三、車載電站的定義及特點(diǎn)

      車載電站又稱移動(dòng)電源車，是一種將柴油發(fā)電機(jī)組安裝于廂式車輛內(nèi)的應(yīng)急備用電源，主要由柴油發(fā)電機(jī)組、控制系統(tǒng)、電源輸出系統(tǒng)、汽車底盤、電站專用車廂及輔助配套和降噪裝置等組成，其主要功能是為特定場(chǎng)所提供備用電源，車載電站的結(jié)構(gòu)采用一體化設(shè)計(jì)，對(duì)通風(fēng)、排煙、排氣、供油、電纜等進(jìn)行統(tǒng)一布局，最低噪聲可達(dá)65dB的低噪聲電站。具有移動(dòng)快捷、低噪聲運(yùn)行、操作簡(jiǎn)便和全天候工作等特點(diǎn)，不僅適用于野外移動(dòng)作業(yè)，也適用于人口稠密的都市供電之用。

      移動(dòng)電源車具有良好的越野性和對(duì)各種路況的適應(yīng)型，并且具有靈活的可移動(dòng)性（康明斯電力技術(shù)有限公司專用車曾經(jīng)在核電領(lǐng)域設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)出一款具備直升機(jī)起吊功能的車載電站）。主要用于搶險(xiǎn)救災(zāi)、野外勘探、工程作業(yè)、突發(fā)事件、軍事、不可停電行業(yè)等領(lǐng)域。適應(yīng)于全天后的野外露天作業(yè)，具有整體性能穩(wěn)定可靠、操作簡(jiǎn)單、噪聲低、排放性能好、維護(hù)性好等特點(diǎn)，能很好地滿足戶外作業(yè)和應(yīng)急供電的需要。

      車載電站主要由汽車底盤、車載箱體、柴油發(fā)電機(jī)組、啟動(dòng)系統(tǒng)、供油系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等部分組成。車載電站作為一種全天候不定點(diǎn)工作的備用電源需要具備防雨、防雪、防凍、防風(fēng)沙、降噪性能好、移動(dòng)快捷、安全和方便等特點(diǎn)。

1、汽車底盤的選擇

      汽車底盤作為車載電站的動(dòng)力裝置，要求汽車底盤既能滿足車載的經(jīng)濟(jì)性，又能保證車載行駛的安全性。汽車底盤的選擇需要根據(jù)發(fā)電機(jī)組功率及用戶的要求進(jìn)行選擇，首先根據(jù)要求計(jì)算出發(fā)電機(jī)組、廂體及所有配件的總重量，根據(jù)設(shè)備重量，在保證配重平衡的基礎(chǔ)上進(jìn)行布置設(shè)計(jì)，以載重量及所需廂體體積來(lái)匹配最合適的二類底盤，做到略有裕度，從而保證汽車行駛的安全性。同時(shí)，要滿足車載電站長(zhǎng)時(shí)間承受較大載荷的能力、重心低、通過(guò)性好的要求，車輛的載重量一般要有5％的裕度。

車載重量為二類底盤車、車廂、柴油發(fā)電機(jī)組（柴油及防凍液）、電纜絞盤、電纜、液壓支腿系統(tǒng)、排煙系統(tǒng)、控制屏、開(kāi)關(guān)柜、蓄電池等輔助設(shè)備之和，其重量之和不應(yīng)超過(guò)車載總重量的95％。

2、車載箱體的設(shè)計(jì)

      車載箱體的設(shè)計(jì)需要從目錄公告、配重平衡性、進(jìn)排風(fēng)通風(fēng)量、降噪等方面進(jìn)行考慮。典型的車載電站結(jié)構(gòu)如圖1和圖2所示。

（1）產(chǎn)品目錄

      車載電站的車廂外形尺寸及承載重量需要滿足國(guó)家相關(guān)規(guī)定，上路前需要在國(guó)家車管所進(jìn)行產(chǎn)品目錄登記，并掛車牌，因此車載電站箱體設(shè)計(jì)時(shí)必須按照國(guó)家電源車產(chǎn)品目錄的規(guī)定尺寸進(jìn)行。

（2）配重平衡性

      汽車重心位置的高低以及前后的位置對(duì)汽車的安全駕駛都有較大的影響，在對(duì)車載電站車廂進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該考慮車廂內(nèi)所有配件所處的位置和重量并進(jìn)行綜合重心的計(jì)算；原則上，X軸的重心應(yīng)處于前后輪中心偏后，靠近后輪位置，在Y軸上所有大型物件都以左右兩車輪的中軸線為中心進(jìn)行對(duì)稱布置，小物件按功能及重量進(jìn)行合理的分配布置，重心位置應(yīng)處于左右輪中心或略偏路中一側(cè)，在Z軸應(yīng)盡量降低其重心。

