機(jī)房設(shè)計與設(shè)備安裝

建造柴油發(fā)電機(jī)房的參考建議和專業(yè)意見

 

導(dǎo)讀：康明斯柴油發(fā)電機(jī)在電力設(shè)備中占據(jù)著舉足輕重的作用，其安裝與設(shè)計更是保障后期運行的關(guān)鍵。建設(shè)發(fā)電機(jī)房應(yīng)根據(jù)柴油發(fā)電機(jī)組的數(shù)量和功率大小，合理規(guī)劃機(jī)房空間，確保柴油發(fā)電機(jī)組的正常運轉(zhuǎn)和維護(hù)?？得魉构靖鶕?jù)以往的經(jīng)驗總結(jié)了一些建造發(fā)電機(jī)房需要考慮和注意的部分事項，給剛剛涉入的電氣行業(yè)設(shè)計人員一些參考。本文所列的機(jī)房選址、設(shè)備基礎(chǔ)及柴油發(fā)電機(jī)組各系統(tǒng)布局的設(shè)計要求若有不足之處，還需不斷的補充、完善，不斷的積累經(jīng)驗。

 

一、機(jī)房選址方法

 

      首先發(fā)電機(jī)機(jī)房應(yīng)避開主要出口通道；應(yīng)考慮運輸、安裝、檢修方便；其次考慮儲油、運油方便；最后考慮水、煙污染問題等。發(fā)電機(jī)機(jī)房的典型布置如圖1所示，實景如圖2所示。

1、建筑外選址要求

（1）注意噪音對環(huán)境的影響：發(fā)電機(jī)房的位置應(yīng)盡量遠(yuǎn)離居民區(qū)，以減少發(fā)電機(jī)組噪聲及排放對居民的影響，機(jī)房應(yīng)盡量在開闊場地上修建，以利于發(fā)電機(jī)組及附件的進(jìn)出和通風(fēng)散熱。

（2）盡量避開建筑物的主入口、正立面等部位，以免排煙、排風(fēng)對其造成影響。

（3）宜靠近建筑物的變電所，這樣便于接線，減少電能損耗，也便于運行管理。

2、建筑內(nèi)選址要求

（1）要求建筑內(nèi)機(jī)房的空間應(yīng)充分考慮發(fā)電機(jī)組及附件的體積，保證發(fā)電機(jī)組和附件有足夠的安裝空間。

（2）考慮到柴油發(fā)電機(jī)組的進(jìn)風(fēng)、排風(fēng)、排煙等情況，根據(jù)《民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范》的要求，機(jī)房最好設(shè)在首層。部分機(jī)房因空間及位置等因素受限，發(fā)電機(jī)設(shè)在地下室。由于地下室出入不宜、自然通風(fēng)條件不良，機(jī)房設(shè)計帶來一系列不利因素，設(shè)計中要注意并處理好。

（3）不應(yīng)設(shè)在四周無外墻的房間，為熱風(fēng)管道和排煙管道導(dǎo)出室外創(chuàng)造條件。

（4）不應(yīng)設(shè)在廁所、浴室或其它經(jīng)常積水場所的正下方和貼鄰。

（5）不應(yīng)靠近防微振的房間。

3、其他考慮因素

      一般柴油發(fā)電機(jī)房宜設(shè)置在用電負(fù)荷中心，這樣可以避免因線路過長而增加的電纜投資，以及為保證供電電壓質(zhì)量而增加的投資。柴油發(fā)電機(jī)房位置的選擇還應(yīng)考慮柴油發(fā)電機(jī)組運行過程中多方面因素：

（1）保證發(fā)電機(jī)組本身的運行環(huán)境，即發(fā)電機(jī)組運行中的通風(fēng)、排風(fēng)、排煙。這里我們僅考慮燃燒柴油作為燃料，因為就目前市場上大部分工程都是采用柴油作為燃料，燃料的供應(yīng)及儲存也是機(jī)房設(shè)置需要考慮的因素。柴油發(fā)電機(jī)組在運行過程中，由于柴油的燃燒會產(chǎn)生大量的煙，同時柴發(fā)發(fā)電機(jī)組本身運行產(chǎn)生氣體和熱量，這些煙、氣和熱量不僅不利于柴發(fā)發(fā)電機(jī)組本身的運行，也給人活動的場所造成了環(huán)境污染。所以，柴油發(fā)電機(jī)機(jī)房選擇位置時需考慮能很好的將這些煙、氣和熱量排送到遠(yuǎn)離室內(nèi)和人員進(jìn)出口的位置，并同時能給機(jī)房引入新風(fēng)，形成良好的散熱、通風(fēng)環(huán)境。

