機房設計與安裝

港口柴油發(fā)電機組預制艙的設計要求

 

摘要：針對港口環(huán)境具有粉塵梁大、海水鹽霧腐蝕性強烈、空氣濕度高等特點(diǎn)，和柴發(fā)安裝的空間位置局限等特點(diǎn)，在實(shí)際使用中，不但要滿(mǎn)足其環(huán)境的影響還需滿(mǎn)足檢修的要求，特別是能更換較大部件的需求。因此，柴油發(fā)電機組預制艙的設計原則是需要考慮安裝便利、結構緊湊、布局合理、檢修維護便利，可實(shí)現在高鹽霧多濕潤的港口環(huán)境，保證發(fā)電機組防護空間內氣流污染減少，為柴發(fā)的正常運行提供有效保證，同時(shí)滿(mǎn)足對其預制艙體簡(jiǎn)單部件的拆裝，降低整個(gè)發(fā)電機組的吊裝和安裝復雜程度，維護保養便利和降低其保養更換柴油發(fā)電機組配件費用成本。

 

一、預制艙式電站的特點(diǎn)

 

      柴油發(fā)電機組的集裝箱外罩一般使用英語(yǔ)縮略詞“PH”來(lái)表示，也就是“Power House”的縮寫(xiě)。中文可翻譯為“預制艙”或“預制艙”。預制艙式電站的優(yōu)勢具有減少土建施工量、建設周期短、可冬季施工、安裝方便、管理接口界面清晰、節約占地面積等優(yōu)點(diǎn)。

1、高度集成

      供電、靜音、防雨、配電、儲油、消防等多重功能。

2、成本縮減

       現場(chǎng)工程量劇減，大幅壓縮工程施工、協(xié)調、管理等實(shí)施成本。

3、壽命延長(cháng)

      完善的防腐工藝，保證40年不銹蝕，使用壽命50年以上。

4、靈活配置

      靈活配置柴油發(fā)電機組及布置方式；可選擇外觀(guān)設計，環(huán)境友好且易于安裝。

5、節省占地

      符合使用標準的前提下降低40%占地面積。

6、快捷安裝

      工廠(chǎng)內完成柴油發(fā)電機組安裝和初步調試，現場(chǎng)組裝與接線(xiàn)時(shí)間可壓縮到7天。

      集裝箱預制艙電站是集發(fā)電、輸電、配電功能于一體的設備，包括柴油發(fā)電機、電流電壓互感器、斷路器、隔離開(kāi)關(guān)、電抗器、避雷器、高低壓開(kāi)關(guān)柜、保險絲斷路器、智能中央控制設備和其他設備集成。整個(gè)預制艙艙體外部鋼板雙層設計，防火絕緣，密封性能好，施工建設周期短，質(zhì)量穩定，直接裝配完成運貨到現場(chǎng)。

 

圖1 組裝式港口柴油發(fā)電機組預制艙體結構

 

二、預制艙設計技術(shù)要點(diǎn)

 

1、發(fā)電站內的主體設備設計使用壽命要達到標準年限，關(guān)鍵艙體須高烈度防震，耐火防腐，可有效抵御地面沉陷，最短設計使用壽命不少于25年；

2、整個(gè)發(fā)電站體，艙體以及所有功能分區均做到外觀(guān)優(yōu)美，發(fā)電站內設備布局科學(xué)合理，緊湊有致，為后續擴建銜接創(chuàng )造了有利條件；

3、發(fā)電站的平面設計總圖要對包括地質(zhì)條件以及場(chǎng)地條件等在內的環(huán)境條件加以充分利用，建筑和設備布局要完全融入周邊環(huán)境，不得破壞區域景觀(guān)的整體性；

4、完全與所在地地質(zhì)，水文以及氣象條件相對應，能抵御各種極端氣候帶來(lái)的自然災害。如果發(fā)電站址所在地為高寒地帶，預制艙須具備良好的抗凍抗嚴寒天氣能力，降低艙體內部和外部的熱力傳導。如果發(fā)電站址選擇在沿海，為了應對高發(fā)的臺風(fēng)災害，預制艙要提高抗強風(fēng)能力；

5、預制艙設計要高度符合工廠(chǎng)化生產(chǎn)制造模式，包括電纜溝，防火墻以及圍墻等在內的配套設施的生產(chǎn)制造要按照裝配式建筑標準設計；

6、設計安裝向一體化模式靠攏，達到高度集成標準，為現場(chǎng)作業(yè)提供方便快捷，綠色環(huán)保，優(yōu)質(zhì)高效且安全穩定的環(huán)境條件；