      下面以車載電站為例對(duì)X軸上的重心位置計(jì)算：車載電站各組成部件以車載前輪為原點(diǎn)做出重量及坐標(biāo)如圖4所示，計(jì)算方法是把各部件對(duì)應(yīng)原點(diǎn)位置的力矩之和除以車載的總質(zhì)量所得的距離就是車載電站X軸的實(shí)際重心位置，計(jì)算過(guò)程及圖解如圖6-6所示，此車載電站X軸上的重心位置大約在距離前輪4.46m的位置，靠近與后輪位置。

（3）進(jìn)、排風(fēng)通風(fēng)量

      電源車應(yīng)充分考慮到發(fā)電機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)所需的最低進(jìn)、排風(fēng)量，否則將會(huì)嚴(yán)重影響發(fā)電機(jī)組的功率輸出、使發(fā)電機(jī)組的溫升較高、頻繁發(fā)生故障、甚至?xí)s短柴油發(fā)電機(jī)組的使用壽命。通常發(fā)電機(jī)組排風(fēng)口的面積應(yīng)略大于水箱的有效面積，保證排風(fēng)口處的風(fēng)速能夠在和風(fēng)以內(nèi)（≤8m／s），從降低風(fēng)阻考慮，排風(fēng)口離前面障礙物的距離應(yīng)在600mm以上，如圖4所示，車載電站廂體進(jìn)風(fēng)量應(yīng)大于發(fā)電機(jī)組的排風(fēng)量和燃?xì)饬康目偤汀?/span>

      一般情況下，在車載電站廂體側(cè)面、前部及后部上方各開(kāi)有進(jìn)、排風(fēng)手動(dòng)百葉窗，必要時(shí)也可在廂體前端面和后端面布置進(jìn)、排風(fēng)窗或輔助進(jìn)、排風(fēng)窗，以保證發(fā)電機(jī)組正常工作的進(jìn)風(fēng)量和排風(fēng)量。在多雨、多風(fēng)沙、潮濕、寒冷地區(qū)等特殊情況下，百葉窗也可選擇加裝電動(dòng)機(jī)構(gòu)。電站在不使用的情況下封閉所有進(jìn)、排風(fēng)窗口，從而有效地起到防雨、防風(fēng)沙和防寒的效果。

      在進(jìn)行廂體進(jìn)排風(fēng)計(jì)算時(shí)，不僅需要考慮進(jìn)排風(fēng)百葉窗的面積是否滿足發(fā)電機(jī)組進(jìn)、排風(fēng)量要求，還需要對(duì)整體通道進(jìn)行考慮，一般以通道內(nèi)最小位置作為計(jì)算對(duì)象，如圖5所示，其中進(jìn)風(fēng)通道主要有進(jìn)風(fēng)百葉窗、進(jìn)風(fēng)擋板、進(jìn)風(fēng)降噪箱，三處進(jìn)風(fēng)通道都需要驗(yàn)證通道面積，并按照最小通道面積的位置通風(fēng)來(lái)設(shè)計(jì)。

（4）降噪

      車載電站作為一種全天候工作的備用電源，工作地點(diǎn)不固定，必須做好降噪處理，車載電源的降噪可以從排煙降噪、進(jìn)、排風(fēng)口降噪以及墻面降噪這三個(gè)方面來(lái)考慮。

① 排煙降噪

      柴油機(jī)在運(yùn)行時(shí)，由于缸體內(nèi)燃油的燃燒爆炸，會(huì)產(chǎn)生高分貝的寬頻噪聲經(jīng)由排氣系統(tǒng)對(duì)外傳播。本方案采用工業(yè)型消音器和住宅型消音器組成的組合式消音器如圖6所示，工業(yè)型消聲器具有吸收中高頻聲等特點(diǎn)，主要是利用多孔吸聲材料來(lái)降低噪聲的。把吸聲材料固定在氣流通道的內(nèi)壁上或按照一定方式在管道中排列，當(dāng)聲波進(jìn)入阻性工業(yè)型消音器時(shí)，一部分聲能在多孔材料的孔隙中摩擦而轉(zhuǎn)化成熱能耗散掉，使通過(guò)消音器的聲波減弱。阻性消音器對(duì)中高頻消聲效果好，但對(duì)低頻消聲效果較差。住宅型消聲器是由突變界面的管和室組合而成的，每一個(gè)帶管的小室是濾波器的一個(gè)網(wǎng)孔，管中的空氣質(zhì)量稱為聲質(zhì)量和聲阻。小室中的空氣體積稱為聲順。與電學(xué)濾波器類似，每一個(gè)帶管的小室都有自己的固有頻率，當(dāng)包含有各種頻率成分的聲波進(jìn)入第一個(gè)短管時(shí)，只有在第一個(gè)網(wǎng)孔固有頻率附近的某些頻率的聲波才能通過(guò)網(wǎng)孔到達(dá)第二個(gè)短管口，而另外一些頻率的聲波則不可能通過(guò)網(wǎng)孔，只能在小室中來(lái)回反射，從而達(dá)到濾掉某些頻率噪聲成分的效果，住宅型消音器消除了中、低頻噪聲。