（2）柴油發(fā)電機(jī)組運行時會振動并產(chǎn)生噪聲，這就要求機(jī)房在選址時考慮振動及噪聲對所在環(huán)境的影響，必要時應(yīng)采取合理的減振及降噪的措施。綜合以上需要考慮的因素，一般條件允許時，可將柴發(fā)機(jī)房設(shè)于項目附近的室外，并背離出入口，人員密集的地方。當(dāng)條件不允許時，現(xiàn)在許多項目也都設(shè)于地下層，通過有效的通風(fēng)、排風(fēng)、排煙以及減振、降噪等措施，也運行良好，并取得較好的經(jīng)濟(jì)效益。

 

圖1  發(fā)電機(jī)房設(shè)備布置圖

圖2  康明斯柴油發(fā)電機(jī)組機(jī)房實景圖

 

二、設(shè)備底座基礎(chǔ)

 

1、基礎(chǔ)的承載力要求

      基礎(chǔ)的質(zhì)量應(yīng)能承載基礎(chǔ)總值的2—5倍，對于高速發(fā)電機(jī)組可取較小值。

2、基礎(chǔ)的材料

      基礎(chǔ)應(yīng)用標(biāo)號不低于450號混凝土并搗筑?；炷劣伤?、砂、碎石和水拌合后凝固而成，用6mm鋼筋網(wǎng)做鋼結(jié)構(gòu)?；炷了玫纳白右獔杂?、潔凈，其所含的污泥粉末不能超過總質(zhì)量的5%，最好的砂子為石英砂。石子也要潔凈，其大小約為5—10mm。砂子的粗細(xì)、石子的大小要搭配使用。

3、混凝土的配合比例

      混泥土采用的容積配合比例（水泥：砂：石子）為：1：2：4或1：3：5或1：3：6。

4、基礎(chǔ)的尺寸

（1）康明斯柴油發(fā)電機(jī)組均為鋼制底盤并配置高性能減振器，如圖3所示。因此，發(fā)電機(jī)組的混凝土基礎(chǔ)無需預(yù)留地腳螺孔。

（2）基礎(chǔ)的長度和寬度，依據(jù)發(fā)電機(jī)組的外形的長、寬尺寸各擴(kuò)放300mm左右。

（3）基礎(chǔ)的深度，即混凝土基礎(chǔ)的厚度（高度），一般以柴油機(jī)汽缸直徑的3—4倍進(jìn)行概算，對于小型發(fā)電機(jī)組也常在在100—200mm之間確定。

（4）如圖4所示，基礎(chǔ)與地坪可以做成同一高度，也可以使基礎(chǔ)高于地坪50—100mm，基礎(chǔ)盡可能平整光滑，并預(yù)留排放槽，以便廢水污油等及時流走。

5、基礎(chǔ)的澆灌

（1）澆灌前應(yīng)根據(jù)基礎(chǔ)的尺寸準(zhǔn)備好模板及鋼筋結(jié)構(gòu)網(wǎng)。

（2）基礎(chǔ)的基層要夯實，基坑無積水，基礎(chǔ)要一次搗筑完畢，在澆灌過程中間歇時間最多不超過2小時。

（3）基礎(chǔ)表面要水平、平整、養(yǎng)護(hù)一周后可進(jìn)行安裝。

6、發(fā)電機(jī)組保護(hù)接地網(wǎng)

      發(fā)電機(jī)組接地網(wǎng)，須單獨預(yù)埋，不能和其它設(shè)備共用同一接地網(wǎng)，接地網(wǎng)漏出地面扁鐵端頭部位須開￠10通孔。