7、預制艙內部設計要引入智能環(huán)境控制技術(shù)，把節能降耗理念體現到極致；

8、預制艙功能設計要確保保溫隔熱，內部的安全防護，照明，通風(fēng)以及消防設計一應俱全且完全達標；

9、艙體的主體結構設計要提前為后續的改擴建以及日常維護保養創(chuàng )造有利條件，運維管理實(shí)現高度智能化；

10、艙內設備要與四新技術(shù)高度融合，生產(chǎn)技術(shù)和工藝制造要實(shí)現體系化，要完全符合行業(yè)標準，把工程造價(jià)控制在最低限度，機械設備保證經(jīng)濟適用。

 

三、預制艙電站設計方案

 

1、底架的設計

      因為預制艙安裝在RTG的鞍梁上，鞍梁距離地面有一定的高度，在設計機座時(shí)，發(fā)電機組安裝的機座必須具有足夠的剛度。

      機座一般分為帶油箱底座和框架底座兩種。帶油箱底座的一般作為輔助油箱使用，要求滿(mǎn)足4-8h使用的油量?？蚣艿鬃鶟M(mǎn)足安裝發(fā)電機組及其附件的安裝剛度要求，還需增加底板集油槽，電纜過(guò)線(xiàn)孔等，個(gè)別常用框架底架還需在適當位置增開(kāi)進(jìn)風(fēng)口，以滿(mǎn)足箱體上的進(jìn)風(fēng)不足的問(wèn)題；機架除了具有較高的剛度外，還需要配置集油槽，油槽下部預留接口，通過(guò)管路和其他排污管路集中排放到距離地面的排污槽內，以方便機油集中排放。

      房體布置在懸空的橫梁上，必須防止油水和廢液漏出，發(fā)電機組下裝一個(gè)能容納機油和冷卻水的油水盤(pán)，油水盤(pán)的最低點(diǎn)裝有排放閥，管路或電纜不通過(guò)油水盤(pán)，動(dòng)力裝置下面有4根排放管引至離地1.4m處，這4根管分別為柴油機油底殼廢油排放管、柴油機水箱廢水排放管、主油箱排放管、機架底部油水盤(pán)的廢油水排放管，所有排放閥采用耐油閥。

2、進(jìn)風(fēng)的設計

      按照進(jìn)風(fēng)方式的不同，預制艙的結構通常有兩種方式：

（1）頂部進(jìn)風(fēng)方式：

       頂部加裝防雨進(jìn)風(fēng)箱如圖2所示，是目前預制艙上常采用的一種進(jìn)風(fēng)方式，發(fā)電機組工作時(shí)，空氣從進(jìn)風(fēng)罩的下方側面進(jìn)入，對使用在環(huán)境特別惡劣的場(chǎng)合時(shí)有很好的防護作用。在罩體進(jìn)風(fēng)口的內部敷設了防塵網(wǎng)，起到過(guò)濾風(fēng)沙和防蟲(chóng)的作用。

（2）側門(mén)上開(kāi)進(jìn)風(fēng)口的進(jìn)風(fēng)方式：

      在側門(mén)上設計進(jìn)風(fēng)口，如圖3所示，內部敷設了不銹防蟲(chóng)網(wǎng)，加裝了防水罩，由于機房的寬度設計一般要求較為緊湊，因此房體側門(mén)進(jìn)風(fēng)方式會(huì )限制發(fā)電機組的進(jìn)風(fēng)量；作為主要發(fā)電機組柴油發(fā)電機組，一般較少采用此類(lèi)進(jìn)風(fēng)方式，目前，預制艙常用第一種進(jìn)風(fēng)方式，即頂部進(jìn)風(fēng)，可以不受預制艙尺寸的限制。

 

圖2 柴油發(fā)電機預制艙結構圖

圖3 柴油發(fā)電機預制艙進(jìn)風(fēng)口的設計圖

 

3、出風(fēng)口設計

      預制艙出風(fēng)口因靠近輪胎吊的主梁，在直排風(fēng)的情況下，會(huì )造成部分空氣回流，影響柴油發(fā)電機組的性能，通常采用的方式是增加導風(fēng)罩，使熱風(fēng)向上排出，這樣既不影響排風(fēng)，也能順利地將熱風(fēng)向上導出，需要注意的是應在導風(fēng)罩下部增加排水孔，防止積水。還有一種排風(fēng)方式是在發(fā)電機組房體端部?jì)蓚葍阮A留空間，增加人字形導風(fēng)槽，使熱風(fēng)向兩側排出。在排風(fēng)口處加裝百葉窗，防止雨水進(jìn)入預制艙內，如圖4所示。

4、檢修平臺設計

（1）平臺、走道和梯子的布置便于維修人員攜帶工具和其他柴油發(fā)電機組安全抵達需要進(jìn)行檢查、維修和更換零部件的地方，其布置應有足夠的操作空間。

（2）柴油發(fā)電機組的控制屏及主開(kāi)關(guān)一般設計在發(fā)電機組的尾部（發(fā)電機后端），操作人員站立處設置固定平臺，下敷設格柵板，此平臺和爬梯相連通，機箱端部設置有透視窗，可以觀(guān)察控制儀表，方便操作人員觀(guān)察及操作。

