機(jī)房設(shè)計(jì)與設(shè)備安裝

發(fā)電機(jī)房進(jìn)排風(fēng)要求和高溫散熱條件

 

柴油發(fā)電機(jī)組機(jī)房的通風(fēng)和散熱問題是機(jī)房設(shè)計(jì)中要特別注意解決的問題，無論是對(duì)發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行還是對(duì)操作人員的身心健康，都有很大的影響。良好的機(jī)房通風(fēng)系統(tǒng)必須確保有足夠的空氣流入和流出，并可在機(jī)房?jī)?nèi)實(shí)現(xiàn)自由循環(huán)。如果處理不當(dāng)，將直接影響柴油發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行。

 

一、機(jī)房散熱方案設(shè)計(jì)

 

柴油機(jī)、發(fā)電機(jī)、排煙管在運(yùn)行時(shí)均散發(fā)出熱量，使室溫升高。為了不使室溫過高而影響發(fā)電機(jī)的輸出功率，采取的措施通常為熱風(fēng)管道與柴油機(jī)散熱器連一起，其連接處采用軟接頭，出風(fēng)口盡量靠近且正對(duì)散熱器，采取措施以減少機(jī)房?jī)?nèi)的熱量積聚，完全無泄漏地排出所有廢氣和保證房間內(nèi)有充足的冷卻風(fēng)，這樣才能保證發(fā)電機(jī)組滿負(fù)載、長(zhǎng)時(shí)間、低噪聲和無公害運(yùn)行和延長(zhǎng)發(fā)電機(jī)組使用壽命，并為發(fā)電機(jī)組操作人員提供一個(gè)良好的工作環(huán)境。

為了避免控制屏內(nèi)的電子元器件因溫度過高而產(chǎn)生故障，一般規(guī)定機(jī)房?jī)?nèi)的環(huán)境溫度不得高于45℃。

因此，機(jī)房?jī)?nèi)應(yīng)有足夠大的空間，從而確保機(jī)房?jī)?nèi)的氣溫保持均衡，及空氣正常、順暢的流通。如無受特殊安裝條件的限制，通常通風(fēng)系統(tǒng)應(yīng)采用直進(jìn)、直出型。并絕對(duì)避免發(fā)電機(jī)組排放的熱空氣通過機(jī)房進(jìn)風(fēng)口再次進(jìn)入機(jī)房形成熱風(fēng)回流。

如圖1、圖2所示的空氣流動(dòng)路線是比較好的方式，冷空氣從發(fā)電機(jī)組尾部經(jīng)過控制屏、發(fā)電機(jī)、柴油機(jī)到散熱器，最后由冷卻風(fēng)扇將熱空氣通過一個(gè)可裝拆的排風(fēng)管排到室外，形成一個(gè)完整良好的空氣循環(huán)。

 

圖1 單臺(tái)柴油發(fā)電機(jī)組機(jī)房的通風(fēng)散熱

圖2 雙臺(tái)柴油發(fā)電機(jī)組機(jī)房的通風(fēng)平面圖

 

 

二、普通水冷機(jī)組的通風(fēng)和散熱

 

水冷發(fā)電機(jī)組機(jī)房的熱風(fēng)主要是通過風(fēng)扇和散熱器來散熱，機(jī)房的布置和設(shè)施應(yīng)將熱風(fēng)引到機(jī)房外。通常利用門洞或墻洞，再加上可拆移的引風(fēng)罩將熱風(fēng)引出機(jī)房。若利用墻洞固定引風(fēng)罩必須考慮隔熱和減振問題，可采用帆布框罩緩沖隔振，采用石棉層來隔熱。風(fēng)罩和管道應(yīng)平順、光滑，避免急彎，以最短距離引出機(jī)房，進(jìn)風(fēng)口和排風(fēng)口處都需要采取措施，防止雨水和小動(dòng)物進(jìn)入風(fēng)道。

