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机房设计与设备安装 |
柴油发电机房位置选择、进通风设计和接地接零保护 |
摘要：在公共建筑中，用电设备的种类和数量越多，在这些用电设备中，不仅有消防泵、喷淋泵等消防设备，也就是柴油发电机房是一个重要的功能房间，它保证这大厦的消防、排烟、某些重要场所正常运转及应急照明的需求。设计合理、安装规范的机房将会进一步提高系统的可靠性、易用性和安全性，柴油发电机组及其附属设备的管理、维护、保养将更加便利。
一、发电机房选择和布置
1、机房位置选择
考虑到发电机房的进风、排风、排烟等情况，根据《民用建筑电气设计规范》的要求，柴油发电机房最好设在首层。但是，通常大型公共建筑、商业高层建筑造价昂贵，特别是首层通常用于对外营业，属黄金地带，并且首层会给周围环境带来一定的噪音，因此机房一般都设在地下室。
由于地下室出入不宜、自然通风条件不良，给机房设计带来一系列不利因素，下面罗列了地址选择的注意点：
（1）四周无墙的不要设置，这样是不利于为热风管道和排烟管道导出室外创造条件；
（2）建筑物的主入口、正立面等部位也不是合适位置，以免排烟、排风对其造成影响；
（3）注意噪音对环境的影响；
（4）厕所、浴室或其他经常积水场所的正下方和邻近也不合适。
（5）宜靠近建筑物的变电所，这样便于接线，减少电能损耗，也便于运行管理。
（6）防微振的房间也是需要避免的。
（7）燃油需要单独的隔间储存，不要跟发电机组放一个房间。
2、机房的布置要点
图1和图2分别给出了发电机房三维图和布置方案，同时应满足以下内容：
（1）柴油发电机房应采用耐火极限不低于2小时的隔墙和1.5小时的楼板与其他部位隔开。
（2）机房应有两个出入口，其中一个出入口的大小应能满足搬运机组的要求，门应该采用防火隔音门，并且向外开。
（3）机房四周墙体及天花板做吸声处理，吸收部分声源，减少由于声波产生的混响。
（4）机房内设备的布置应满足《民用建筑电气设计规范》的要求，力求紧凑、保证安全及便于操作和维护。
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图1 柴发机房三维立体图 |
图2 柴油发电机房布置方案 |
二、进排风系统设计
柴油发电机组运行及冷却需要大量空气，有资料建议自然进风口总面积至少是机组散热器排风面积的2倍，自然排风口的面积应为散热器排风面积的1.5倍，无风道时散热器距离排风口不超过150mm，为防止热空气再循环，超过此距离则需安装相应的风道。
1、新风量
维持室温所需新风量由下式计算：
C=0.078PT
式中：C——需要的新风量（m3/s）
P——柴油机额定功率（kW）
T——机房温升（°C）
维持柴油机燃烧所需新风量可按每千瓦制动功率需要0.1m3/min算（柴油机制动功率按发电机主发电功率千瓦数的1.1倍配备）。
2、进排风面积
机房的出风口、进风口的面积应满足下式要求：
S1≥1.5SS2≥1.8S
式中：S——柴油机散热面积；
S1——出风口面积；
S2——进风口面积；
进风口与出风口宜分别布置在机组的两端，以免形成气流短路，影响散热效果。
三、排烟管道设计
柴油发电机燃烧废气需经排烟管道单独引出地面排出，应尽量做到排烟管道长度最短及方向改变次数最少，整个排烟系统的背压应低于允许值，柴油机的排烟口与排烟管道的连接宜采用柔性连接以吸收热膨胀、位移和振动，当连接两台或两台以上机组是，排烟支管上宜装设单向阀。
1、在设计排烟管道的时候尽量缩短烟管长度，减少弯头个数，减少消声器阻力及烟管直径。
2、所有的排烟管路都应有良好支撑和固定。无支撑的管路不能安装在机组歧管或机组增压出口处。
3、烟管与机组之间应安装软连接，以吸收管道的热胀冷缩、机组的位移及振动，减少烟管对机组及烟管之间人重压；软连接应尽可能靠近机组排烟出口(增压器或排气歧管)。
4、排烟管终端应安装防雨帽、遮盖物及其他防雨设计以防止与雨水进入。接近机组的烟管部分应安装有冷凝水收集器及排水阀。
5、机组不与火炉、锅炉或者其他设备共用排烟管道。运行中设备排放的炭尘、冷凝物的堆积会对非运行机组造成损害，被动驱动的增压器因缺乏润滑将导致轴承故障。