（3）機房安裝在距離地面幾米的鞍梁上，輪胎吊需每天工作時(shí)使用，維護頻率較高，平時(shí)要從機房的周?chē)鷮Πl(fā)電機組進(jìn)行檢查，所以需要在房體兩側增加平臺，方便觀(guān)察、操作和維護發(fā)電機組，機房?jì)蓚鹊钠脚_需要增加柵格防護裝置，并增加防護欄桿，兩側平臺也稱(chēng)檢修平臺。內部靠近吊車(chē)一側的平臺，因內部工作空間（吊具工作區域內）限制，需要在輪胎吊工作時(shí)收起，為了確保操作安全，一般會(huì )在內側平臺加裝限位開(kāi)關(guān)，確保平臺收起后才能啟動(dòng)發(fā)電機組發(fā)電。

（4）輪胎吊外側平臺和兩端的過(guò)道一般可以采用固定式，固定過(guò)道和平臺多采用格柵板鋪地，保證安全的同時(shí)，還可以方便觀(guān)察機房下部情況，格柵板采用可拆方式固定。平臺寬度一般保證以一人通過(guò)為宜，保證＞550mm的凈空間。也有部分碼頭，要求外側的平臺也同時(shí)收起，做成活動(dòng)式平臺。平臺欄桿一般采用三檔式，依據欄桿標準的要求制作如圖5所示。

 

5、檢修門(mén)設計

      因發(fā)電機組固定在鞍梁上，預制艙門(mén)的設計原則應遵循：如遇發(fā)電機組損壞，在不將預制艙吊下的前提下可將發(fā)電機、發(fā)動(dòng)機、散熱器等分別從側向取出進(jìn)行各部件的修理。實(shí)際應用中，將門(mén)的立柱做成可拆卸式，門(mén)的鉸鏈做成可拆式鉸鏈，以方便發(fā)電機組大修和維護。還有部分項目采用消防用卷簾門(mén)的設計，方便開(kāi)關(guān)的同時(shí)，也滿(mǎn)足了方便檢修的需求。

      預制艙頂的設計應滿(mǎn)足排水的坡度；房頂及預制艙的四壁均不能漏水。在降噪處理方面，因為輪胎吊的使用是在戶(hù)外，用戶(hù)對噪聲的要求不高，滿(mǎn)足85dB（A）即可，通常采用的降噪方式是在預制艙的內壁敷設阻燃的吸音材料，排氣系統增加一些工業(yè)型消聲器，可以達到有效的消音處理，使發(fā)動(dòng)機噪聲不超過(guò)國家標準的有關(guān)規定。

 

圖4  柴油發(fā)電機預制艙排風(fēng)口的設計圖

圖5 柴油發(fā)電機預制艙檢修平臺

 

總結：

      隨著(zhù)國家綜合實(shí)力不斷上升，國家舉辦世界性活動(dòng)不斷增多、進(jìn)一步提高救災搶災能力、針對大型荒野作業(yè)及大型項目前期基礎建設，和平時(shí)期國防建設等等作業(yè)活動(dòng)提供應急電源及供電保障。原有設計變電站均為固定建造變電站，不可以移動(dòng)，即便北京奧運會(huì )期間應急保障電源也是建立的臨時(shí)保障電站，奧運會(huì )結束后全部吊裝移除或用在了別的項目，或保存起來(lái)作為電網(wǎng)備用原件，其資源浪費非常之大。

      為了能夠建立更加完善、便捷、節能的電力保障體系，特研發(fā)可以移動(dòng)便捷發(fā)電、送電系統。預制艙式發(fā)電站在項目建設中起到舉足輕重的作用，是項目研發(fā)與使用非常重要的一個(gè)環(huán)節。預制艙式發(fā)電站可以隨時(shí)開(kāi)往需要地點(diǎn)，非常短時(shí)間即可達到使用狀態(tài)，且活動(dòng)結束后可在非常短的時(shí)間進(jìn)行分離，開(kāi)往另外一處需要使用的地址，或進(jìn)入倉庫等待使用命令，大大的節省了安裝和拆除時(shí)間與成本，大大的降低了柴油發(fā)電機組使用損耗，避免了資源浪費，使得柴油發(fā)電機組隨時(shí)可以具備接受命令條件。大大減少了應急反映時(shí)間。預制艙一直放在車(chē)體上，隨時(shí)可以出發(fā)駛向需要的地址。在今后國家發(fā)展中：為大型重要活動(dòng)備用保障電源、抗災搶災、重要項目前期項目施工過(guò)程中均會(huì )發(fā)揮非常重要的作用,戰略意重大。未來(lái)在全國各省市、地區及全世界范圍內需求量及經(jīng)濟價(jià)值也非常的巨大。

 

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