機房設計與安裝

港口柴油發電機組預制艙的設計要求

 

摘要：針對港口環境具有粉塵梁大、海水鹽霧腐蝕性強烈、空氣濕度高等特點，和柴發安裝的空間位置局限等特點，在實際使用中，不但要滿足其環境的影響還需滿足檢修的要求，特別是能更換較大部件的需求。因此，柴油發電機組預制艙的設計原則是需要考慮安裝便利、結構緊湊、布局合理、檢修維護便利，可實現在高鹽霧多濕潤的港口環境，保證發電機組防護空間內氣流污染減少，為柴發的正常運行提供有效保證，同時滿足對其預制艙體簡單部件的拆裝，降低整個發電機組的吊裝和安裝復雜程度，維護保養便利和降低其保養更換柴油發電機組配件費用成本。

 

一、預制艙式電站的特點

 

      柴油發電機組的集裝箱外罩一般使用英語縮略詞“PH”來表示，也就是“Power House”的縮寫。中文可翻譯為“預制艙”或“預制艙”。預制艙式電站的優勢具有減少土建施工量、建設周期短、可冬季施工、安裝方便、管理接口界面清晰、節約占地面積等優點。

1、高度集成

      供電、靜音、防雨、配電、儲油、消防等多重功能。

2、成本縮減

       現場工程量劇減，大幅壓縮工程施工、協調、管理等實施成本。

3、壽命延長

      完善的防腐工藝，保證40年不銹蝕，使用壽命50年以上。

4、靈活配置

      靈活配置柴油發電機組及布置方式；可選擇外觀設計，環境友好且易于安裝。

5、節省占地

      符合使用標準的前提下降低40%占地面積。

6、快捷安裝

      工廠內完成柴油發電機組安裝和初步調試，現場組裝與接線時間可壓縮到7天。

      集裝箱預制艙電站是集發電、輸電、配電功能于一體的設備，包括柴油發電機、電流電壓互感器、斷路器、隔離開關、電抗器、避雷器、高低壓開關柜、保險絲斷路器、智能中央控制設備和其他設備集成。整個預制艙艙體外部鋼板雙層設計，防火絕緣，密封性能好，施工建設周期短，質量穩定，直接裝配完成運貨到現場。

 

圖1 組裝式港口柴油發電機組預制艙體結構

 

二、預制艙設計技術要點

 

1、發電站內的主體設備設計使用壽命要達到標準年限，關鍵艙體須高烈度防震，耐火防腐，可有效抵御地面沉陷，最短設計使用壽命不少于25年；

2、整個發電站體，艙體以及所有功能分區均做到外觀優美，發電站內設備布局科學合理，緊湊有致，為后續擴建銜接創造了有利條件；

3、發電站的平面設計總圖要對包括地質條件以及場地條件等在內的環境條件加以充分利用，建筑和設備布局要完全融入周邊環境，不得破壞區域景觀的整體性；

4、完全與所在地地質，水文以及氣象條件相對應，能抵御各種極端氣候帶來的自然災害。如果發電站址所在地為高寒地帶，預制艙須具備良好的抗凍抗嚴寒天氣能力，降低艙體內部和外部的熱力傳導。如果發電站址選擇在沿海，為了應對高發的臺風災害，預制艙要提高抗強風能力；

5、預制艙設計要高度符合工廠化生產制造模式，包括電纜溝，防火墻以及圍墻等在內的配套設施的生產制造要按照裝配式建筑標準設計；

6、設計安裝向一體化模式靠攏，達到高度集成標準，為現場作業提供方便快捷，綠色環保，優質高效且安全穩定的環境條件；

7、預制艙內部設計要引入智能環境控制技術，把節能降耗理念體現到極致；

8、預制艙功能設計要確保保溫隔熱，內部的安全防護，照明，通風以及消防設計一應俱全且完全達標；

9、艙體的主體結構設計要提前為后續的改擴建以及日常維護保養創造有利條件，運維管理實現高度智能化；

10、艙內設備要與四新技術高度融合，生產技術和工藝制造要實現體系化，要完全符合行業標準，把工程造價控制在最低限度，機械設備保證經濟適用。

 

三、預制艙電站設計方案

 

1、底架的設計

      因為預制艙安裝在RTG的鞍梁上，鞍梁距離地面有一定的高度，在設計機座時，發電機組安裝的機座必須具有足夠的剛度。

      機座一般分為帶油箱底座和框架底座兩種。帶油箱底座的一般作為輔助油箱使用，要求滿足4-8h使用的油量?？蚣艿鬃鶟M足安裝發電機組及其附件的安裝剛度要求，還需增加底板集油槽，電纜過線孔等，個別常用框架底架還需在適當位置增開進風口，以滿足箱體上的進風不足的問題；機架除了具有較高的剛度外，還需要配置集油槽，油槽下部預留接口，通過管路和其他排污管路集中排放到距離地面的排污槽內，以方便機油集中排放。

      房體布置在懸空的橫梁上，必須防止油水和廢液漏出，發電機組下裝一個能容納機油和冷卻水的油水盤，油水盤的最低點裝有排放閥，管路或電纜不通過油水盤，動力裝置下面有4根排放管引至離地1.4m處，這4根管分別為柴油機油底殼廢油排放管、柴油機水箱廢水排放管、主油箱排放管、機架底部油水盤的廢油水排放管，所有排放閥采用耐油閥。

