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机房设计与安装 |
港口柴油发电机组预制舱的设计要求 |
摘要：针对港口环境具有粉尘梁大、海水盐雾腐蚀性强烈、空气湿度高等特点，和柴发安装的空间位置局限等特点，在实际使用中，不但要满足其环境的影响还需满足检修的要求，特别是能更换较大部件的需求。因此，柴油发电机组预制舱的设计原则是需要考虑安装便利、结构紧凑、布局合理、检修维护便利，可实现在高盐雾多湿润的港口环境，保证发电机组防护空间内气流污染减少，为柴发的正常运行提供有效保证，同时满足对其预制舱体简单部件的拆装，降低整个发电机组的吊装和安装复杂程度，维护保养便利和降低其保养更换柴油发电机组配件费用成本。
一、预制舱式电站的特点
柴油发电机组的集装箱外罩一般使用英语缩略词“PH”来表示，也就是“Power House”的缩写。中文可翻译为“预制舱”或“预制舱”。预制舱式电站的优势具有减少土建施工量、建设周期短、可冬季施工、安装方便、管理接口界面清晰、节约占地面积等优点。
1、高度集成
供电、静音、防雨、配电、储油、消防等多重功能。
2、成本缩减
现场工程量剧减，大幅压缩工程施工、协调、管理等实施成本。
3、寿命延长
完善的防腐工艺，保证40年不锈蚀，使用寿命50年以上。
4、灵活配置
灵活配置柴油发电机组及布置方式；可选择外观设计，环境友好且易于安装。
5、节省占地
符合使用标准的前提下降低40%占地面积。
6、快捷安装
工厂内完成柴油发电机组安装和初步调试，现场组装与接线时间可压缩到7天。
集装箱预制舱电站是集发电、输电、配电功能于一体的设备，包括柴油发电机、电流电压互感器、断路器、隔离开关、电抗器、避雷器、高低压开关柜、保险丝断路器、智能中央控制设备和其他设备集成。整个预制舱舱体外部钢板双层设计，防火绝缘，密封性能好，施工建设周期短，质量稳定，直接装配完成运货到现场。
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图1 组装式港口柴油发电机组预制舱体结构 |
二、预制舱设计技术要点
1、发电站内的主体设备设计使用寿命要达到标准年限，关键舱体须高烈度防震，耐火防腐，可有效抵御地面沉陷，最短设计使用寿命不少于25年；
2、整个发电站体，舱体以及所有功能分区均做到外观优美，发电站内设备布局科学合理，紧凑有致，为后续扩建衔接创造了有利条件；
3、发电站的平面设计总图要对包括地质条件以及场地条件等在内的环境条件加以充分利用，建筑和设备布局要完全融入周边环境，不得破坏区域景观的整体性；
4、完全与所在地地质，水文以及气象条件相对应，能抵御各种极端气候带来的自然灾害。如果发电站址所在地为高寒地带，预制舱须具备良好的抗冻抗严寒天气能力，降低舱体内部和外部的热力传导。如果发电站址选择在沿海，为了应对高发的台风灾害，预制舱要提高抗强风能力；
5、预制舱设计要高度符合工厂化生产制造模式，包括电缆沟，防火墙以及围墙等在内的配套设施的生产制造要按照装配式建筑标准设计；
6、设计安装向一体化模式靠拢，达到高度集成标准，为现场作业提供方便快捷，绿色环保，优质高效且安全稳定的环境条件；
7、预制舱内部设计要引入智能环境控制技术，把节能降耗理念体现到极致；
8、预制舱功能设计要确保保温隔热，内部的安全防护，照明，通风以及消防设计一应俱全且完全达标；
9、舱体的主体结构设计要提前为后续的改扩建以及日常维护保养创造有利条件，运维管理实现高度智能化；
10、舱内设备要与四新技术高度融合，生产技术和工艺制造要实现体系化，要完全符合行业标准，把工程造价控制在最低限度，机械设备保证经济适用。
三、预制舱电站设计方案
1、底架的设计
因为预制舱安装在RTG的鞍梁上，鞍梁距离地面有一定的高度，在设计机座时，发电机组安装的机座必须具有足够的刚度。
机座一般分为带油箱底座和框架底座两种。带油箱底座的一般作为辅助油箱使用，要求满足4-8h使用的油量。框架底座满足安装发电机组及其附件的安装刚度要求，还需增加底板集油槽，电缆过线孔等，个别常用框架底架还需在适当位置增开进风口，以满足箱体上的进风不足的问题；机架除了具有较高的刚度外，还需要配置集油槽，油槽下部预留接口，通过管路和其他排污管路集中排放到距离地面的排污槽内，以方便机油集中排放。
房体布置在悬空的横梁上，必须防止油水和废液漏出，发电机组下装一个能容纳机油和冷却水的油水盘，油水盘的最低点装有排放阀，管路或电缆不通过油水盘，动力装置下面有4根排放管引至离地1.4m处，这4根管分别为柴油机油底壳废油排放管、柴油机水箱废水排放管、主油箱排放管、机架底部油水盘的废油水排放管，所有排放阀采用耐油阀。
2、进风的设计
按照进风方式的不同，预制舱的结构通常有两种方式：
（1）顶部进风方式：