為了保證機(jī)房?jī)?nèi)有良好的通風(fēng)效果，機(jī)房?jī)?nèi)應(yīng)有開向戶外或通向建筑物另一部分的面積足夠大的進(jìn)風(fēng)口，以便讓足夠的新鮮空氣進(jìn)入。在某些較小或特殊要求的機(jī)房，有時(shí)可以用通風(fēng)管把空氣抽入房間或直接地送到發(fā)電機(jī)組的進(jìn)氣口，但這種做法一般不推薦使用。此外，機(jī)房還應(yīng)有面積足夠大的排風(fēng)口和暢通無阻的排風(fēng)通道，保證熱風(fēng)從該口及其通道排出室外。機(jī)房的排風(fēng)口和進(jìn)風(fēng)口應(yīng)保持足夠的距離，避免熱風(fēng)回流，并設(shè)置有擋風(fēng)雨的百葉窗。百葉窗可以是固定的，也可以是在氣溫低或自動(dòng)啟動(dòng)時(shí)能夠自動(dòng)調(diào)節(jié)的。排氣管應(yīng)按相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范經(jīng)由排煙管道引至屋面高空排放。

 

三、使用遠(yuǎn)距離分體散熱器通風(fēng)和散熱

 

當(dāng)發(fā)電機(jī)組被安裝在地下室時(shí)，實(shí)際空間很可能會(huì)限制風(fēng)槽的運(yùn)用，在這種情況下，一般可采用其他的通風(fēng)和散熱方法。對(duì)于普通型發(fā)電機(jī)組的機(jī)房安裝，散發(fā)的熱量已計(jì)算在散熱器空氣流量中；但對(duì)于那些把散熱器安裝在遠(yuǎn)處的機(jī)房，機(jī)房冷卻空氣的流量是由發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)和排氣系統(tǒng)任何部分向周圍空氣散發(fā)的總熱量來計(jì)算的，所以應(yīng)采取一些必要且有效的措施排出機(jī)房中的熱風(fēng)。

柴油機(jī)和發(fā)電機(jī)冷卻空氣的需求量在前面已有說明。排氣系統(tǒng)的散熱取決于在房間內(nèi)排氣管的長(zhǎng)度及使用的隔熱材料，在計(jì)算房間內(nèi)的空氣流量時(shí)，這些熱源散出的熱量也在計(jì)算范圍以內(nèi)。排氣管應(yīng)按相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范經(jīng)由排煙管道引至屋面高空排放。

遠(yuǎn)置式散熱水箱的冷卻系統(tǒng)是可以選擇的方式之一。在該系統(tǒng)中，散熱器是與發(fā)電機(jī)組分開的，并由電動(dòng)風(fēng)機(jī)作散熱之用，此系統(tǒng)可作為一個(gè)全封閉的單元組件供戶外使用，亦可作為開放形式供室內(nèi)裝置用。為確保電動(dòng)風(fēng)機(jī)與發(fā)電機(jī)組工作的同步，建議采用發(fā)電機(jī)組輸出電力作為電動(dòng)風(fēng)機(jī)的供電電源。

當(dāng)散熱器安裝高于3m以上或水平距離超過10m時(shí)，大多數(shù)發(fā)電機(jī)組要求裝一個(gè)分置的水箱和電動(dòng)水泵，分置水箱的尺寸取決于整個(gè)冷卻系統(tǒng)的容量，即需要的管道總量加上冷卻用水量。

冷卻水由一臺(tái)電動(dòng)循環(huán)泵帶動(dòng)，從分置水箱經(jīng)過散熱器和發(fā)電機(jī)組進(jìn)行循環(huán)。一般散熱器風(fēng)機(jī)和水泵電動(dòng)機(jī)是由發(fā)電機(jī)供電的，它們消耗的功率應(yīng)計(jì)入發(fā)電機(jī)組輸出功率。當(dāng)發(fā)電機(jī)組處于停用狀態(tài)，水從散熱器流入分置水箱，而當(dāng)發(fā)電機(jī)組在運(yùn)行時(shí)，水從分置水箱流入散熱器，此分置水箱必須長(zhǎng)期保持足夠的冷卻水以確保充滿全部冷卻系統(tǒng)及冷卻水的有效循環(huán)，分體式散熱器安裝如圖3所示。

 

圖3 柴油發(fā)電機(jī)組分體式散熱器遠(yuǎn)置安裝圖

 

 

對(duì)此系統(tǒng)需要注意以下幾點(diǎn)：

1）要防止外來雜質(zhì)污染冷卻液。

2）分置水箱的擾流可使冷卻液氧化。

3）避免空氣滯留于系統(tǒng)中，管道應(yīng)備有通氣孔。

4）進(jìn)行適當(dāng)?shù)乃幚硪赃_(dá)到發(fā)電機(jī)組使用要求。

5）要預(yù)防冷卻液凝結(jié)。

6）使冷卻液在機(jī)體中保持（無壓）自然流動(dòng)。

如果散熱器裝于和發(fā)動(dòng)機(jī)同一水平面，則無須采用分置水箱，但應(yīng)在散熱器正上方配置一個(gè)膨脹水箱，以容許冷卻水受熱膨脹和補(bǔ)充。