2、進風的設計

      按照進風方式的不同，預制艙的結構通常有兩種方式：

（1）頂部進風方式：

       頂部加裝防雨進風箱如圖2所示，是目前預制艙上常采用的一種進風方式，發電機組工作時，空氣從進風罩的下方側面進入，對使用在環境特別惡劣的場合時有很好的防護作用。在罩體進風口的內部敷設了防塵網，起到過濾風沙和防蟲的作用。

（2）側門上開進風口的進風方式：

      在側門上設計進風口，如圖3所示，內部敷設了不銹防蟲網，加裝了防水罩，由于機房的寬度設計一般要求較為緊湊，因此房體側門進風方式會限制發電機組的進風量；作為主要發電機組柴油發電機組，一般較少采用此類進風方式，目前，預制艙常用第一種進風方式，即頂部進風，可以不受預制艙尺寸的限制。

 

圖2 柴油發電機預制艙結構圖

圖3 柴油發電機預制艙進風口的設計圖

 

3、出風口設計

      預制艙出風口因靠近輪胎吊的主梁，在直排風的情況下，會造成部分空氣回流，影響柴油發電機組的性能，通常采用的方式是增加導風罩，使熱風向上排出，這樣既不影響排風，也能順利地將熱風向上導出，需要注意的是應在導風罩下部增加排水孔，防止積水。還有一種排風方式是在發電機組房體端部兩側內預留空間，增加人字形導風槽，使熱風向兩側排出。在排風口處加裝百葉窗，防止雨水進入預制艙內，如圖4所示。

4、檢修平臺設計

（1）平臺、走道和梯子的布置便于維修人員攜帶工具和其他柴油發電機組安全抵達需要進行檢查、維修和更換零部件的地方，其布置應有足夠的操作空間。

（2）柴油發電機組的控制屏及主開關一般設計在發電機組的尾部（發電機后端），操作人員站立處設置固定平臺，下敷設格柵板，此平臺和爬梯相連通，機箱端部設置有透視窗，可以觀察控制儀表，方便操作人員觀察及操作。

（3）機房安裝在距離地面幾米的鞍梁上，輪胎吊需每天工作時使用，維護頻率較高，平時要從機房的周圍對發電機組進行檢查，所以需要在房體兩側增加平臺，方便觀察、操作和維護發電機組，機房兩側的平臺需要增加柵格防護裝置，并增加防護欄桿，兩側平臺也稱檢修平臺。內部靠近吊車一側的平臺，因內部工作空間（吊具工作區域內）限制，需要在輪胎吊工作時收起，為了確保操作安全，一般會在內側平臺加裝限位開關，確保平臺收起后才能啟動發電機組發電。

（4）輪胎吊外側平臺和兩端的過道一般可以采用固定式，固定過道和平臺多采用格柵板鋪地，保證安全的同時，還可以方便觀察機房下部情況，格柵板采用可拆方式固定。平臺寬度一般保證以一人通過為宜，保證＞550mm的凈空間。也有部分碼頭，要求外側的平臺也同時收起，做成活動式平臺。平臺欄桿一般采用三檔式，依據欄桿標準的要求制作如圖5所示。

 

5、檢修門設計

      因發電機組固定在鞍梁上，預制艙門的設計原則應遵循：如遇發電機組損壞，在不將預制艙吊下的前提下可將發電機、發動機、散熱器等分別從側向取出進行各部件的修理。實際應用中，將門的立柱做成可拆卸式，門的鉸鏈做成可拆式鉸鏈，以方便發電機組大修和維護。還有部分項目采用消防用卷簾門的設計，方便開關的同時，也滿足了方便檢修的需求。

      預制艙頂的設計應滿足排水的坡度；房頂及預制艙的四壁均不能漏水。在降噪處理方面，因為輪胎吊的使用是在戶外，用戶對噪聲的要求不高，滿足85dB（A）即可，通常采用的降噪方式是在預制艙的內壁敷設阻燃的吸音材料，排氣系統增加一些工業型消聲器，可以達到有效的消音處理，使發動機噪聲不超過國家標準的有關規定。

 

圖4  柴油發電機預制艙排風口的設計圖

圖5 柴油發電機預制艙檢修平臺

 

總結：

      隨著國家綜合實力不斷上升，國家舉辦世界性活動不斷增多、進一步提高救災搶災能力、針對大型荒野作業及大型項目前期基礎建設，和平時期國防建設等等作業活動提供應急電源及供電保障。原有設計變電站均為固定建造變電站，不可以移動，即便北京奧運會期間應急保障電源也是建立的臨時保障電站，奧運會結束后全部吊裝移除或用在了別的項目，或保存起來作為電網備用原件，其資源浪費非常之大。

      為了能夠建立更加完善、便捷、節能的電力保障體系，特研發可以移動便捷發電、送電系統。預制艙式發電站在項目建設中起到舉足輕重的作用，是項目研發與使用非常重要的一個環節。預制艙式發電站可以隨時開往需要地點，非常短時間即可達到使用狀態，且活動結束后可在非常短的時間進行分離，開往另外一處需要使用的地址，或進入倉庫等待使用命令，大大的節省了安裝和拆除時間與成本，大大的降低了柴油發電機組使用損耗，避免了資源浪費，使得柴油發電機組隨時可以具備接受命令條件。大大減少了應急反映時間。預制艙一直放在車體上，隨時可以出發駛向需要的地址。在今后國家發展中：為大型重要活動備用保障電源、抗災搶災、重要項目前期項目施工過程中均會發揮非常重要的作用,戰略意重大。未來在全國各省市、地區及全世界范圍內需求量及經濟價值也非常的巨大。

 

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