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集装箱式康明斯发电机组的噪声测试车间 |
为了解决大功率柴油发电机组黑启动并网，智能消防控制和尾气排放处理问题，设计了多路并网环保型智能集装箱电站。康明斯发电机组新电站采用加固型15000mm×3000mm×4800mm双层集装箱结构，布局合理，具有防雨，防风沙，整体噪音低的特点。该电站采用功能全面的智能控制系统，实现了机组自启动，自动并联，功率管理和远程监控等功能，并能对机组多种异常状况提供自动保护报警，停机功能;采用多路并网控制，实现黑启动燃煤发电机组的要求;采用了智能消防系统方案，有效提高了机组运行的可靠性和安全性。同时，该电站采用尾气净化系统，减少污染，符合国家排放法规要求。
安静的发电机组会使工作人员更加舒心上班，并且与周边的人们成为没有因噪声争议的好邻居。康明斯设于湖北武汉市的康明斯电力工厂，成立专业的隔音罩测试车间，便于柴油发电机组现场测试和调整。在大多数方面，这个设施的功能很像现代录音室，墙壁上覆盖着吸音材料，以消除任何外部干扰。甚至在被测试的集装箱型移动电站产品周围还精心布置了高灵敏度麦克风，以确保康明斯的专业音响工程师在去除背景噪音情况下，进行精确录取分贝值。为了更好地控制噪声，康明斯为康明斯系列备用发电机组设计了独特的吸音外壳。采用先进聚合物材料制成的弯曲设计将大部分振动重定向到底座，然后将其余部分消音到几乎听不见的程度，确保您的邻居不到环保局投诉您的噪声扰民行为。
由于集装箱式发电机组占地面积小，集装箱内空间也小，需合理地布置纵横面，但满足发电机组运行和保养的要求依然存在一些困难。这就要求康明斯的设计师在设计中要非常了解发电机组性能要求，设计出满足发电机组要求的集装箱。
设计问题的探讨：
1、进排风问题
机房的进风主要是两个目的：
①为发电机组散发辐射热量提供冷却空气；
②为发动机燃烧提供新鲜的空气。
集装箱进排风系统必须满足发电机组满载输出时的进排风量要求，这里康明斯提供两个机房进排风相关的两个重要公式：
进排风量=进排风面积*风速
根据以上公式，可能有人提出，进排风面积不是问题，如果不够，增大相应风速就可以了。的确，这样的想法在理论上是成立的。但在实际的应用中，高的风速将产生高的噪音，高的风速也将产生大的风压。解决了进排风面积问题，康明斯将面临如何减小噪音，如何提高风速的动力及如何 减小高风速的风压对设备和操作人员的影响。根据应用经验：
○ 进风风速在集装箱式发电机组设计中为12米/秒。
○ 一般强制通风的风速为8—10米/秒，自然通风的风速为3—5米/秒。
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柴油发电机组集装箱设计图 |
2、温升设计问题
○ 进风量=辐射热量/(空气密度*空气比热*温升ΔT)+发动机燃烧空气量；
○ 排风量=辐射热量/(空气密度*空气比热*温升ΔT)；
根据以上公式，进排风量主要与发电机组辐射热量，空气密度，空气比热和机房允许的温升ΔT有关。其中空气比热和空气密度会随着温度发生变化，但在温升范围内（约10度C）变化很小。在设计中康明斯将空气密度和空气比热视为固定值（取25度C时空气密度和空气比热的数值来进行计算）。
计算时康明斯要查找辐射热量和温升这两个参数。
（1）辐射热量是指发电机组满载运行时发动机和发电机的辐射热量。其数值可以通过发电机组供应商提供。
（2）ΔT温升是机房允许的温升。不同机组配置，设计时应选择不同的温升。
① 当机带散热水箱时，机房进风通过发电机，发动机后成为散热水箱的冷却空气源。因此散热水箱的设计环境温度和发电机组设计的环境温度决定了温升值的选择。举例说明：当发电机组设计的环境温度为40度C，散热水箱设计的环境温度为 49度C时，集装箱式发电机组机房温升为49—40=9度C。
② 当采用远置散热水箱时，即散热水箱不在机房内时，康明斯不必考虑散热水箱冷却空气源的温度。但康明斯必须考虑安装在发动机上仪表，ECM等电气设备所能允许的温度。由国家标准和行业规范可知，发动机上仪表，ECM等电气设备运行温度为65度C。若发电机组设计的环境温度为40度C，此时集装箱式发电机组允许的温升将为65—40=25度C。这也是为什么康明斯采用远置水箱后能减小进排风量的根本原因。同时采用了远置水箱，机房没有了冷却风机的动力驱动，在机房设计中通常采用轴流风机强制通风，引领机房内空气流动的方向。一般情况下轴流风机设计在排风侧。
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