摘要：目前，靜音箱式柴油發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。但已有發電機組功率大多在1000kW以下，價格昂貴，要組建相當規模的電站，就需要較多數量的發電機組，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日益增加的用電需求。而要采用大型箱式發電機組，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相關文獻的計算公式對柴發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場安裝的需要，盡可能使靜音集裝箱式柴發現場安裝簡單方便。

 一、集裝箱柴發設計要求

      現有小功率箱式柴油發電機組是將柴油發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，同時箱體結構便于安裝及檢修。

      40英尺開頂高集裝箱內布置有16V型柴油發電機組、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，保證發電機組正常工作。柴油機、發電機通過螺栓聯接安裝于柴油機、電機的安裝座上，通過高彈聯軸器將柴油機與發電機連接。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。

      根據發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，方便發電機組各設備從箱上部吊裝安裝。根據柴油機、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電機組的正常工作。具體結構見圖1和圖2。

2、重量要求

      發電機組在正常工作狀態下，箱內安裝設備總重量為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，制造成本低。經強度及剛度計算，該結構滿足箱式發電機組設計要求。

3、間隙要求

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

      柴油機安裝于40英尺開頂高集裝箱內，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，充分利用了箱內部空間尺寸，徹底解決了康明斯柴油發電機組不能安裝于標準集裝箱內部的問題。

4、檢修門要求

      為方便對發電機組進行檢修，箱兩側開有檢修門，并在箱兩側開有發電機排風口、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、記錄數據。輔助單元端有檢修門、油水系統輔助單元連接口、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，節省維修時間。

5、振動測算

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

      柴油發電機組總質量：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

      系統固有圓頻率ω。

ω_n=ω/Z=94.2/4=23.55（rad/s）

      設阻尼系數C=0.10[C取值范圍（0.09～0.15）]

      28個隔振器的阻尼系數為2.8

ζ=C/2ω_n=2.8/（2×23.55）=0.059

      減震系統結構、安裝及阻尼比見圖5~圖8，阻尼比ζ在0.05～0.20范圍內，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C：表征阻尼大小的常數。

② 阻尼比ζ：指阻尼系數與臨界阻尼系數之比，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、發電機組的安裝

      發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；發電機組擺放的方向按現場的布局來定，盡量避開發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(靠近發電機組盡量與發電機組平行)。

（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）發電機組上的油管連接

      油管連接前要先把發電機組上“OUT”“IN”兩個原裝的接口拆下換上隨機配來的接頭；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按安裝位置分室內型和戶外型(防雨型)二種。一般室內型是掛壁型安裝，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上端是空調機，則要做防護措施.可在空調機下邊要加上滴水擋板.

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