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機房設計與設備安裝 |
建造柴油發電機房的參考建議和專業意見 |
導讀：康明斯柴油發電機在電力設備中占據著舉足輕重的作用，其安裝與設計更是保障后期運行的關鍵。建設發電機房應根據柴油發電機組的數量和功率大小，合理規劃機房空間，確保柴油發電機組的正常運轉和維護。康明斯公司根據以往的經驗總結了一些建造發電機房需要考慮和注意的部分事項，給剛剛涉入的電氣行業設計人員一些參考。本文所列的機房選址、設備基礎及柴油發電機組各系統布局的設計要求若有不足之處，還需不斷的補充、完善，不斷的積累經驗。
一、機房選址方法
首先發電機機房應避開主要出口通道；應考慮運輸、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。發電機機房的典型布置如圖1所示，實景如圖2所示。
1、建筑外選址要求
（1）注意噪音對環境的影響：發電機房的位置應盡量遠離居民區，以減少發電機組噪聲及排放對居民的影響，機房應盡量在開闊場地上修建，以利于發電機組及附件的進出和通風散熱。
（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、建筑內選址要求
（1）要求建筑內機房的空間應充分考慮發電機組及附件的體積，保證發電機組和附件有足夠的安裝空間。
（2）考慮到柴油發電機組的進風、排風、排煙等情況，根據《民用建筑電氣設計規范》的要求，機房最好設在首層。部分機房因空間及位置等因素受限，發電機設在地下室。由于地下室出入不宜、自然通風條件不良，機房設計帶來一系列不利因素，設計中要注意并處理好。
（3）不應設在四周無外墻的房間，為熱風管道和排煙管道導出室外創造條件。
（4）不應設在廁所、浴室或其它經常積水場所的正下方和貼鄰。
（5）不應靠近防微振的房間。
3、其他考慮因素
一般柴油發電機房宜設置在用電負荷中心，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量而增加的投資。柴油發電機房位置的選擇還應考慮柴油發電機組運行過程中多方面因素：
（1）保證發電機組本身的運行環境，即發電機組運行中的通風、排風、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，燃料的供應及儲存也是機房設置需要考慮的因素。柴油發電機組在運行過程中，由于柴油的燃燒會產生大量的煙，同時柴發發電機組本身運行產生氣體和熱量，這些煙、氣和熱量不僅不利于柴發發電機組本身的運行，也給人活動的場所造成了環境污染。所以，柴油發電機機房選擇位置時需考慮能很好的將這些煙、氣和熱量排送到遠離室內和人員進出口的位置，并同時能給機房引入新風，形成良好的散熱、通風環境。
（2）柴油發電機組運行時會振動并產生噪聲，這就要求機房在選址時考慮振動及噪聲對所在環境的影響，必要時應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，可將柴發機房設于項目附近的室外，并背離出入口，人員密集的地方。當條件不允許時，現在許多項目也都設于地下層，通過有效的通風、排風、排煙以及減振、降噪等措施，也運行良好，并取得較好的經濟效益。
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圖1 發電機房設備布置圖 |
圖2 康明斯柴油發電機組機房實景圖 |
二、設備底座基礎
1、基礎的承載力要求
基礎的質量應能承載基礎總值的2—5倍，對于高速發電機組可取較小值。
2、基礎的材料
基礎應用標號不低于450號混凝土并搗筑。混凝土由水泥、砂、碎石和水拌合后凝固而成，用6mm鋼筋網做鋼結構。混凝土所用的砂子要堅硬、潔凈，其所含的污泥粉末不能超過總質量的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、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、基礎的尺寸
（1）康明斯柴油發電機組均為鋼制底盤并配置高性能減振器，如圖3所示。因此，發電機組的混凝土基礎無需預留地腳螺孔。
（2）基礎的長度和寬度，依據發電機組的外形的長、寬尺寸各擴放300mm左右。
（3）基礎的深度，即混凝土基礎的厚度（高度），一般以柴油機汽缸直徑的3—4倍進行概算，對于小型發電機組也常在在100—200mm之間確定。
（4）如圖4所示，基礎與地坪可以做成同一高度，也可以使基礎高于地坪50—100mm，基礎盡可能平整光滑，并預留排放槽，以便廢水污油等及時流走。
5、基礎的澆灌
（1）澆灌前應根據基礎的尺寸準備好模板及鋼筋結構網。
（2）基礎的基層要夯實，基坑無積水，基礎要一次搗筑完畢，在澆灌過程中間歇時間最多不超過2小時。
（3）基礎表面要水平、平整、養護一周后可進行安裝。
6、發電機組保護接地網
發電機組接地網，須單獨預埋，不能和其它設備共用同一接地網，接地網漏出地面扁鐵端頭部位須開￠10通孔。
7、管線預埋
（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）鋪設穿好PVC套管的管線。
