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機房設計與設備安裝 |
柴油發電機組安裝布置和應用指南 |
摘要：在現代民用建筑當中，用電設備的種類和數量越來越多，為滿足這些設備用電的可靠性，當市政電網無法提供兩路獨立電源時，在設計中采用柴油發電機組作為備用電源的方法被普遍采用。雖然柴油燃點較高，發生火災危險性相對較小，但是在民用建筑中是將柴油發電機組設置在建筑物主體內，從理論上來說肯定還是有危險性的，再考慮到機組運行過程中通風、噪音、振動等問題。因此，如何正確且安全地安裝柴油發電機組無疑是我們全面考慮的因素，并應當采取合理地設計。
一、設備整機組裝
一個完整的柴油發電機組，如下一頁的圖1所示，是一個由許多固定和運動部件組成的復雜機器； 主要的組件是交流發電機、原動機（發動機） 和冷卻系統（散熱器） 。當將交流發電機集成到柴油發電機組時，系統工程師必須仔細規劃系統布局，以確保安裝和應用的滿意運行。系統工程師必須根據相關的工程標準進行指定、設計、制造和測試，以確保整個系統的預期功能。
1、設備組裝成套
安裝裝置是在柴油發電機組工業中用于將交流發電機安裝（或組裝） 到柴油發電機組底座框架上的一種技術。安裝孔的數量和使用的底座類型將取決于安裝條件和應用的類型。基框架必須為發電機 組組件提供支撐結構，以保持結構完整性和對齊，同時允許熱增長。它必須保持由激勵力和外 部源產生的可接受的振動水平。
交流發電機安裝裝置的設計應確保交流發電機能夠承受在瞬態事件期間產生的高突然扭矩負荷 。產生高扭矩的瞬態事件的例子有： 短路條件、欠/過壓通過事件和發動機燃油管理問題。施 加到交流發電機的腳布置和連接外殼上的扭矩將取決于瞬態事件的類型和相關的連接慣性。選 擇合適的柴油發電機組組件設計，并考慮以下因素： 直接耦合發動機、連接至基架類型、轉軸連接 類型（剛性或軟聯軸器） 、交流發電機架類型、應用負載和速度。
在圖2（環繞區域） 的總體布置圖中可以看到具有孔位置的交流發電機安裝腳布置的例子。
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圖2 發電機頂升孔和安裝孔的位置 |
圖1 完整柴油發電機組安裝中交流發電機的典型位置
2、彎曲力矩
交流發電機的支腳布置設計有安裝孔，在安裝位置和類型上提供靈活性，以確保氣缸體/飛輪殼體界面所需的彎矩。
通常，彎矩的計算可以使用有限元分析 仿真工具來確定。同樣重要的是，系統中每個柔性支架上的靜態偏轉都是相同的。如果靜態偏轉不相同，則可能會引起搖擺運動或俯仰運動，導致固有頻率高于簡單的垂直模式。優選地支架應圍繞發動機和交流發電機的組合重心對稱地布置，以使每個支架承載相同的重量。
由于標準的發動機和交流發電機的安裝位置點是固定的，因此有必要在給定的位置找到每個支架所承載的靜態負載。
二、交流發電機的吊裝和組裝
1、交流發電機的支腳設計
交流發電機是根據IEC60034-7：1993制造的，這是安裝和施工方案的標準。本標準涉及旋轉電機安裝和施工設計兩個規范：
（1）代碼 I（字母數字名稱）
代碼 I具有水平或垂直軸的機器由代碼字母IM（國際安裝）指定，然后是空格、字母B（表示水平）或V（垂直）和一個或兩個數字。根據應用程序，客戶可以在適合裝配的高度采用標準腳或抬高側腳設計。
（2）代碼 II（全數字編號）
2、實體安裝
將交流發電機牢固地安裝到底座或支撐結構上，通常是為了增加系統的剛度或對特定應用的要求。雖然固體安裝柴油發電機組結構為發動機/交流柴油發電機組合提供了額外的剛度，但需要考慮和設計基本架固有頻率、熱增長、精確的腳對準和對基礎的隔離。圖3顯示了一個實體安裝的緊密耦合生成集的示例；圖4顯示了一個實體安裝的開耦合生成集的示例。
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圖3 固體安裝柴油發電機組（發動機固體-交流發電機固體-閉合耦合） |
圖4 固體安裝柴油發電機組（發動機固體-交流發電機固體-開放式耦合） |
3、柔性安裝