7、管線預(yù)埋

（1）地溝開挖尺寸為：150mmx200mm（寬x深）。

（2）埋入地溝套管用3.5"PVC管，1"波紋軟管。

（3）各種交流動力線纜、直流線、信號線纜以及油管須分別配穿套管。

（4）鋪設(shè)穿好PVC套管的管線。

（5）回填地溝，要求壓實且平整。

 

圖3  柴油發(fā)電機(jī)基座減震墊

圖4  柴油發(fā)電機(jī)組隔震層基礎(chǔ)圖

 

三、發(fā)電機(jī)房設(shè)備布局

 

1、機(jī)房通風(fēng)冷卻系統(tǒng)

      機(jī)房通風(fēng)系統(tǒng)典型設(shè)計如圖5、圖6所示。柴油發(fā)電機(jī)組運行時，發(fā)電機(jī)組及排煙管道等部件都向機(jī)房內(nèi)散發(fā)熱量，使機(jī)房溫度升高，同時還會散發(fā)一些有毒氣體，發(fā)電機(jī)組運行還需要足夠的新鮮空氣，故機(jī)房需進(jìn)行通風(fēng)降溫。一般排風(fēng)的作法是設(shè)置熱風(fēng)通道，熱風(fēng)通道與散熱器連在一起，連接處用軟接頭，熱空氣在發(fā)動機(jī)的一端排出，應(yīng)將排風(fēng)槽伸出建筑物外，以防任何熱空氣回流，因為如果這些熱空氣由冷卻系統(tǒng)引入機(jī)房，將會導(dǎo)致柴油發(fā)電機(jī)過熱，如被引入作為燃燒用，還將損耗功率。

      一般出風(fēng)口的面積最小應(yīng)為散熱器面積的1.5倍。如機(jī)房設(shè)在首層，柴油發(fā)電機(jī)進(jìn)風(fēng)口位置盡可能緊靠新鮮空氣的進(jìn)口端，這樣就可不必設(shè)進(jìn)風(fēng)槽，只需裝設(shè)進(jìn)風(fēng)百葉窗或裝有百葉窗的機(jī)房門即可，但進(jìn)風(fēng)面積必須滿足發(fā)電機(jī)組要求，一般應(yīng)大于發(fā)電機(jī)組散熱器面積的18倍。

（1）平時通風(fēng)系統(tǒng)

      發(fā)電機(jī)房通風(fēng)換氣用，就是一般10-15次換氣次數(shù)的通風(fēng)量，可僅設(shè)排風(fēng)機(jī)如果給排水有氣體滅火，這套系統(tǒng)還要承擔(dān)滅火完畢后的排風(fēng)系統(tǒng)。

（2）工作進(jìn)排風(fēng)系統(tǒng)

      柴油電機(jī)本身有個很大的排風(fēng)管，這個是柴油發(fā)電機(jī)自帶的，配合提供一個風(fēng)井就可以了，同時設(shè)計進(jìn)風(fēng)系統(tǒng)補充排風(fēng)量和發(fā)電機(jī)組燃燒空氣量，設(shè)送風(fēng)機(jī)。

 

圖5  發(fā)電機(jī)房通風(fēng)設(shè)計平面圖

圖6  發(fā)電機(jī)房通風(fēng)設(shè)計立面圖

 

2、柴發(fā)供油系統(tǒng)

      柴油發(fā)電機(jī)組運行需供應(yīng)大量柴油，必須儲備一定的油量，對小型發(fā)電機(jī)組只需設(shè)油箱（供油系統(tǒng)如圖7所示），對大一點的發(fā)電機(jī)組應(yīng)設(shè)置儲油間，如再大的發(fā)電機(jī)組還應(yīng)在室外專設(shè)儲油設(shè)施（室外油庫如圖8所示）。

      油箱（罐）最高油面不能比發(fā)電機(jī)組底座高出2.5m，否則應(yīng)在中間加日用油箱；出油位要比油箱底高50mm，以免將沉淀物吸入發(fā)電機(jī)組；油箱底應(yīng)加額外的盛油盤將溢出的油收集；油箱頂必須帶檢視口，以便檢修；送油管應(yīng)為黑鐵管，不能用鍍鋅管，以免產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，損害發(fā)電機(jī)組；回油管油路到油箱必須保持在2.5m高度以下。