6、尽可能缩短排烟系统长度，从而减少系统的阻力(背压)；便利于烟气排放；减少气体冷凝机会，降低烟气程度。
7、排烟管应设置消声器，其一级消声器尽可能靠近发电机组。消声器可降低发电机组运行时噪声。
8、排烟温度在350～550℃，为防止烫伤和减少辐射热，排烟管宜进行保温处理，其表面温度不应超过60℃。
四、日用油箱间
根据《民用建筑电气设计规范》的规定按柴油发电机运行3-8小时设置燃油箱，而民用建筑防火规范要求更严格，应在机房内设置专用的储油间，内设日用油箱，其总存储量不应超过8小时的需要量。
日用油箱的容积计算公式：
V=G*γ/A/τ
式中：V——日用油箱容积（m3）；
G——柴油机燃油消耗量（kg/h），由样本查出；
Y——燃油密度（kg/m3），轻柴油为810～860kg/m3；
A——油箱充满系数，一般取0.90；
T——供油时间，一般取3～8小时。
五、发电机组基础
基础主要用于支撑柴油发电机组及底座的全部重量，底座位于基础上，机组安装在底座上，底座上一般都采取减震措施（如图3所示）。若机房内地面不能满足承载力要求，则可采用混凝土基础安装，这是一种简单可靠、成本低廉的安装方法。该混凝土基础通常应高出普通地面约100~200mm（如图4所示），使其形成一个基座。
在浇注混凝土基础平台座时，应注意：
① 确保混凝土基础水平；
② 确保基础平台有足够的承载发电机组的能力。
③ 对基础的要求
通常混凝土安装基础是一种可靠简便的安装方式，建议用户优先采用。当浇注混凝土底座时，应确保混凝土顶面相当平整、没有任何损伤。建议用户结合使用水平仪或类似仪器进行机组及排气系统的安装。
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图3 柴油发电机组混凝土基座制作 |
图4 柴油发电机组地面基础示意图 |
六、发电机组接地
了确保人身安全和电力系统工作的需要，对发电机组接地有严格的要求。其接地方式有工作接地、保护接地和保护接零三种，接地的目的如下：
1、工作接地
工作接地是将中性点接地，其目的是：
（1）降低触电电压。
对于中性点不接地的系统，当一相接地而人体触及另外两相之一时，触电电压为相电压的1.7倍以上；而对于中性点接地系统，触电电压就降到接近或等于相电压。
（2）迅速切断故障设备。
对于中性点不接地的系统，当一相接地时，由于导线和地面存在电容和绝缘电阻，可以构成电流通路，接地电流很小，不足以使保护装置动作而切断电源，不能确保人身安全。而对于中性点接地的系统，当一相接地后接地电流较大，保护装置会迅速动作，断开故障点。
（3）降低电气设备对地的绝缘水平。
在中性点不接地的系统中，当一相接地时，将会使另两相得对地电压升高到线电压。而对于中性点接地的系统，当一相接地时，另两相的对地电压只接近于相电压，故可降低电气设备和输电线路的绝缘水平。
2、保护接地
保护接地常用于中性点不接地的低压系统中，它的作用是当发电机某一绕组的绝缘结构已破坏使外壳带电时，如果未接地，人体触及外壳，相当于单相触电，就可能发生触电的危险。而如果采用了保护接地，人体触及外壳时，由于人体的电阻与接地电阻并联，由于人体电阻；远大于接地电阻，通过人体的电流就很小，就不会发生触电的危险。其接线图如图5所示。
3、保护接零
保护接零常用于中性点接地的低压系统中，它的作用是当发电机某一绕组的绝缘结构已破坏而与外壳相接时，由于采用保护接零，就形成单相短路，迅速将这一相中的熔丝熔断，外壳便不再带电。即使在熔丝熔断前人体触及外壳时，也由于人体电阻远大于线路电阻，通过人体的电流也很微小，不会发生触电危险。其接线图如图6所示。
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图5 柴油发电机重复接地示意图 |
图6 柴油发电机正确接线图（零线） |
总结：
以上几点就是柴油发电机房在设计时需要注意的，也在设计时就需要考虑的内容，其实通风是很重要的柴油发电机组的通风会直接影响柴油发电机组的使用效率，接地是为了使用安全，所以本文所述都需要遵循。
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