柔性底座放置在結構底座和交流發電機/發動機之間。柔性安裝使支撐結構能夠與發動機和交流發電機的振動源隔離，盡量減少激勵基架固有頻率的風險，減少振動對輔助部件的傳輸，與基礎的隔離等。圖5顯示了一個靈活安裝的緊密耦合基因集的例子；圖6顯示了一個靈活安裝的開放式耦合生成集的示例。
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圖5 柔性安裝的柴油發電機組（發動機和交流發電機-耦合對柔性安裝式底座框架） |
圖6 柔性安裝的柴油發電機組底座（發動機柔性-交流發電機固體-開放式耦合） |
三、設備安裝的選擇和建議
1、防雷
獨立的發電機房應按三類防雷建筑物設置防雷措施，如柴油發電機組機房應附設在其他建筑物和地下層內，防雷類別施工標準應與建筑物防雷級別相同。
2、 防靜電
當柴油發電機組的燃油輸送管線由建筑物外輸送到日用油箱時，燃油管道要做防靜電接地施工。
3、中性點施工要求
中性點接地方式有直接接地、通過電感接地、通過電容接地、通過可調電抗器接地等幾種方式。對于大型柴油發電機組，通常采用通過電感接地的方式。
4、 接地
柴油發電機組接線示意圖如圖7所示，當發電機房的下列位置在柴油發電機組施工時，必須做等電位連接：
（1）柴油發電機組的底座；
（2）日用油箱支架；
（3）金屬管，如水管、采暖管、通風管等；
（4）鋼結構建筑的鋼柱；
（5）鋼門窗框、百葉窗、有色金屬窗框架等；
（6）在墻上固定消聲材料的金屬固定框架；
（7）配電系統PE（或PEN）線。
5、 零線（PEN）可靠連接
（1）發電機組的外殼；
（2）電氣控制箱（屏、臺）體；
（3）電纜橋架、敷線鋼管、固定電氣支架。
6、 消防
（1）柴油發電機組機房需配置有消防器材；
（2）柴油發電機房應設有火災自動報警系統和自動滅火系統；
（3）柴油發電機組的儲油間或日用油箱間需與柴油發電機房隔開。
7、 噪聲的控制
（1）柴油發電機組應有良好的減震性能和隔震基礎；
（2）進排風系統應有消聲裝置；
（3）機房的管道應采用減震支架；
（4）機房的四周墻壁與屋頂等防護結構，應按照建筑隔聲標準施工。
8、減震措施
如圖8所示，氯丁橡膠或橡膠隔離器經常用于柴油發電機組。這些整體支架由柴油發電機組制造商安裝在工程交流柴油發電機組件和底座框架滑塊之間。這些隔離器提供高達90%的隔離效率，這足夠于大多數地面或以下的安裝。所有安裝墊的高度必須在0.25mm以內，不可調防振支架(AVM)必須為3mm，可調高度AVM必須為10mm以內。墊片用于達到所需的水平。成本總是一個考慮因素；而需要消除的振動水平，將決定設計師可以使用哪一種類型來減少振動到周圍表面的傳輸。
在選擇防振安裝時，應考慮以下清單，以確保安裝性能與設計要求的最佳匹配：
（1）確定柴油發電機組的聯合重心；確定機械支架相對于重心的位置。
（2）花一些時間，在靜態條件下，以尋找支架上的負載。
（3）計算安裝處的扭矩反應，并根據制造商的數字檢查最大允許偏轉。
（4）如果發電機的法蘭安裝在發動機飛輪殼體上，則計算氣缸體/飛輪殼體接口后方的彎矩（在靜態狀態下）。
（5）確定應用程序的g值（預期垂直加速度），然后計算裝置支架的動態載荷和缸體/飛輪殼體界面的彎矩。
（6）選擇合適的安裝件，以承受靜態和動態的負載與所需的偏轉。
（7）計算所選安裝件的固有頻率。
（8）為所考慮的裝置建立最低的干擾頻率。
（9）根據AVM制造商提供的數據確定隔離的程度。
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圖7 柴油發電機組零件和地線連接圖 |
圖8 發電機橡膠整體隔振器系統 |
總結：
正確安裝和布置柴油發電機組是保障其安全穩定運行的關鍵。通過遵循安全安裝和布置規程、合理管理負載、定期維護和及時應對故障，可以延長柴油發電機組的使用壽命，提高其可靠性和穩定性。同時，我們應該提高環保意識，減少對環境的污染。希望本文提供的安裝和布置指南能夠對您有所幫助，使您能夠正確安裝和布置和維護柴油發電機組。
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