      排煙消音系統(tǒng)排煙系統(tǒng)應(yīng)盡可能布置的短平，但應(yīng)滿足當(dāng)?shù)匾?guī)劃、環(huán)保部門的規(guī)定，盡量少用彎頭及長徑型的彎頭。熱排煙因高速流動，使流線變得異常不穩(wěn)定，若其流向急轉(zhuǎn)變化，將使排煙系統(tǒng)的背壓加大，阻礙排煙效果，從而導(dǎo)致發(fā)電機(jī)組的功率損失，因此應(yīng)盡可能的降低背壓。當(dāng)條件要求增加排煙系統(tǒng)的長度大于9m時，則排煙管徑應(yīng)加大。

 

圖7  電控柴發(fā)發(fā)電機(jī)組供油系統(tǒng)

圖8  室外直埋儲油罐結(jié)構(gòu)圖

 

3、柴發(fā)排煙系統(tǒng)安裝

      從柴油發(fā)電機(jī)排煙總管排出的第一段管道必須包含一段柔性軟管或波紋管，排煙管的第二段應(yīng)被支撐住，以容許柔性管走動時，不致于將承重施加于發(fā)電機(jī)的總管上。排煙管壁厚應(yīng)大于3mm。當(dāng)排煙管需要穿過墻壁時，應(yīng)當(dāng)配置套管或壁外套板，否則墻壁將會因過度受熱而出現(xiàn)裂縫，并有可能造成火災(zāi)。排煙口應(yīng)遠(yuǎn)離建筑物進(jìn)氣欄或門窗，設(shè)計成防雨型，在靠近柴油發(fā)電機(jī)的長排煙管處配置疏水點或泄水收集盤。

      排煙管道上應(yīng)設(shè)置排煙消音器，根據(jù)場所的不同選用不同的消音器，對噪音控制要求不高場所；管道頂端用共震或吸收式消音器，對控制噪音要求較高場所用住宅消音器，有易爆氣體場所用火花制動器式消音器。對于小型發(fā)電機(jī)組，當(dāng)?shù)丨h(huán)保部門允許時，煙氣可直接排入大氣，對較大發(fā)電機(jī)組，當(dāng)?shù)丨h(huán)保部門一般不允許煙氣直接排入大氣，還應(yīng)設(shè)置消煙池。消煙池尺寸由發(fā)電機(jī)組大小決定，一般3～20m³。

 4、照明系統(tǒng)設(shè)計

（1）照明需求分析：

      根據(jù)發(fā)電機(jī)房的大小、用途和人流量等因素，確定機(jī)房內(nèi)不同區(qū)域的照明需求。例如，機(jī)房主要區(qū)域需要較亮的燈光，而走廊和輔助區(qū)域的照明可以較為柔和。

（2） 照明設(shè)備選擇：

      選擇高效、耐用且符合安全標(biāo)準(zhǔn)的照明設(shè)備。LED燈具是當(dāng)前最常用的選擇，其能耗較低且壽命較長。此外，還需考慮燈具的防塵、防水和防爆等特性，以適應(yīng)機(jī)房環(huán)境。

（3） 照明布局設(shè)計：

      合理設(shè)計照明布局，確保光線均勻分布且避免產(chǎn)生過多的陰影。同時，考慮減少反射和眩光，使發(fā)電機(jī)房的工作人員能夠舒適地工作。

（4） 照明控制系統(tǒng)：

      采用智能化的照明控制系統(tǒng)，使用傳感器監(jiān)測發(fā)電機(jī)房內(nèi)光線狀況，并根據(jù)實際需求自動調(diào)節(jié)照明亮度。這樣不僅可以提高能源利用效率，還能延長照明設(shè)備的使用壽命。

 

總結(jié)：

      柴油發(fā)電機(jī)組的設(shè)計是一個多專業(yè)、多部門密切配合才能完成的工作，電氣專業(yè)設(shè)計過程中，要了解發(fā)電機(jī)組本身特性，了解當(dāng)?shù)丨h(huán)保、供電等部門的一些規(guī)定，要考慮各專業(yè)之間的配合，便于施工、運行管理及維護(hù)等。

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