 

四、采用熱交換器的通風(fēng)和散熱

 

熱交換器冷卻有“標(biāo)準(zhǔn)熱交換器冷卻方式”和“分體水箱配熱交換器冷卻方式”兩種類型。這種系統(tǒng)需要空間比分置式水箱要少，其封閉水路能利用補(bǔ)充水箱的球形閥將蒸發(fā)損失的冷卻水自動(dòng)補(bǔ)充，以保證冷卻系統(tǒng)中始終有足夠的冷卻水。熱交換器安裝方式如圖4所示。

大多數(shù)的柴油發(fā)電機(jī)組都能夠配套熱交換器，在水質(zhì)可能被污染的地區(qū)或能從冷卻塔或大型貯水裝置提供冷卻水的場(chǎng)合都可以采用熱交換器作為發(fā)電機(jī)組的冷卻手段，但是水經(jīng)過熱交換器后不能作家庭用水。

由于用后的水必須流向廢水管，所以絕大多數(shù)地方不允許用食用水作熱交換器用。熱交換器的水壓可維持在大約0.14MPa。

 

圖4 柴油發(fā)電機(jī)組水冷熱交換器安裝圖

 

當(dāng)使用遠(yuǎn)置式散熱器或熱交換器的冷卻系統(tǒng)時(shí)，必須保持一定的通風(fēng)余量，以提供足夠的空氣給發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒，并作為機(jī)房的通風(fēng)及冷卻發(fā)電機(jī)組發(fā)出的輻射熱之用。

注：

1）對(duì)于遠(yuǎn)置散熱器和熱交換器的冷卻系統(tǒng)：一些具有渦輪增壓及（空氣一空氣）增壓冷卻系統(tǒng)但對(duì)一些采用（空氣一水）增壓冷卻系統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)便合適。

2）如將設(shè)有（空氣一空氣）增壓冷卻系統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)配合熱交換器的冷卻方式使用，將會(huì)導(dǎo)致輸出功率損失。

 

五、冷卻水的處理

 

當(dāng)柴油發(fā)電機(jī)組使用于較低溫環(huán)境中時(shí)，為防止冷卻水有結(jié)冰的危險(xiǎn)，機(jī)體內(nèi)的冷卻水就必須進(jìn)行必要的抗冷凝保護(hù)，具體方法是在往機(jī)體內(nèi)加注純凈的冷卻水時(shí)，應(yīng)按要求加注40％～60％劑量的乙二醇防凍液，同時(shí)，應(yīng)采取必要的均勻混合措施，如預(yù)先在專門容器內(nèi)將水與防凍液攪拌均勻，并在加注完后，將發(fā)電機(jī)組運(yùn)行至熱機(jī)狀態(tài)，以獲得最佳的均勻混合。

為防止發(fā)電機(jī)組凍損，建議用戶加裝發(fā)電機(jī)組專用水套加熱器。該加熱器的電源應(yīng)為市電AC 220V的電源，當(dāng)發(fā)電機(jī)組處于備用停機(jī)狀態(tài)時(shí)，該加熱器能夠視環(huán)境溫度和機(jī)體內(nèi)冷卻水的實(shí)際溫度進(jìn)行自動(dòng)加熱。使機(jī)體內(nèi)冷卻水的溫度始終保持在＋5～＋40℃之間。

對(duì)于環(huán)境溫度較高的地區(qū)，客戶應(yīng)在冷卻水中均勻地混合適當(dāng)比例的防銹液，以免水道生

銹，從而確保水循環(huán)正常暢通，增強(qiáng)發(fā)電機(jī)組的冷卻效能。

為防止冷卻系統(tǒng)內(nèi)所有金屬材料銹蝕，純水應(yīng)加防銹劑。

 

六、風(fēng)冷機(jī)組的通風(fēng)和散熱

 

