重康动力（深圳）有限公司

 

 

摘要：突发性地停电将会严重阻碍经济运作和通信设施等相关领域的正常运作，这就需要一台柴油发电机组的来证供电系统的稳定性。首先我们应知道选择一台高效可靠的发电机组=优质发动机+优质发电机+优质配套工艺；而要使柴油发电机组达到最大的功率，其一是保证柴油机和发电机之间具备科学的连接结构，其二是要求认真遵守柴油发电机组的安装规范，保证高精度的零件质量和高水平的安装质量。

 

一、排烟系统的设计与安装要求

 

      文中对地下室柴油发电机房的通风系统作了归纳与总结，同时对各种通风系统通风量的计算与气流组织进行了详细的阐述。全面通风系统的通风量一般按照换气次数法进行计算。发电机组的进排风系统是发电机房的通风设计中最主要的部分，文中对柴油发电机组的散热量、排风量、进风量的计算给出了详细的计算公式，同时对公式里部分参数的取值也给出了规定。文中对机房通风系统的气流组织作了重点说明，辅以图示的方式，对水冷及风冷发电机组的通风形式、机房进风竖井、排风竖井及排烟竖井的设置位置进行了详细描述。对部分典型的柴油发电机房进排风口的面积也以列表的方式给出了估算参考。文中指出，在储油间的排风系统设计中应特别注意，在排风管穿越储油间的防火墙上，应设置70℃关闭的防火调节阀，同时排风口应为防火风口。柴油发电机组燃烧时除了会产生大量热气外，还会产生大量燃烧废气，发电机组的排烟系统也就是将柴油机气缸燃烧后产生的废气排至室外。在该部分的设计中，文中主要对发电机组排烟管的敷设要求、排烟管的防噪及保温作出了说明，同时对排烟管保温层的厚度以列表的形式进行了说明，应特别注意，排烟管的保温厚度与排烟管外径及排烟管外表面温度有关。

1、排烟管安装要求

（1）应尽量缩短烟管长度，减少弯头个数，减少消音器阻力及增大烟管直径。

（2）须通过波纹管与发电机组排烟出口相连接以吸收热膨胀、位移和振动。

（3）消音器置于机房内时，根据其尺寸、重量可采用从地面支撑的办法。

（4）在烟管改变方向的部分，建议安装膨胀节，以抵消发电机组运行时管道的热膨胀。

（5）90°弯头的内弯半径应为管径的3倍，尽可能靠近发电机组。

（6）当管路较长时，建议在末端安装一后级消音器。

（7）住宅用柴油发电机组排烟终端出口不能直对易燃物质或建筑物。

（8）发电机组排烟出口不得承受重压，钢性管路应借助建筑物或钢结构得以支撑固定。

（9）为防冷凝物倒流入发电机组，平置的排烟管应有坡度，低端远离发动机；在消音器及其它冷凝水滴流的管路部分，如烟管垂直转向处，应设置排水口。

（10）当烟管穿过易燃屋顶、墙壁或分隔物时，应加以隔热套筒及壁外套板。

（11）在条件允许下的情况下，尽可能将绝大部分烟管布置在机房外以减少辐射热；室内的烟管应加装隔热护套。如果受安装条件限制，须将消音器及其余的管路皆置于室内时，应用50毫米厚的高密度隔热材料外加铝质护套将整个管路包扎隔热。

（12）管路支撑固定时应允许热膨胀的发生；

（13）烟管的终端应能减少雨水的滴落。可将烟管水平面伸出，出口修料或安装防雨帽。

2、排烟系统的背压计算

      排烟系统背压可根据P=575LsQ／D来计算。式中：L为直管及弯头长度(米)；Q为排烟流量(立方米／每分钟)；D为烟管内径(厘米)；S为随排烟绝对温度的变化关系；P为背压(千帕)，必须低于规定的许可背压值。

表1    排烟管推荐管径(单位：mm)

表2    排烟管保温层厚度选择表(单位：mm)

  

二、进风井、排风井、排烟井的设计

1、进风井、排风（烟）井面积

      民用建筑地下室柴油发电机房的通风主要包含柴发发电机组的散热通风、机房环境通风以及燃烧所需空气通风，排烟主要指发电机组运行时的烟气排放。机房通风一般通过设置进、排风井解决，排烟需要通过专用烟井尽量高空排放。在实际工程设计过程中，需要土建专业预留进、排风（烟）井道，首先就需要确定各风井的面积。

2、进风井、排风井面积的确定

      对于风冷冷却的发电机组，确定进、排风井的面积，首先要确定进、排风量，其中排风量G_排即为维持机房温度所需的风量，而进风量G_进等于排风量G_排和燃烧所需空气量G_燃烧之和。按照全面通风的公式，计算维持机房室内温度所需的风量：

 

G_排=                     Q                    ...............式（1）

  0.377×（t_p-t_j）

 