      通過(guò)以上兩級(jí)消音器就可以分別降低高頻和低頻段的噪聲，一般能降低35～40dB（A）。排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，必須同時(shí)滿足柴油機(jī)的背壓要求，使排氣順暢并正常運(yùn)行。消聲器在發(fā)電機(jī)組運(yùn)行時(shí)的溫度高達(dá)幾百度，同時(shí)表面會(huì)散發(fā)較高的噪聲，通常應(yīng)將消聲器安裝在廂體中的專用排風(fēng)艙內(nèi)，排煙管需要進(jìn)行隔熱隔音包扎，此外消聲器還應(yīng)具有好的剛性結(jié)構(gòu)、防止受激振而輻射再生噪聲，其尺寸必須大小適宜，體積大消聲效果會(huì)更好，但不便于安裝，體積小便于安裝但效果不會(huì)很好，同時(shí)消聲器的材料要能耐高溫和抗腐蝕。

② 進(jìn)、排風(fēng)口降噪

      在進(jìn)行廂體進(jìn)、排風(fēng)設(shè)計(jì)時(shí)，進(jìn)排風(fēng)室與發(fā)電機(jī)組需要隔開(kāi)，進(jìn)風(fēng)室、排風(fēng)室與發(fā)動(dòng)機(jī)室之間采用降噪箱或者吸音擋板進(jìn)行隔開(kāi)，這樣既能保證了進(jìn)風(fēng)、排風(fēng)良好進(jìn)行，又能實(shí)現(xiàn)良好的降噪效果。

      車載電站進(jìn)風(fēng)端的噪聲比排風(fēng)端噪聲低，因此排風(fēng)端降噪箱要比進(jìn)風(fēng)端降噪箱厚，這樣才能使車載電站的噪聲整體下降，有效地利用廂體內(nèi)部有限的空間。根據(jù)使用地點(diǎn)的要求，可以選擇圖7所示的靜音型以及圖8所示的超靜音型車載電站。

③ 墻面降噪

      噪聲具有極強(qiáng)的輻射性和穿透性，一般結(jié)構(gòu)的車廂墻面無(wú)法有效的阻礙噪聲的傳播，廂體墻壁采用夾層結(jié)構(gòu)如圖6-12所示，外壁采用車廂專用鋼板，內(nèi)壁采用鍍鋅沖孔鋼板，中間填充高效吸音阻燃棉，使廂體壁起到隔離噪聲的效果，同時(shí)又能最大限度地吸收和衰減部分噪聲，提高降噪效果。根據(jù)發(fā)電機(jī)組功率的大小和降噪的要求，中間填充吸音棉的厚度一般為60～100mm?？墒乖肼曀p6～10dB（A）。機(jī)廂底部柴油機(jī)部分也需要進(jìn)行填充隔音棉處理，以防噪聲從底部泄露。

      另外，車廂門的接合位置，也是噪聲滲漏傳播的關(guān)鍵部位，所有車廂門位置都采用具有彈性的密封件進(jìn)行處理，提高了廂體的降噪性能。

（5）控制屏及輸出斷路器的布置

      發(fā)電機(jī)組控制屏及斷路器柜位于廂體后部一側(cè)，打開(kāi)透視門可對(duì)控制屏及斷路器進(jìn)行操作，發(fā)電機(jī)組正常工作時(shí)，將透視門關(guān)閉，將噪聲隔絕在廂體內(nèi)，可通過(guò)透視窗觀察發(fā)電機(jī)組參數(shù)。這種布置方式在操作發(fā)電機(jī)組時(shí)，人不需進(jìn)入高風(fēng)速、高噪聲的廂體內(nèi)，操作方便，如圖9所示。

（6）廂體其他設(shè)計(jì)