對(duì)于風(fēng)冷發(fā)電機(jī)組，最好安裝專用冷卻風(fēng)管。對(duì)于六缸機(jī)，目前廠家可提供成套的進(jìn)風(fēng)和排風(fēng)管件。若安裝兩臺(tái)八缸發(fā)電機(jī)組，可以依據(jù)發(fā)電機(jī)組“V”形夾角的排風(fēng)角度，開挖地下引風(fēng)道，用引風(fēng)機(jī)排出熱風(fēng)。平時(shí)引風(fēng)口用蓋板蓋平，開機(jī)時(shí)打開蓋板，使其與發(fā)動(dòng)機(jī)排出的熱風(fēng)形成風(fēng)斗。柴油機(jī)的排氣管，也可以像散熱風(fēng)道一樣，從地下排出。但要注意下述問題：

1）對(duì)于風(fēng)冷發(fā)電機(jī)組，柴油機(jī)冷卻和燃燒都需要新鮮空氣，因此設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意不能吸入熱風(fēng)和廢氣。

2）所有風(fēng)道要避免過多轉(zhuǎn)彎，要以最短通風(fēng)管路將熱風(fēng)和廢氣排出，不要讓柴油機(jī)在機(jī)房?jī)?nèi)吸入熱風(fēng)，影響發(fā)電機(jī)組運(yùn)行。

3）風(fēng)冷柴油機(jī)冷卻的熱風(fēng)和廢氣，會(huì)形成機(jī)房氣流的反射作用，因此應(yīng)充分利用這個(gè)特點(diǎn)，以改善機(jī)房的通風(fēng)散熱。

4）排氣管應(yīng)以柴油機(jī)廢氣排出口算起，后接管道的截面只能加大，不能縮小。

5）排氣管道應(yīng)纏繞石棉層，再用玻璃纖維布包裹住。石棉層應(yīng)選用石棉紡織繩，不要用石棉扭繩。用玻璃纖維布包裹后，最后用鍍鋅鐵絲以螺旋形扎緊。

 

七、高壓機(jī)組的散熱

 

一般來說，柴油發(fā)電機(jī)組多在市電無電的情況下用作應(yīng)急發(fā)電機(jī)組，由于柴油發(fā)電機(jī)組在運(yùn)行過程中需要散熱，柴油發(fā)電機(jī)組的散熱裝置可以直接安裝在柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的軸端并通過柴油發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，但是這種結(jié)構(gòu)的散熱裝置時(shí)刻運(yùn)行在最大功率處，在不需要高散熱能力的情況下會(huì)有較大的能源浪費(fèi)而且不利于柴油發(fā)電機(jī)組處于最優(yōu)的工作溫度(冬天時(shí)希望將柴油發(fā)電機(jī)組的工作溫度控制在80-95℃)。當(dāng)然，也可以通過驅(qū)動(dòng)獨(dú)立散熱裝置對(duì)柴油發(fā)電機(jī)組進(jìn)行散熱，但是由于柴油發(fā)電機(jī)組輸出的電壓等級(jí)比較高，而散熱裝置需要的驅(qū)動(dòng)電壓比較低(比如柴油發(fā)電機(jī)組輸出的電壓為10kv，而散熱裝置需要的驅(qū)動(dòng)電壓為400v)，在沒有市電的情況下，有以下方式實(shí)現(xiàn)獨(dú)立驅(qū)動(dòng)：

（1）依靠現(xiàn)有發(fā)電機(jī)房保障電源驅(qū)動(dòng)散熱裝置，這種方式不僅會(huì)增加發(fā)電機(jī)房容量和負(fù)擔(dān)，較低的驅(qū)動(dòng)頻率導(dǎo)致散熱裝置的工作效率不高。

（2）增加一個(gè)變壓器對(duì)柴油發(fā)電機(jī)組的輸出電壓進(jìn)行降壓，然后再在低壓下驅(qū)動(dòng)散熱裝置，這種方式需要對(duì)增加的變壓器單獨(dú)安裝并配備相應(yīng)的保護(hù)裝置，導(dǎo)致成本過高、占地面積過大、管理麻煩。

（3）設(shè)置一種具有雙等級(jí)電壓輸出的柴油發(fā)電機(jī)組（如圖5所示），通過在柴油發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸的兩端分別連接不同電壓輸出的發(fā)電機(jī)，這種一體式雙等級(jí)電壓輸出的柴油發(fā)電機(jī)組不需要額外增加變壓器，一方面可以滿足柴油發(fā)電機(jī)組作為應(yīng)急發(fā)電機(jī)組的需求，另一方面可以滿足散熱裝置的驅(qū)動(dòng)需求，結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小，還可以減少設(shè)備負(fù)擔(dān)。

圖5  柴油發(fā)電機(jī)獨(dú)立散熱系統(tǒng)圖

 

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