機房設計與設備安裝

柴油發電機房位置選擇、進通風設計和接地接零保護

 

摘要：在公共建筑中，用電設備的種類和數量越多，在這些用電設備中，不僅有消防泵、噴淋泵等消防設備，也就是柴油發電機房是一個重要的功能房間，它保證這大廈的消防、排煙、某些重要場所正常運轉及應急照明的需求。設計合理、安裝規范的機房將會進一步提高系統的可靠性、易用性和安全性，柴油發電機組及其附屬設備的管理、維護、保養將更加便利。

 

一、發電機房選擇和布置

 

1、機房位置選擇

      考慮到發電機房的進風、排風、排煙等情況，根據《民用建筑電氣設計規范》的要求，柴油發電機房最好設在首層。但是，通常大型公共建筑、商業高層建筑造價昂貴，特別是首層通常用于對外營業，屬黃金地帶，并且首層會給周圍環境帶來一定的噪音，因此機房一般都設在地下室。

     由于地下室出入不宜、自然通風條件不良，給機房設計帶來一系列不利因素，下面羅列了地址選擇的注意點：

（1）四周無墻的不要設置，這樣是不利于為熱風管道和排煙管道導出室外創造條件；

（2）建筑物的主入口、正立面等部位也不是合適位置，以免排煙、排風對其造成影響；

（3）注意噪音對環境的影響；

（4）廁所、浴室或其他經常積水場所的正下方和鄰近也不合適。

（5）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。

（6）防微振的房間也是需要避免的。

（7）燃油需要單獨的隔間儲存，不要跟發電機組放一個房間。

2、機房的布置要點

      圖1和圖2分別給出了發電機房三維圖和布置方案，同時應滿足以下內容：

（1）柴油發電機房應采用耐火極限不低于2小時的隔墻和1.5小時的樓板與其他部位隔開。

（2）機房應有兩個出入口，其中一個出入口的大小應能滿足搬運機組的要求，門應該采用防火隔音門，并且向外開。

（3）機房四周墻體及天花板做吸聲處理，吸收部分聲源，減少由于聲波產生的混響。

（4）機房內設備的布置應滿足《民用建筑電氣設計規范》的要求，力求緊湊、保證安全及便于操作和維護。

 

 

圖1  柴發機房三維立體圖

圖2  柴油發電機房布置方案

 

二、進排風系統設計

 

      柴油發電機組運行及冷卻需要大量空氣，有資料建議自然進風口總面積至少是機組散熱器排風面積的2倍，自然排風口的面積應為散熱器排風面積的1.5倍，無風道時散熱器距離排風口不超過150mm，為防止熱空氣再循環，超過此距離則需安裝相應的風道。

1、新風量

      維持室溫所需新風量由下式計算：

C=0.078PT

 

式中：C——需要的新風量（m³/s）

P——柴油機額定功率（kW）

T——機房溫升（°C）

      維持柴油機燃燒所需新風量可按每千瓦制動功率需要0.1m³/min算（柴油機制動功率按發電機主發電功率千瓦數的1.1倍配備）。

 2、進排風面積

      機房的出風口、進風口的面積應滿足下式要求：

S1≥1.5SS2≥1.8S

式中：S——柴油機散熱面積；

S1——出風口面積；

S2——進風口面積；

      進風口與出風口宜分別布置在機組的兩端，以免形成氣流短路，影響散熱效果。

 

三、排煙管道設計

 

      柴油發電機燃燒廢氣需經排煙管道單獨引出地面排出，應盡量做到排煙管道長度最短及方向改變次數最少，整個排煙系統的背壓應低于允許值，柴油機的排煙口與排煙管道的連接宜采用柔性連接以吸收熱膨脹、位移和振動，當連接兩臺或兩臺以上機組是，排煙支管上宜裝設單向閥。

1、在設計排煙管道的時候盡量縮短煙管長度，減少彎頭個數，減少消聲器阻力及煙管直徑。

2、所有的排煙管路都應有良好支撐和固定。無支撐的管路不能安裝在機組歧管或機組增壓出口處。

3、煙管與機組之間應安裝軟連接，以吸收管道的熱脹冷縮、機組的位移及振動，減少煙管對機組及煙管之間人重壓；軟連接應盡可能靠近機組排煙出口(增壓器或排氣歧管)。

4、排煙管終端應安裝防雨帽、遮蓋物及其他防雨設計以防止與雨水進入。接近機組的煙管部分應安裝有冷凝水收集器及排水閥。

5、機組不與火爐、鍋爐或者其他設備共用排煙管道。運行中設備排放的炭塵、冷凝物的堆積會對非運行機組造成損害，被動驅動的增壓器因缺乏潤滑將導致軸承故障。

6、盡可能縮短排煙系統長度，從而減少系統的阻力(背壓)；便利于煙氣排放；減少氣體冷凝機會，降低煙氣程度。

7、排煙管應設置消聲器，其一級消聲器盡可能靠近發電機組。消聲器可降低發電機組運行時噪聲。

8、排煙溫度在350～550℃，為防止燙傷和減少輻射熱，排煙管宜進行保溫處理，其表面溫度不應超過60℃。

四、日用油箱間

 