① 按交通部門對(duì)上路機(jī)動(dòng)車要求，車廂頂蓋兩邊前角安裝有示廓燈，尾部有轉(zhuǎn)向燈、剎車燈、尾燈。對(duì)于車身較長(zhǎng)的電源車，在車廂側(cè)面中間也設(shè)有相應(yīng)數(shù)量的示廓燈。

② 廂體兩側(cè)面開(kāi)有檢修門，門下有一踏步階梯，階梯可總體翻起并用銷釘固定于車廂的下部。對(duì)于車身較高的電源車，除側(cè)面階梯外，在后門位置也有階梯，以方便操作人員上下車廂。另外，廂體門都設(shè)有防風(fēng)鉤。

③ 車廂所有門窗都設(shè)有防雨沿，所有門邊都有密封包邊，增大車廂的防雨性能。

④ 車廂內(nèi)部表層采用花紋防滑鋼板或花紋防滑鋁板，美觀防滑。車廂頂部中間略高，兩邊略低，能有效地防止車廂頂部積水。

⑤ 急停開(kāi)關(guān)安裝在側(cè)門旁邊，當(dāng)發(fā)電機(jī)組出現(xiàn)異常情況時(shí)便于緊急停機(jī)。急停開(kāi)關(guān)裝有保護(hù)罩殼，以防誤動(dòng)作。緊急情況時(shí)，如果打開(kāi)控制屏門或者進(jìn)入廂體內(nèi)操作，最少需要幾十秒時(shí)間，門邊的急停按鈕能以最短的時(shí)間將發(fā)電機(jī)組停機(jī)以確保安全。

⑥ 在車廂后部側(cè)面配有接線箱，接線箱里布置有電纜接線銅排（可選快速接插件）。車載電站上一般均配置有重型軟橡套動(dòng)力電纜，電纜通過(guò)設(shè)于廂體后下部的電纜接線箱對(duì)外連接。接線箱正面開(kāi)門，下部為活動(dòng)式電纜進(jìn)入口，周邊設(shè)有絕緣橡膠條。發(fā)電機(jī)組正常發(fā)電輸出時(shí)，正面開(kāi)門可鎖閉，防止非操作人員誤操作造成事故。不用時(shí)，下部電纜進(jìn)入口密閉，可防止泥土、雜物進(jìn)入箱內(nèi)，保持清潔。

⑦ 電纜絞盤有手動(dòng)、液壓驅(qū)動(dòng)和電動(dòng)幾種型式，對(duì)于外徑在φ35mm以上的電纜，手動(dòng)收放困難，液壓驅(qū)動(dòng)成本高，而且存在漏油污染，而傳統(tǒng)的電動(dòng)電纜絞盤傳動(dòng)機(jī)構(gòu)復(fù)雜，且占用空間較大?？得魉闺娏夹g(shù)有限公司設(shè)計(jì)的內(nèi)裝式電動(dòng)電纜絞盤克服了以上三種電纜絞盤的不足，將電動(dòng)機(jī)和減速器裝進(jìn)電纜絞盤的滾筒里面，滾筒利用電動(dòng)機(jī)的冷卻風(fēng)扇，自然通風(fēng)冷卻，沒(méi)有漏油污染電纜橡套的問(wèn)題。只要接通電源，就能使電動(dòng)電纜絞盤轉(zhuǎn)動(dòng)，完成電纜的收放，現(xiàn)在廣泛應(yīng)用于汽車電站和掛車電站等。電動(dòng)電纜絞盤結(jié)構(gòu)見(jiàn)本章附錄。

⑧ 機(jī)械（液壓）支腿的作用是在車載電站停放時(shí)將車載電站支撐起來(lái)，防止汽車板簧及輪胎長(zhǎng)時(shí)間受壓而損壞。支腿有機(jī)械支腿和液壓支腿兩種。機(jī)械支腿操作方便，安全可靠，價(jià)格低廉，缺點(diǎn)是操作費(fèi)力；液壓支腿操作省力，可用遙控器遙控支腿的升降，安全和可靠性也高，缺點(diǎn)是保養(yǎng)和維護(hù)麻煩，配置成本較高。

⑨ 廂體內(nèi)設(shè)有交、直流一體防爆熒光燈及直流燈、應(yīng)急照明燈等照明設(shè)備，當(dāng)發(fā)電機(jī)組停止時(shí)，由蓄電池供電采用直流照明，當(dāng)發(fā)電機(jī)組工作時(shí)，使用防爆熒光燈進(jìn)行照明，應(yīng)急燈是在交流燈以及直流燈都沒(méi)有電源時(shí)使用。車廂內(nèi)所有電氣布線均走PVC阻燃絕緣管，線路藏于吸音棉中，整體美觀。

