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机房设计与设备安装 |
建造柴油发电机房的参考建议和专业意见 |
导读：康明斯柴油发电机在电力设备中占据着举足轻重的作用，其安装与设计更是保障后期运行的关键。建设发电机房应根据柴油发电机组的数量和功率大小，合理规划机房空间，确保柴油发电机组的正常运转和维护。康明斯公司根据以往的经验总结了一些建造发电机房需要考虑和注意的部分事项，给刚刚涉入的电气行业设计人员一些参考。本文所列的机房选址、设备基础及柴油发电机组各系统布局的设计要求若有不足之处，还需不断的补充、完善，不断的积累经验。
一、机房选址方法
首先发电机机房应避开主要出口通道；应考虑运输、安装、检修方便；其次考虑储油、运油方便；最后考虑水、烟污染问题等。发电机机房的典型布置如图1所示，实景如图2所示。
1、建筑外选址要求
（1）注意噪音对环境的影响：发电机房的位置应尽量远离居民区，以减少发电机组噪声及排放对居民的影响，机房应尽量在开阔场地上修建，以利于发电机组及附件的进出和通风散热。
（2）尽量避开建筑物的主入口、正立面等部位，以免排烟、排风对其造成影响。
（3）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。
2、建筑内选址要求
（1）要求建筑内机房的空间应充分考虑发电机组及附件的体积，保证发电机组和附件有足够的安装空间。
（2）考虑到柴油发电机组的进风、排风、排烟等情况，根据《民用建筑电气设计规范》的要求，机房最好设在首层。部分机房因空间及位置等因素受限，发电机设在地下室。由于地下室出入不宜、自然通风条件不良，机房设计带来一系列不利因素，设计中要注意并处理好。
（3）不应设在四周无外墙的房间，为热风管道和排烟管道导出室外创造条件。
（4）不应设在厕所、浴室或其它经常积水场所的正下方和贴邻。
（5）不应靠近防微振的房间。
3、其他考虑因素
一般柴油发电机房宜设置在用电负荷中心，这样可以避免因线路过长而增加的电缆投资，以及为保证供电电压质量而增加的投资。柴油发电机房位置的选择还应考虑柴油发电机组运行过程中多方面因素：
（1）保证发电机组本身的运行环境，即发电机组运行中的通风、排风、排烟。这里我们仅考虑燃烧柴油作为燃料，因为就目前市场上大部分工程都是采用柴油作为燃料，燃料的供应及储存也是机房设置需要考虑的因素。柴油发电机组在运行过程中，由于柴油的燃烧会产生大量的烟，同时柴发发电机组本身运行产生气体和热量，这些烟、气和热量不仅不利于柴发发电机组本身的运行，也给人活动的场所造成了环境污染。所以，柴油发电机机房选择位置时需考虑能很好的将这些烟、气和热量排送到远离室内和人员进出口的位置，并同时能给机房引入新风，形成良好的散热、通风环境。
（2）柴油发电机组运行时会振动并产生噪声，这就要求机房在选址时考虑振动及噪声对所在环境的影响，必要时应采取合理的减振及降噪的措施。综合以上需要考虑的因素，一般条件允许时，可将柴发机房设于项目附近的室外，并背离出入口，人员密集的地方。当条件不允许时，现在许多项目也都设于地下层，通过有效的通风、排风、排烟以及减振、降噪等措施，也运行良好，并取得较好的经济效益。
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图1 发电机房设备布置图 |
图2 康明斯柴油发电机组机房实景图 |
二、设备底座基础
1、基础的承载力要求
基础的质量应能承载基础总值的2—5倍，对于高速发电机组可取较小值。
2、基础的材料
基础应用标号不低于450号混凝土并捣筑。混凝土由水泥、砂、碎石和水拌合后凝固而成，用6mm钢筋网做钢结构。混凝土所用的砂子要坚硬、洁净，其所含的污泥粉末不能超过总质量的5%，最好的砂子为石英砂。石子也要洁净，其大小约为5—10mm。砂子的粗细、石子的大小要搭配使用。
3、混凝土的配合比例
混泥土采用的容积配合比例（水泥：砂：石子）为：1：2：4或1：3：5或1：3：6。
4、基础的尺寸
（1）康明斯柴油发电机组均为钢制底盘并配置高性能减振器，如图3所示。因此，发电机组的混凝土基础无需预留地脚螺孔。
（2）基础的长度和宽度，依据发电机组的外形的长、宽尺寸各扩放300mm左右。
（3）基础的深度，即混凝土基础的厚度（高度），一般以柴油机汽缸直径的3—4倍进行概算，对于小型发电机组也常在在100—200mm之间确定。
（4）如图4所示，基础与地坪可以做成同一高度，也可以使基础高于地坪50—100mm，基础尽可能平整光滑，并预留排放槽，以便废水污油等及时流走。
5、基础的浇灌
（1）浇灌前应根据基础的尺寸准备好模板及钢筋结构网。
（2）基础的基层要夯实，基坑无积水，基础要一次捣筑完毕，在浇灌过程中间歇时间最多不超过2小时。
（3）基础表面要水平、平整、养护一周后可进行安装。
6、发电机组保护接地网
发电机组接地网，须单独预埋，不能和其它设备共用同一接地网，接地网漏出地面扁铁端头部位须开￠10通孔。
7、管线预埋
（1）地沟开挖尺寸为：150mmx200mm（宽x深）。
（2）埋入地沟套管用3.5"PVC管，1"波纹软管。
