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機房設計與設備安裝 |
標準柴油發(fā)電機房的建造考量因素 |
導讀：隨著(zhù)中國城市建設的高速發(fā)展，大型工程及重要的工程越來(lái)越多，這些工程項目對于電源可靠性的要求非常高。特別是在一些一、二線(xiàn)城市，市電供應不能滿(mǎn)足規范中供電條件的要求，故需要設置柴油發(fā)電機組作為備用電源。通過(guò)康明斯公司客戶(hù)的實(shí)際詢(xún)問(wèn)情況，很多用戶(hù)在進(jìn)行柴油發(fā)電機組的設計時(shí)，難點(diǎn)不在于發(fā)電機組功率的計算選型，而是怎樣合理地選擇發(fā)電機組的位置，配合土建進(jìn)行土建條件的預留。這是很多項目工程師較頭疼或處理不好的問(wèn)題，因此，康明斯公司覺(jué)得非常有必要來(lái)分析這一問(wèn)題，結合工程實(shí)例總結出了以下這些內容供大家參考。
柴油發(fā)電機房?jì)戎饕O備有柴油發(fā)電機組、控制屏、操作臺、電力及照明配電箱、啟動(dòng)蓄電池、燃油供給和冷卻、進(jìn)排風(fēng)系統以及維護檢修設備等，機房的布置要根據發(fā)電機組容量大小和臺數而定。小容量發(fā)電機組一般機電一體，不用設控制室。發(fā)電機組容量較大，可把機房和控制室分開(kāi)布置，有利于改善工作條件。機房布置方式及各部位有關(guān)最小尺寸，是根據發(fā)電機組運行維護、輔助設備布置、進(jìn)排風(fēng)以及施工安裝等需要，并結合目前封閉式自循環(huán)水冷卻方式的應急型發(fā)電機組的外廓尺寸提出的。
1、排氣管排煙通道設計
柴油發(fā)電機房的排煙在機房設計中特別重要，會(huì )直接影響康明斯柴油發(fā)電機發(fā)電機組的運行。機房設置在高層建筑物內時(shí)，機房?jì)葢凶銐虻男嘛L(fēng)進(jìn)口及合理的排煙道位置。機房排煙應避開(kāi)居民敏感區，排煙口宜內置排煙道至屋頂。當排煙口設置在裙房屋頂時(shí)，宜將煙氣處理后再行排放。
（1）柴油發(fā)電機的排煙管應單獨引至排煙道，宜架空敷設，也可敷設在地溝中。
（2）排煙管彎頭不宜過(guò)多，并應能自由位移，應在排煙管最低點(diǎn)裝排污閥。
（3）機房?jì)鹊呐艧煿懿捎眉芸辗笤O時(shí)，室內部分應敷設隔熱保護層；
（4）為減少反壓力，排氣管應設計得越短越好，如必須彎曲，至少是管內徑的1.5倍；
（5）當排煙管較長(cháng)時(shí)，應采用自然補償段，并加大排煙管直徑；
（6）當無(wú)條件設置自然補償段時(shí)，應裝設補償器；
（7）排煙管穿墻應加保護套，伸出屋面時(shí)，出口端應加防雨帽；
（8）當管子穿墻時(shí)，必須有套管來(lái)減震，并讓易燃物質(zhì)遠離發(fā)熱管道；
非增壓柴油發(fā)電機應在排煙管裝設消聲器，兩臺柴油發(fā)電機不應共用一個(gè)消聲器，消聲器應單獨固定。
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消聲器安裝圖 |
2、通風(fēng)系統設計
柴油發(fā)電機房的進(jìn)風(fēng)為自然進(jìn)風(fēng)的方式。進(jìn)風(fēng)口與出風(fēng)口宜分別布置在發(fā)電機組的兩端，以免形成氣流短路，影響散熱效果。
（1）排放量計算公式
對于水冷閉式循環(huán)冷卻的發(fā)電機組，確定進(jìn)、排風(fēng)井的面積，首先要確定進(jìn)、排風(fēng)量，其中排風(fēng)量排即為維持機房溫度所需的風(fēng)量，而進(jìn)風(fēng)量進(jìn)等于排風(fēng)量排和燃燒所需空氣量燃燒之和。按照全面通風(fēng)的公式，計算維持機房室內溫度所需的風(fēng)量：
G排 = Q / 0.377×（tp-tj）
式中∶G排——排風(fēng)量，m³/h；
Q——機房?jì)劝l(fā)熱量（對于開(kāi)式機組，Q為柴油機、發(fā)電機和排煙管的散熱量之和；對于閉式機組，Q為柴油機汽缸冷卻水管和排煙管的散熱量之和），kW；
tp ——排風(fēng)溫度，℃；
tj——進(jìn)風(fēng)溫度，℃。
根據式（1），可以根據項目所在地的夏季室外通風(fēng)溫度確定，實(shí)際上包含了柴油發(fā)電機組散熱排風(fēng)溫度和機房環(huán)境排風(fēng)溫度兩個(gè)值，而Q也包含了柴油發(fā)電機組排風(fēng)帶走的熱量和散發(fā)到機房室內需要排風(fēng)機帶走的熱量?jì)蓚€(gè)值，實(shí)際上要想準確確定上述各個(gè)參數是很難的。