顶部加装防雨进风箱如图2所示，是目前预制舱上常采用的一种进风方式，发电机组工作时，空气从进风罩的下方侧面进入，对使用在环境特别恶劣的场合时有很好的防护作用。在罩体进风口的内部敷设了防尘网，起到过滤风沙和防虫的作用。
（2）侧门上开进风口的进风方式：
在侧门上设计进风口，如图3所示，内部敷设了不锈防虫网，加装了防水罩，由于机房的宽度设计一般要求较为紧凑，因此房体侧门进风方式会限制发电机组的进风量；作为主要发电机组柴油发电机组，一般较少采用此类进风方式，目前，预制舱常用第一种进风方式，即顶部进风，可以不受预制舱尺寸的限制。
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图2 柴油发电机预制舱结构图 |
图3 柴油发电机预制舱进风口的设计图 |
3、出风口设计
预制舱出风口因靠近轮胎吊的主梁，在直排风的情况下，会造成部分空气回流，影响柴油发电机组的性能，通常采用的方式是增加导风罩，使热风向上排出，这样既不影响排风，也能顺利地将热风向上导出，需要注意的是应在导风罩下部增加排水孔，防止积水。还有一种排风方式是在发电机组房体端部两侧内预留空间，增加人字形导风槽，使热风向两侧排出。在排风口处加装百叶窗，防止雨水进入预制舱内，如图4所示。
4、检修平台设计
（1）平台、走道和梯子的布置便于维修人员携带工具和其他柴油发电机组安全抵达需要进行检查、维修和更换零部件的地方，其布置应有足够的操作空间。
（2）柴油发电机组的控制屏及主开关一般设计在发电机组的尾部（发电机后端），操作人员站立处设置固定平台，下敷设格栅板，此平台和爬梯相连通，机箱端部设置有透视窗，可以观察控制仪表，方便操作人员观察及操作。
（3）机房安装在距离地面几米的鞍梁上，轮胎吊需每天工作时使用，维护频率较高，平时要从机房的周围对发电机组进行检查，所以需要在房体两侧增加平台，方便观察、操作和维护发电机组，机房两侧的平台需要增加栅格防护装置，并增加防护栏杆，两侧平台也称检修平台。内部靠近吊车一侧的平台，因内部工作空间（吊具工作区域内）限制，需要在轮胎吊工作时收起，为了确保操作安全，一般会在内侧平台加装限位开关，确保平台收起后才能启动发电机组发电。
（4）轮胎吊外侧平台和两端的过道一般可以采用固定式，固定过道和平台多采用格栅板铺地，保证安全的同时，还可以方便观察机房下部情况，格栅板采用可拆方式固定。平台宽度一般保证以一人通过为宜，保证＞550mm的净空间。也有部分码头，要求外侧的平台也同时收起，做成活动式平台。平台栏杆一般采用三档式，依据栏杆标准的要求制作如图5所示。
5、检修门设计
因发电机组固定在鞍梁上，预制舱门的设计原则应遵循：如遇发电机组损坏，在不将预制舱吊下的前提下可将发电机、发动机、散热器等分别从侧向取出进行各部件的修理。实际应用中，将门的立柱做成可拆卸式，门的铰链做成可拆式铰链，以方便发电机组大修和维护。还有部分项目采用消防用卷帘门的设计，方便开关的同时，也满足了方便检修的需求。
预制舱顶的设计应满足排水的坡度；房顶及预制舱的四壁均不能漏水。在降噪处理方面，因为轮胎吊的使用是在户外，用户对噪声的要求不高，满足85dB（A）即可，通常采用的降噪方式是在预制舱的内壁敷设阻燃的吸音材料，排气系统增加一些工业型消声器，可以达到有效的消音处理，使发动机噪声不超过国家标准的有关规定。
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图4 柴油发电机预制舱排风口的设计图 |
图5 柴油发电机预制舱检修平台 |
总结：
随着国家综合实力不断上升，国家举办世界性活动不断增多、进一步提高救灾抢灾能力、针对大型荒野作业及大型项目前期基础建设，和平时期国防建设等等作业活动提供应急电源及供电保障。原有设计变电站均为固定建造变电站，不可以移动，即便北京奥运会期间应急保障电源也是建立的临时保障电站，奥运会结束后全部吊装移除或用在了别的项目，或保存起来作为电网备用原件，其资源浪费非常之大。
为了能够建立更加完善、便捷、节能的电力保障体系，特研发可以移动便捷发电、送电系统。预制舱式发电站在项目建设中起到举足轻重的作用，是项目研发与使用非常重要的一个环节。预制舱式发电站可以随时开往需要地点，非常短时间即可达到使用状态，且活动结束后可在非常短的时间进行分离，开往另外一处需要使用的地址，或进入仓库等待使用命令，大大的节省了安装和拆除时间与成本，大大的降低了柴油发电机组使用损耗，避免了资源浪费，使得柴油发电机组随时可以具备接受命令条件。大大减少了应急反映时间。预制舱一直放在车体上，随时可以出发驶向需要的地址。在今后国家发展中：为大型重要活动备用保障电源、抗灾抢灾、重要项目前期项目施工过程中均会发挥非常重要的作用,战略意重大。未来在全国各省市、地区及全世界范围内需求量及经济价值也非常的巨大。
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