摘要：目前，靜音箱式柴油發(fā)電機組由于靈活性高，越來越受到客戶歡迎，特別是在一些石油資源豐富的國家。但已有發(fā)電機組功率大多在1000kW以下，價格昂貴，要組建相當規(guī)模的電站，就需要較多數(shù)量的發(fā)電機組，使得采購成本上升，運用維護工程量巨大，越來越不適應所在地區(qū)日益增加的用電需求。而要采用大型箱式發(fā)電機組，則集裝箱箱體安裝、快捷運輸成為設計難點。康明斯公司在本文根據(jù)相關文獻的計算公式對柴發(fā)集裝箱設計及尺寸進行論述，同時要求在設計時充分考慮了現(xiàn)場安裝的需要，盡可能使靜音集裝箱式柴發(fā)現(xiàn)場安裝簡單方便。

 一、集裝箱柴發(fā)設計要求

      現(xiàn)有小功率箱式柴油發(fā)電機組是將柴油發(fā)電機組安裝在公共底座上，然后再整體安裝于標準集裝箱內(nèi)固定。公共底座結構復雜、重量較大、制造成本高，大功率柴油發(fā)電機組因尺寸原因無法采用此結構形式。為解決此問題，必須采用全新結構設計，使大功率箱式柴油發(fā)電機組集裝箱能夠具備良好的強度及剛性，從而確保柴油機的運行安全。所有結構應能夠安裝于標準尺寸的集裝箱內(nèi)，同時箱體結構便于安裝及檢修。

      40英尺開頂高集裝箱內(nèi)布置有16V型柴油發(fā)電機組、電氣開關柜、電氣控制柜、蓄電池組、充電機和變壓器。該箱在充分考慮了發(fā)電機組進風量的同時又能滿足防風防沙要求；箱體上的排煙口和燃油、水管路的連接口均作防雨、防沙處理；箱體內(nèi)部采用相應的消音降噪措施；箱頂安裝消音器，該部位由安裝接口支撐，確保該部位強度。

1、尺寸要求

      40英尺開頂高集裝箱外形尺寸為標準集裝箱尺寸，其箱底盤及底側梁為全新設計，使其具有柴油發(fā)電機組公共底座的功能，箱底與地面之間安裝疊層橡膠減震器，結構簡單、重量輕，保證發(fā)電機組正常工作。柴油機、發(fā)電機通過螺栓聯(lián)接安裝于柴油機、電機的安裝座上，通過高彈聯(lián)軸器將柴油機與發(fā)電機連接。柴油機、電機安裝座與箱底盤及底側梁焊接為一整體，保證發(fā)電機組安裝后的箱體剛度。為方便電機安裝于安裝座上，在底側梁上開4個工藝孔，方便電機螺栓的安裝與拆卸。

      根據(jù)發(fā)電機組尺寸確定選用40英尺高集裝箱標準，外形尺寸為12192mm×2438mm×2896mm。箱頂蓋為活頂蓋設計，方便發(fā)電機組各設備從箱上部吊裝安裝。根據(jù)柴油機、電機的重量與外形尺寸，通過計算確定底側梁及底盤的設計尺寸，并根據(jù)電機位置確定工藝孔的位置，完成設計、制造后，按IS01496-1《一般貨物用集裝箱-技術條件與試驗方法》的標準進行試驗。確保箱體能夠保證發(fā)電機組的正常工作。具體結構見圖1和圖2。

2、重量要求

      發(fā)電機組在正常工作狀態(tài)下，箱內(nèi)安裝設備總重量為44.5t，因此底側梁采用工字梁結構，該結構承載量大，結構簡單并易于制造生產(chǎn)，制造成本低。經(jīng)強度及剛度計算，該結構滿足箱式發(fā)電機組設計要求。

3、間隙要求

      根據(jù)柴油機、發(fā)電機的結構尺寸，設計其安裝座，如圖3、提4所示。在滿足強度要求的前提下，進行了輕量化優(yōu)化設計，使其結構簡單并且方便柴油機與發(fā)電機的安裝與調(diào)試。

      柴油機安裝于40英尺開頂高集裝箱內(nèi)，柴油機最高點與箱頂蓋的間隙為20mm，柴油機最低點與箱地板的間隙為18.5mm，充分利用了箱內(nèi)部空間尺寸，徹底解決了康明斯柴油發(fā)電機組不能安裝于標準集裝箱內(nèi)部的問題。

4、檢修門要求

      為方便對發(fā)電機組進行檢修，箱兩側開有檢修門，并在箱兩側開有發(fā)電機排風口、集裝箱進風口、電纜出線口。電氣端為對開大門，方便維修人員檢修設備，在大門上開有小門，操作人員只需打開小門，即可操作設備、記錄數(shù)據(jù)。輔助單元端有檢修門、油水系統(tǒng)輔助單元連接口、增壓器進氣口。頂蓋上開有集裝箱通風口及柴油機氣缸蓋拆卸吊裝口，如需更換氣缸蓋，無需將整個頂蓋吊起更換，方便柴油機維修，降低勞動強度，節(jié)省維修時間。