（2）進(jìn)風(fēng)量計算公式
在工程設計中建議采用實(shí)操性較強的方式確定風(fēng)量：將排風(fēng)量排拆分為柴油發(fā)電機組本身的散熱通風(fēng)量柴發(fā)排，此部分根據廠(chǎng)家樣本取值，而機房排風(fēng)量機房排可以參考GB50041-2020《鍋爐房設計標準》的要求，地下室柴油發(fā)電機房的通風(fēng)換氣量按照不小于12次/小時(shí)設計，將這兩部分的和值確定為排風(fēng)量排；而進(jìn)風(fēng)量可以根據燃燒量7m³/kWh的發(fā)電機組額定功率計算或根據廠(chǎng)家樣本選取，則可以根據式（2）確定風(fēng)井面積：
S = G / 3600 · V
式中∶S——風(fēng)井面積，m²；
G——進(jìn)風(fēng)量或排風(fēng)量，m³/h；
V——風(fēng)井流速，m/s。
V 的取值沒(méi)有明確的規范規定，只有經(jīng)驗數據，一般來(lái)說(shuō)，柴油發(fā)電機房采用自然進(jìn)風(fēng)方式時(shí)，進(jìn)風(fēng)風(fēng)井的風(fēng)速宜取3~5 m/s，排風(fēng)風(fēng)井的風(fēng)速宜取4~6 m/s，如果風(fēng)速取值過(guò)大，對自然進(jìn)風(fēng)不利，室內容易形成過(guò)度負壓，影響發(fā)電機組運行；如果風(fēng)速取值過(guò)小，則土建專(zhuān)業(yè)在預留風(fēng)井時(shí)會(huì )有很大的難度。
同時(shí)校核排風(fēng)口的面積不宜小于柴油發(fā)電機組散熱器面積的1.5倍，進(jìn)風(fēng)口面積不宜小于發(fā)電機組散熱器面積的1.6倍，室外百葉按照遮擋系數0.6折算，加大百葉面積。如果受限于土建條件，風(fēng)井風(fēng)速超過(guò)上述推薦值，則需要提資暖通專(zhuān)業(yè)，考慮采用機械進(jìn)風(fēng)方式。
根據上述公式，選取常用規格柴油發(fā)電機組型號，并參考某廠(chǎng)家樣本數據，計算進(jìn)風(fēng)井、排風(fēng)井面積數據。
3、儲油設施的設置
（1）當燃油來(lái)源及運輸不便時(shí)，宜在建筑物主體外設置40～64h耗油量的儲油設施；
（2）機房?jì)葢O置儲油間，其總儲存量不應超過(guò)8.0小時(shí)的燃油量，并采取相應的防火措施；
（3）儲油間應采用防火墻與發(fā)電機間隔開(kāi)；
（4）當必須在防火墻上開(kāi)門(mén)時(shí)，應設置能自行關(guān)閉的甲級防火門(mén)；
（5）超過(guò)500L時(shí)，消防部門(mén)要求單獨設置房間，將儲油間與機房隔開(kāi)。
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儲油間的日用油箱接管示意圖 |
4、發(fā)電機組中性點(diǎn)接地應符合下列要求：
（1）只有單臺發(fā)電機組時(shí)，發(fā)電機中性點(diǎn)直接接地，發(fā)電機組的接地形式與低壓配電系統接地形式一致；
（2）當兩臺發(fā)電機組并列運行時(shí)，發(fā)電機組的中性點(diǎn)應經(jīng)刀開(kāi)關(guān)接地；當兩臺發(fā)電機組的中性導體存在環(huán)流時(shí)，應只將其中一臺發(fā)電機的中性點(diǎn)接地；
（3）當兩臺發(fā)電機組并列運行時(shí)，兩臺發(fā)電機組的中性點(diǎn)可經(jīng)限流電抗器接地；
（4）采用電抗器限制中性導體環(huán)流時(shí)，電抗器的額定電流可按發(fā)電機額定電流的25％選擇。
（5）發(fā)電機中性導體上的接地刀開(kāi)關(guān)，可根據發(fā)電機允許的不對稱(chēng)負荷電流及中性導體上可能出現的零序電流選擇。
總的來(lái)說(shuō)，由于每個(gè)建筑個(gè)體情況不同，柴油發(fā)電機的機房設置要切合建筑的實(shí)際。以上康明斯公司介紹的只是幾種常見(jiàn)的做法，在具體工程設計中，設計師應開(kāi)拓思路，特別是在對土建條件要求的處理上，需要與建筑師進(jìn)行充分的溝通與探討，找出最佳的解決方案。
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