      車載電站配置兩個(gè)干粉滅火器安放在側(cè)門內(nèi)，車載比較大時(shí)可以配置三個(gè)，兩側(cè)門各一個(gè)，后門一個(gè)?？蛻粢部梢赃x配在車廂內(nèi)安裝煙感報(bào)警裝置以及吊掛式干粉滅火器。

⑩ 工具安放在車廂內(nèi)一個(gè)工具箱中，配有一套專用工具及10m長(zhǎng)專用線排，方便用戶對(duì)發(fā)電機(jī)組維修和使用。

四、車載型柴發(fā)機(jī)組

      車載電站常用的發(fā)電機(jī)組功率范圍在15～800kW，某些特殊的場(chǎng)合會(huì)用到800kW以上的柴油發(fā)動(dòng)發(fā)電機(jī)組。輸出電壓通常為400/230V。

      隨著近幾年我國(guó)電力行業(yè)高壓線路建設(shè)的加快，變電站的維護(hù)與維修需要直接用到高壓電源，核電站應(yīng)急移動(dòng)電源也有高電壓要求，發(fā)電行業(yè)對(duì)高壓備用電源的需求越來(lái)越大，高壓用戶也越來(lái)越多，對(duì)備用電源的使用也越來(lái)越多樣化，新型高壓車載電站也應(yīng)運(yùn)而生。高壓車載電站可直接輸出10.5kV高電壓交流電，也可利用變壓器把發(fā)電機(jī)組輸出的高壓交流電轉(zhuǎn)化成低壓交流電為低壓設(shè)備供電。需要注意的是，高壓電路安全防護(hù)比較復(fù)雜，高低壓電纜的敷設(shè)需要獨(dú)立分開(kāi)以免相互干擾，高壓開(kāi)關(guān)柜體積較大，為了滿足方便操作以及后期的維護(hù)保養(yǎng)，這對(duì)空間較小的車載電站結(jié)構(gòu)布置來(lái)說(shuō)也是一個(gè)技術(shù)難點(diǎn)，需要從整體做好策劃。高壓車載電站廂體內(nèi)部布局如圖10所示。

1、應(yīng)急電源照明車

      如圖11所示是一種低噪聲實(shí)用應(yīng)急電源照明車?？得魉闺娏夹g(shù)有限公司專利技術(shù)，專利號(hào)：ZL02227992．X。

      在應(yīng)急電源車上加裝了大功率升降照明燈。是一種車載式全方位夜間應(yīng)急照明系統(tǒng)。其光源部分采用金屬鹵化物燈，具有功率大、亮度高、照射范圍廣、射程遠(yuǎn)等特點(diǎn)。其操作使用方便、具有手動(dòng)及遠(yuǎn)程控制、自動(dòng)復(fù)位及全方位定位的優(yōu)點(diǎn)?？蓮V泛用于消防照明、工程搶修、抗災(zāi)搶險(xiǎn)和警案等現(xiàn)場(chǎng)的夜間應(yīng)急照明。

（1）照明系統(tǒng)

      照明系統(tǒng)由4只主燈、控制箱、控制器、無(wú)線遙控以及彈簧電纜線組成，如圖12所示。

（2）氣動(dòng)升降云臺(tái)

      氣動(dòng)升降云臺(tái)由云臺(tái)、升降桿、氣泵以及空壓發(fā)電機(jī)組成，如圖13所示。

2、常用型車載電站

      多年以來(lái)，康明斯電力技術(shù)有限公司為國(guó)家電網(wǎng)、南方電網(wǎng)提供數(shù)百臺(tái)電源車，在2008年奧運(yùn)會(huì)、2008年南方冰雪災(zāi)害、2010年世博會(huì)、2016年“G20峰會(huì)”等重大活動(dòng)和自然災(zāi)害中起到重要作用。 

3、特殊型高壓車載電站

      高壓車載電站主要用于變壓器故障檢修以及高壓區(qū)域停電等需要直接輸入10.5kV電源時(shí)使用。

4、核電行業(yè)應(yīng)用實(shí)例

      當(dāng)停堆、失去外電和固定備用電源設(shè)備癱瘓時(shí)，能在最短的時(shí)間內(nèi)可靠提供足夠的電源，確保核反應(yīng)堆及其設(shè)備的安全；當(dāng)出現(xiàn)核滲漏時(shí)，能夠遠(yuǎn)離輻射源監(jiān)控，提供搶險(xiǎn)和恢復(fù)核電站所需要的電源。具有反應(yīng)速度更快，路況適應(yīng)性強(qiáng)的特點(diǎn)，如圖14所示，可通過(guò)飛機(jī)起吊。