建議用戶(hù)結合使用水平儀或類(lèi)似儀器進(jìn)行機組及排氣系統的安裝。

 

圖3  柴油發(fā)電機組混凝土基座制作

圖4  柴油發(fā)電機組地面基礎示意圖

 

六、發(fā)電機組接地

 

了確保人身安全和電力系統工作的需要，對發(fā)電機組接地有嚴格的要求。其接地方式有工作接地、保護接地和保護接零三種，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。

      對于中性點(diǎn)不接地的系統，當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；而對于中性點(diǎn)接地系統，觸電電壓就降到接近或等于相電壓。

（2）迅速切斷故障設備。

      對于中性點(diǎn)不接地的系統，當一相接地時(shí)，由于導線(xiàn)和地面存在電容和絕緣電阻，可以構成電流通路，接地電流很小，不足以使保護裝置動(dòng)作而切斷電源，不能確保人身安全。而對于中性點(diǎn)接地的系統，當一相接地后接地電流較大，保護裝置會(huì )迅速動(dòng)作，斷開(kāi)故障點(diǎn)。

（3）降低電氣設備對地的絕緣水平。

      在中性點(diǎn)不接地的系統中，當一相接地時(shí)，將會(huì )使另兩相得對地電壓升高到線(xiàn)電壓。而對于中性點(diǎn)接地的系統，當一相接地時(shí)，另兩相的對地電壓只接近于相電壓，故可降低電氣設備和輸電線(xiàn)路的絕緣水平。

2、保護接地

      保護接地常用于中性點(diǎn)不接地的低壓系統中，它的作用是當發(fā)電機某一繞組的絕緣結構已破壞使外殼帶電時(shí)，如果未接地，人體觸及外殼，相當于單相觸電，就可能發(fā)生觸電的危險。而如果采用了保護接地，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；遠大于接地電阻，通過(guò)人體的電流就很小，就不會(huì )發(fā)生觸電的危險。其接線(xiàn)圖如圖5所示。

3、保護接零

      保護接零常用于中性點(diǎn)接地的低壓系統中，它的作用是當發(fā)電機某一繞組的絕緣結構已破壞而與外殼相接時(shí)，由于采用保護接零，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)，也由于人體電阻遠大于線(xiàn)路電阻，通過(guò)人體的電流也很微小，不會(huì )發(fā)生觸電危險。其接線(xiàn)圖如圖6所示。

 

圖5  柴油發(fā)電機重復接地示意圖

圖6  柴油發(fā)電機正確接線(xiàn)圖（零線(xiàn)）

 

 

總結：

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

 

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