（3）各种交流动力线缆、直流线、信号线缆以及油管须分别配穿套管。
（4）铺设穿好PVC套管的管线。
（5）回填地沟，要求压实且平整。
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图3 柴油发电机基座减震垫 |
图4 柴油发电机组隔震层基础图 |
三、发电机房设备布局
1、机房通风冷却系统
机房通风系统典型设计如图5、图6所示。柴油发电机组运行时，发电机组及排烟管道等部件都向机房内散发热量，使机房温度升高，同时还会散发一些有毒气体，发电机组运行还需要足够的新鲜空气，故机房需进行通风降温。一般排风的作法是设置热风通道，热风通道与散热器连在一起，连接处用软接头，热空气在发动机的一端排出，应将排风槽伸出建筑物外，以防任何热空气回流，因为如果这些热空气由冷却系统引入机房，将会导致柴油发电机过热，如被引入作为燃烧用，还将损耗功率。
一般出风口的面积最小应为散热器面积的1.5倍。如机房设在首层，柴油发电机进风口位置尽可能紧靠新鲜空气的进口端，这样就可不必设进风槽，只需装设进风百叶窗或装有百叶窗的机房门即可，但进风面积必须满足发电机组要求，一般应大于发电机组散热器面积的18倍。
（1）平时通风系统
发电机房通风换气用，就是一般10-15次换气次数的通风量，可仅设排风机如果给排水有气体灭火，这套系统还要承担灭火完毕后的排风系统。
（2）工作进排风系统
柴油电机本身有个很大的排风管，这个是柴油发电机自带的，配合提供一个风井就可以了，同时设计进风系统补充排风量和发电机组燃烧空气量，设送风机。
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图5 发电机房通风设计平面图 |
图6 发电机房通风设计立面图 |
2、柴发供油系统
柴油发电机组运行需供应大量柴油，必须储备一定的油量，对小型发电机组只需设油箱（供油系统如图7所示），对大一点的发电机组应设置储油间，如再大的发电机组还应在室外专设储油设施（室外油库如图8所示）。
油箱（罐）最高油面不能比发电机组底座高出2.5m，否则应在中间加日用油箱；出油位要比油箱底高50mm，以免将沉淀物吸入发电机组；油箱底应加额外的盛油盘将溢出的油收集；油箱顶必须带检视口，以便检修；送油管应为黑铁管，不能用镀锌管，以免产生化学反应，损害发电机组；回油管油路到油箱必须保持在2.5m高度以下。
排烟消音系统排烟系统应尽可能布置的短平，但应满足当地规划、环保部门的规定，尽量少用弯头及长径型的弯头。热排烟因高速流动，使流线变得异常不稳定，若其流向急转变化，将使排烟系统的背压加大，阻碍排烟效果，从而导致发电机组的功率损失，因此应尽可能的降低背压。当条件要求增加排烟系统的长度大于9m时，则排烟管径应加大。
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图7 电控柴发发电机组供油系统 |
图8 室外直埋储油罐结构图
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3、柴发排烟系统安装
从柴油发电机排烟总管排出的第一段管道必须包含一段柔性软管或波纹管，排烟管的第二段应被支撑住，以容许柔性管走动时，不致于将承重施加于发电机的总管上。排烟管壁厚应大于3mm。当排烟管需要穿过墙壁时，应当配置套管或壁外套板，否则墙壁将会因过度受热而出现裂缝，并有可能造成火灾。排烟口应远离建筑物进气栏或门窗，设计成防雨型，在靠近柴油发电机的长排烟管处配置疏水点或泄水收集盘。
排烟管道上应设置排烟消音器，根据场所的不同选用不同的消音器，对噪音控制要求不高场所；管道顶端用共震或吸收式消音器，对控制噪音要求较高场所用住宅消音器，有易爆气体场所用火花制动器式消音器。对于小型发电机组，当地环保部门允许时，烟气可直接排入大气，对较大发电机组，当地环保部门一般不允许烟气直接排入大气，还应设置消烟池。消烟池尺寸由发电机组大小决定，一般3～20m3。
4、照明系统设计
（1）照明需求分析：
根据发电机房的大小、用途和人流量等因素，确定机房内不同区域的照明需求。例如，机房主要区域需要较亮的灯光，而走廊和辅助区域的照明可以较为柔和。
（2） 照明设备选择：
选择高效、耐用且符合安全标准的照明设备。LED灯具是当前最常用的选择，其能耗较低且寿命较长。此外，还需考虑灯具的防尘、防水和防爆等特性，以适应机房环境。
（3） 照明布局设计：
合理设计照明布局，确保光线均匀分布且避免产生过多的阴影。同时，考虑减少反射和眩光，使发电机房的工作人员能够舒适地工作。
（4） 照明控制系统：
采用智能化的照明控制系统，使用传感器监测发电机房内光线状况，并根据实际需求自动调节照明亮度。这样不仅可以提高能源利用效率，还能延长照明设备的使用寿命。
总结：
柴油发电机组的设计是一个多专业、多部门密切配合才能完成的工作，电气专业设计过程中，要了解发电机组本身特性，了解当地环保、供电等部门的一些规定，要考虑各专业之间的配合，便于施工、运行管理及维护等。
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