（5）回填地溝，要求壓實且平整。
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圖3 柴油發電機基座減震墊 |
圖4 柴油發電機組隔震層基礎圖 |
三、發電機房設備布局
1、機房通風冷卻系統
機房通風系統典型設計如圖5、圖6所示。柴油發電機組運行時，發電機組及排煙管道等部件都向機房內散發熱量，使機房溫度升高，同時還會散發一些有毒氣體，發電機組運行還需要足夠的新鮮空氣，故機房需進行通風降溫。一般排風的作法是設置熱風通道，熱風通道與散熱器連在一起，連接處用軟接頭，熱空氣在發動機的一端排出，應將排風槽伸出建筑物外，以防任何熱空氣回流，因為如果這些熱空氣由冷卻系統引入機房，將會導致柴油發電機過熱，如被引入作為燃燒用，還將損耗功率。
一般出風口的面積最小應為散熱器面積的1.5倍。如機房設在首層，柴油發電機進風口位置盡可能緊靠新鮮空氣的進口端，這樣就可不必設進風槽，只需裝設進風百葉窗或裝有百葉窗的機房門即可，但進風面積必須滿足發電機組要求，一般應大于發電機組散熱器面積的18倍。
（1）平時通風系統
發電機房通風換氣用，就是一般10-15次換氣次數的通風量，可僅設排風機如果給排水有氣體滅火，這套系統還要承擔滅火完畢后的排風系統。
（2）工作進排風系統
柴油電機本身有個很大的排風管，這個是柴油發電機自帶的，配合提供一個風井就可以了，同時設計進風系統補充排風量和發電機組燃燒空氣量，設送風機。
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圖5 發電機房通風設計平面圖 |
圖6 發電機房通風設計立面圖 |
2、柴發供油系統
柴油發電機組運行需供應大量柴油，必須儲備一定的油量，對小型發電機組只需設油箱（供油系統如圖7所示），對大一點的發電機組應設置儲油間，如再大的發電機組還應在室外專設儲油設施（室外油庫如圖8所示）。
油箱（罐）最高油面不能比發電機組底座高出2.5m，否則應在中間加日用油箱；出油位要比油箱底高50mm，以免將沉淀物吸入發電機組；油箱底應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；送油管應為黑鐵管，不能用鍍鋅管，以免產生化學反應，損害發電機組；回油管油路到油箱必須保持在2.5m高度以下。
排煙消音系統排煙系統應盡可能布置的短平，但應滿足當地規劃、環保部門的規定，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定，若其流向急轉變化，將使排煙系統的背壓加大，阻礙排煙效果，從而導致發電機組的功率損失，因此應盡可能的降低背壓。當條件要求增加排煙系統的長度大于9m時，則排煙管徑應加大。
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圖7 電控柴發發電機組供油系統 |
圖8 室外直埋儲油罐結構圖
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3、柴發排煙系統安裝
從柴油發電機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，排煙管的第二段應被支撐住，以容許柔性管走動時，不致于將承重施加于發電機的總管上。排煙管壁厚應大于3mm。當排煙管需要穿過墻壁時，應當配置套管或壁外套板，否則墻壁將會因過度受熱而出現裂縫，并有可能造成火災。排煙口應遠離建筑物進氣欄或門窗，設計成防雨型，在靠近柴油發電機的長排煙管處配置疏水點或泄水收集盤。
排煙管道上應設置排煙消音器，根據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。對于小型發電機組，當地環保部門允許時，煙氣可直接排入大氣，對較大發電機組，當地環保部門一般不允許煙氣直接排入大氣，還應設置消煙池。消煙池尺寸由發電機組大小決定，一般3～20m3。
4、照明系統設計
（1）照明需求分析：
根據發電機房的大小、用途和人流量等因素，確定機房內不同區域的照明需求。例如，機房主要區域需要較亮的燈光，而走廊和輔助區域的照明可以較為柔和。
（2） 照明設備選擇：
選擇高效、耐用且符合安全標準的照明設備。LED燈具是當前最常用的選擇，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，以適應機房環境。
（3） 照明布局設計：
合理設計照明布局，確保光線均勻分布且避免產生過多的陰影。同時，考慮減少反射和眩光，使發電機房的工作人員能夠舒適地工作。
（4） 照明控制系統：
采用智能化的照明控制系統，使用傳感器監測發電機房內光線狀況，并根據實際需求自動調節照明亮度。這樣不僅可以提高能源利用效率，還能延長照明設備的使用壽命。
總結：
柴油發電機組的設計是一個多專業、多部門密切配合才能完成的工作，電氣專業設計過程中，要了解發電機組本身特性，了解當地環保、供電等部門的一些規定，要考慮各專業之間的配合，便于施工、運行管理及維護等。
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