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機房設計與設備安裝 |
標準柴油發電機房的建造考量因素 |
導讀：隨著中國城市建設的高速發展，大型工程及重要的工程越來越多，這些工程項目對于電源可靠性的要求非常高。特別是在一些一、二線城市，市電供應不能滿足規范中供電條件的要求，故需要設置柴油發電機組作為備用電源。通過康明斯公司客戶的實際詢問情況，很多用戶在進行柴油發電機組的設計時，難點不在于發電機組功率的計算選型，而是怎樣合理地選擇發電機組的位置，配合土建進行土建條件的預留。這是很多項目工程師較頭疼或處理不好的問題，因此，康明斯公司覺得非常有必要來分析這一問題，結合工程實例總結出了以下這些內容供大家參考。
柴油發電機房內主要設備有柴油發電機組、控制屏、操作臺、電力及照明配電箱、啟動蓄電池、燃油供給和冷卻、進排風系統以及維護檢修設備等，機房的布置要根據發電機組容量大小和臺數而定。小容量發電機組一般機電一體，不用設控制室。發電機組容量較大，可把機房和控制室分開布置，有利于改善工作條件。機房布置方式及各部位有關最小尺寸，是根據發電機組運行維護、輔助設備布置、進排風以及施工安裝等需要，并結合目前封閉式自循環水冷卻方式的應急型發電機組的外廓尺寸提出的。
1、排氣管排煙通道設計
柴油發電機房的排煙在機房設計中特別重要，會直接影響康明斯柴油發電機發電機組的運行。機房設置在高層建筑物內時，機房內應有足夠的新風進口及合理的排煙道位置。機房排煙應避開居民敏感區，排煙口宜內置排煙道至屋頂。當排煙口設置在裙房屋頂時，宜將煙氣處理后再行排放。
（1）柴油發電機的排煙管應單獨引至排煙道，宜架空敷設，也可敷設在地溝中。
（2）排煙管彎頭不宜過多，并應能自由位移，應在排煙管最低點裝排污閥。
（3）機房內的排煙管采用架空敷設時，室內部分應敷設隔熱保護層；
（4）為減少反壓力，排氣管應設計得越短越好，如必須彎曲，至少是管內徑的1.5倍；
（5）當排煙管較長時，應采用自然補償段，并加大排煙管直徑；
（6）當無條件設置自然補償段時，應裝設補償器；
（7）排煙管穿墻應加保護套，伸出屋面時，出口端應加防雨帽；
（8）當管子穿墻時，必須有套管來減震，并讓易燃物質遠離發熱管道；
非增壓柴油發電機應在排煙管裝設消聲器，兩臺柴油發電機不應共用一個消聲器，消聲器應單獨固定。
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消聲器安裝圖 |
2、通風系統設計
柴油發電機房的進風為自然進風的方式。進風口與出風口宜分別布置在發電機組的兩端，以免形成氣流短路，影響散熱效果。
（1）排放量計算公式
對于水冷閉式循環冷卻的發電機組，確定進、排風井的面積，首先要確定進、排風量，其中排風量排即為維持機房溫度所需的風量，而進風量進等于排風量排和燃燒所需空氣量燃燒之和。按照全面通風的公式，計算維持機房室內溫度所需的風量：
G排 = Q / 0.377×（tp-tj）
式中∶G排——排風量，m³/h；
Q——機房內發熱量（對于開式機組，Q為柴油機、發電機和排煙管的散熱量之和；對于閉式機組，Q為柴油機汽缸冷卻水管和排煙管的散熱量之和），kW；
tp ——排風溫度，℃；
tj——進風溫度，℃。
根據式（1），可以根據項目所在地的夏季室外通風溫度確定，實際上包含了柴油發電機組散熱排風溫度和機房環境排風溫度兩個值，而Q也包含了柴油發電機組排風帶走的熱量和散發到機房室內需要排風機帶走的熱量兩個值，實際上要想準確確定上述各個參數是很難的。
（2）進風量計算公式
在工程設計中建議采用實操性較強的方式確定風量：將排風量排拆分為柴油發電機組本身的散熱通風量柴發排，此部分根據廠家樣本取值，而機房排風量機房排可以參考GB50041-2020《鍋爐房設計標準》的要求，地下室柴油發電機房的通風換氣量按照不小于12次/小時設計，將這兩部分的和值確定為排風量排；而進風量可以根據燃燒量7m³/kWh的發電機組額定功率計算或根據廠家樣本選取，則可以根據式（2）確定風井面積：
S = G / 3600 · V
式中∶S——風井面積，m²；
G——進風量或排風量，m³/h；
V——風井流速，m/s。
V 的取值沒有明確的規范規定，只有經驗數據，一般來說，柴油發電機房采用自然進風方式時，進風風井的風速宜取3~5 m/s，排風風井的風速宜取4~6 m/s，如果風速取值過大，對自然進風不利，室內容易形成過度負壓，影響發電機組運行；如果風速取值過小，則土建專業在預留風井時會有很大的難度。
同時校核排風口的面積不宜小于柴油發電機組散熱器面積的1.5倍，進風口面積不宜小于發電機組散熱器面積的1.6倍，室外百葉按照遮擋系數0.6折算，加大百葉面積。如果受限于土建條件，風井風速超過上述推薦值，則需要提資暖通專業，考慮采用機械進風方式。
根據上述公式，選取常用規格柴油發電機組型號，并參考某廠家樣本數據，計算進風井、排風井面積數據。
3、儲油設施的設置
（1）當燃油來源及運輸不便時，宜在建筑物主體外設置40～64h耗油量的儲油設施；
（2）機房內應設置儲油間，其總儲存量不應超過8.0小時的燃油量，并采取相應的防火措施；
（3）儲油間應采用防火墻與發電機間隔開；
（4）當必須在防火墻上開門時，應設置能自行關閉的甲級防火門；
（5）超過500L時，消防部門要求單獨設置房間，將儲油間與機房隔開。
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儲油間的日用油箱接管示意圖 |
4、發電機組中性點接地應符合下列要求：
（1）只有單臺發電機組時，發電機中性點直接接地，發電機組的接地形式與低壓配電系統接地形式一致；
（2）當兩臺發電機組并列運行時，發電機組的中性點應經刀開關接地；當兩臺發電機組的中性導體存在環流時，應只將其中一臺發電機的中性點接地；
（3）當兩臺發電機組并列運行時，兩臺發電機組的中性點可經限流電抗器接地；
（4）采用電抗器限制中性導體環流時，電抗器的額定電流可按發電機額定電流的25％選擇。
（5）發電機中性導體上的接地刀開關，可根據發電機允許的不對稱負荷電流及中性導體上可能出現的零序電流選擇。
總的來說，由于每個建筑個體情況不同，柴油發電機的機房設置要切合建筑的實際。以上康明斯公司介紹的只是幾種常見的做法，在具體工程設計中，設計師應開拓思路，特別是在對土建條件要求的處理上，需要與建筑師進行充分的溝通與探討，找出最佳的解決方案。
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