5、振動測算

      疊層橡膠減震器安裝在箱式發(fā)電機組40英尺集裝箱底與地面之間，緩沖發(fā)電機組工作時對地面的沖擊，減少發(fā)電機組的振動。

      柴油發(fā)電機組總質量：m=46.6t=456680N，額定轉速：n=1500r/min，激振圓頻率：ω=94.2rad/s。

      根據(jù)相關文獻計算公式得出以下結果：

（1）頻率比 Z

      選取隔震系數(shù)η=0.09，則頻率比：[η取值范圍（0.25～0.01）最佳（0.11～0.04]

Z≥1/√η=1/√0.09=3.33

      選擇Z=4

（2）隔振器剛度 K'

      隔振器總剛度K

K=（1/Z²）mω²=（1/4²）×456680×94.2²=253275869.7（N/m）

      采用28個隔振器，對稱布置，1個隔振器剛度為：

K'=K/28=253275869.7/28=9045566.8（N/m）=9.05（kN/mm）

（3）阻尼比 ζ

      系統(tǒng)固有圓頻率ω。

ω_n=ω/Z=94.2/4=23.55（rad/s）

      設阻尼系數(shù)C=0.10[C取值范圍（0.09～0.15）]

      28個隔振器的阻尼系數(shù)為2.8

ζ=C/2ω_n=2.8/（2×23.55）=0.059

      減震系統(tǒng)結構、安裝及阻尼比見圖5~圖8，阻尼比ζ在0.05～0.20范圍內(nèi)，加速和停機造成的共振不會太大，隔震效果也不會降得很低。

① 阻尼系數(shù)C：表征阻尼大小的常數(shù)。

② 阻尼比ζ：指阻尼系數(shù)與臨界阻尼系數(shù)之比，表達結構體標準化的阻尼大小。阻尼比也可以表述成耗損的振動能量與總機械振動能量的比值關系。

二、設備及附件安裝

1、發(fā)電機組的安裝

      發(fā)電機組定位前先把水泥基礎平臺上的雜物和坭土清理干凈；發(fā)電機組擺放的方向按現(xiàn)場的布局來定，盡量避開發(fā)電機組排煙管排出的高溫廢氣直接吹到外置油箱，也要考慮操作的方便。發(fā)電機組在基礎臺上擺放居中，端正。用膨脹螺栓固定，固定后發(fā)電機組整體保持水平，端正(靠近方艙盡量與方艙平行)

2、外置油箱的安裝

      油箱在基礎臺上擺放居中，端正；注意擺放后油箱出油、回管接口側要與發(fā)電機組進油口和回油管接口側相對；用膨脹螺栓固定，固定后油箱整體保持水平，端正(靠近發(fā)電機組盡量與發(fā)電機組平行)。

（1）油箱出油、回油管的連接

      金屬管件螺牙連接用密封膠及生料帶，防止漏油；出油、回油管必須套波紋管或PVC管；油管避免打結、扭曲及非自然折彎；球閥安裝要注意方向，開閥時手柄應向外；油管接頭安裝時要注意油管上的錐形頭要對應接頭上“喇叭”口。

（2）發(fā)電機組上的油管連接

      油管連接前要先把發(fā)電機組上“OUT”“IN”兩個原裝的接口拆下?lián)Q上隨機配來的接頭；下圖所示：

（3）油水分離器安裝注意事項

      油水分離器安前要注意入口和出口，有些油水分離器的入口“IN”與油箱的出油口方向不對，遇到這情況時用小套筒板手把四個螺絲拆下，把油水分離器的安裝架換一個方向再把螺絲裝回擰緊；

3、ATS安裝

      ATS按安裝位置分室內(nèi)型和戶外型(防雨型)二種。一般室內(nèi)型是掛壁型安裝，而戶外型是落地式安裝，需筑制基礎平臺。

（1）為了安裝及維護操作方便，ATS柜可按柜體下沿距室內(nèi)地面1400mm(有設計圖紙就要按照設計圖紙的尺寸安裝)地方安裝，并與室內(nèi)地面平行。

（2）安裝后保證ATS柜的門能完全打開.

（3）安裝ATS柜的地方必須是防雨的，沒有水滴的落下.

（4）如果ATS上端是空調(diào)機，則要做防護措施.可在空調(diào)機下邊要加上滴水擋板.

（5）戶外型ATS在室內(nèi)掛壁安裝時要把ATS箱的底座拆開不用；在方艙內(nèi)安裝是用拉釘固定。