      根據《民用建筑電氣設計規范》的規定按柴油發電機運行3-8小時設置燃油箱，而民用建筑防火規范要求更嚴格，應在機房內設置專用的儲油間，內設日用油箱，其總存儲量不應超過8小時的需要量。

      日用油箱的容積計算公式：

V=G*γ/A/τ

 

式中：V——日用油箱容積（m³）；

G——柴油機燃油消耗量（kg/h），由樣本查出；

Y——燃油密度（kg/m³），輕柴油為810～860kg/m³；

A——油箱充滿系數，一般取0.90；

T——供油時間，一般取3～8小時。

五、發電機組基礎

 

      基礎主要用于支撐柴油發電機組及底座的全部重量，底座位于基礎上，機組安裝在底座上，底座上一般都采取減震措施（如圖3所示）。若機房內地面不能滿足承載力要求，則可采用混凝土基礎安裝，這是一種簡單可靠、成本低廉的安裝方法。該混凝土基礎通常應高出普通地面約100~200mm（如圖4所示），使其形成一個基座。

      在澆注混凝土基礎平臺座時，應注意：

① 確保混凝土基礎水平；

② 確保基礎平臺有足夠的承載發電機組的能力。

③ 對基礎的要求

      通常混凝土安裝基礎是一種可靠簡便的安裝方式，建議用戶優先采用。當澆注混凝土底座時，應確保混凝土頂面相當平整、沒有任何損傷。建議用戶結合使用水平儀或類似儀器進行機組及排氣系統的安裝。

 

圖3  柴油發電機組混凝土基座制作

圖4  柴油發電機組地面基礎示意圖

 

六、發電機組接地

 

了確保人身安全和電力系統工作的需要，對發電機組接地有嚴格的要求。其接地方式有工作接地、保護接地和保護接零三種，接地的目的如下：

1、工作接地

      工作接地是將中性點接地，其目的是：

（1）降低觸電電壓。

      對于中性點不接地的系統，當一相接地而人體觸及另外兩相之一時，觸電電壓為相電壓的1.7倍以上；而對于中性點接地系統，觸電電壓就降到接近或等于相電壓。

（2）迅速切斷故障設備。

      對于中性點不接地的系統，當一相接地時，由于導線和地面存在電容和絕緣電阻，可以構成電流通路，接地電流很小，不足以使保護裝置動作而切斷電源，不能確保人身安全。而對于中性點接地的系統，當一相接地后接地電流較大，保護裝置會迅速動作，斷開故障點。

（3）降低電氣設備對地的絕緣水平。

      在中性點不接地的系統中，當一相接地時，將會使另兩相得對地電壓升高到線電壓。而對于中性點接地的系統，當一相接地時，另兩相的對地電壓只接近于相電壓，故可降低電氣設備和輸電線路的絕緣水平。

2、保護接地

      保護接地常用于中性點不接地的低壓系統中，它的作用是當發電機某一繞組的絕緣結構已破壞使外殼帶電時，如果未接地，人體觸及外殼，相當于單相觸電，就可能發生觸電的危險。而如果采用了保護接地，人體觸及外殼時，由于人體的電阻與接地電阻并聯，由于人體電阻；遠大于接地電阻，通過人體的電流就很小，就不會發生觸電的危險。其接線圖如圖5所示。

3、保護接零

      保護接零常用于中性點接地的低壓系統中，它的作用是當發電機某一繞組的絕緣結構已破壞而與外殼相接時，由于采用保護接零，就形成單相短路，迅速將這一相中的熔絲熔斷，外殼便不再帶電。即使在熔絲熔斷前人體觸及外殼時，也由于人體電阻遠大于線路電阻，通過人體的電流也很微小，不會發生觸電危險。其接線圖如圖6所示。

 

圖5  柴油發電機重復接地示意圖

圖6  柴油發電機正確接線圖（零線）

 

 

總結：

      以上幾點就是柴油發電機房在設計時需要注意的，也在設計時就需要考慮的內容，其實通風是很重要的柴油發電機組的通風會直接影響柴油發電機組的使用效率，接地是為了使用安全，所以本文所述都需要遵循。

 

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