式中∶G_排——排风量，m³/h；

Q——机房内发热量（对于开式发电机组，Q为柴油机、发电机和排烟管的散热量之和;对于闭式发电机组，Q为柴油机汽缸冷却水管和排烟管的散热量之和），kW；

t_p ——— 排风温度，℃；

t_j——进风温度，℃。

      根据式（1），t_j 可以根据项目所在地的夏季室外通风温度确定，t_P 实际上包含了柴油发电机组散热排风温度和机房环境排风温度两个值，而Q也包含了柴油发电机组排风带走的热量和散发到机房室内需要排风机带走的热量两个值，实际上要想准确确定上述各个参数是很难的。在工程设计中建议采用实操性较强的方式确定风量：将排风量G_排拆分为柴油发电机组本身的散热通风量G_柴发排，此部分根据厂家样本取值，而机房排风量G_机房排可以参考GB 50041 - 2020《锅炉房设计标准》的要求，地下室柴油发电机房的通风换气量按照不小于12次 /h设计，将这两部分的和值确定为排风量G_排；而进风量则通过式（2）计算：

G_进 = G_排 + G_燃烧 ...............式（2）

式中：G_燃烧 —— 燃烧空气量，m³/ h。

      G_燃烧可以根据7m³/kW.h的发电机组额定功率计算或根据厂家样本选取。确定了机房进风量G_进和排风量G_排 ，则可以根据式（3）确定风井面积：

S = G / 3600.V...............式（3）

式中：S————风井面积，m²；

G————进风量或排风量，m³/h；

V————风井流速，m/s。

      V的取值没有明确的规范规定，只有经验数据，一般来说，柴油发电机房采用自然进风方式时，进风风井的风速宜取3 ~ 5 m / s，排风风井的风速宜取4 ~ 6 m / s，如果风速取值过大，对自然进风不利，室内容易形成过度负压，影响发电机组运行；如果风速取值过小，则土建专业在预留风井时会有很大的难度。同时校核排风口的面积不宜小于柴油发电机组散热器面积的1.5倍，进风口面积不宜小于发电机组散热器面积的1.6倍，室外百叶按照遮挡系数0.6折算，加大百叶面积。如果受限于土建条件，风井风速超过上述推荐值，则需要提资暖通专业，考虑采用机械进风方式。

3、排烟井面积的确定

      确定排烟井的面积首先也要确定柴油发电机组的排烟量，柴油发电机组的排烟量一般由厂家选型样本提供，再根据排烟量和烟囱路径核算烟囱尺寸。选用的烟囱尺寸需要保证：

P_背压 + P_抽力 ≥ P_阻力

式中∶P_背压——发电机组的排气背压，Pa；

P_抽力——竖向烟道的自然抽力，Pa；

P_阻力——烟囱总阻力，Pa。

● 其中，P 背压 由选型厂家提供，P 抽力由式（4）计算：

 

 

P_抽力=0.0345H{[1/(273+t_b)]-[1/(273+t_f)]}B...............式（4）

 

 

式中H———烟囱的垂直高度，m；

t_b———室外空气温度，℃；

t_f———烟囱管道平均温度，℃；

B————大气压力，Pa。

● 其中，t f 由选型厂家提供，而P 阻力 则由式（5）计算：

P_抽力=[λ(H/d)+ζ]（V²_烟气/2）ρ...............式（5）

式中∶λ——烟壁阻力系数，取0.03；

H——烟囱沿程管道总长度，m；

d——烟囱内径，m；

ξ——局部阻力系数（90°弯头取0.7，缓弯取0.3，三通取1.0，30°变径取0.5，烟囱出口阻力系统取1.1，烟囱的消声器局部阻力由厂家提供，当无资料时可取2）;

V烟气—— 烟囱内烟气流速，m/s；

p———烟气密度，kg/m²。

● 其中，V 烟气 、ρ分别由式（6）、式（7）计算：

V_烟气=G_烟气 /｛3600（πd²/4）｝...............式（6）

ρ = ｛273/（273+t_f）｝×1.34...............式（7）

式中∶G烟气——烟气排放量（由选型厂家提供），m³/h。

     假定烟囱内径d，再根据上述各公式确定是否满足发电机组背压与抽力之和大于烟囱总阻力，从而确定烟囱内径，同时可以得知当烟囱内径越大，弯头越少，则阻力越小，但烟囱的成本也越高，土建预留的井道也越大，因此需要合理计算。在初步设计阶段，也可以根据烟气流量及烟气流速V 烟气 = 30 m / s预估烟囱内径。

     计算确定烟囱内径d后，考虑烟囱外包岩棉保温层100 mm厚，烟囱距管井各边墙面预留150 mm安装间隙（剪力墙一边留350 mm），以此确定烟井尺寸。

 

三、进风井、排风井和排烟井实施方案

 

      根据康明斯公司多年来的项目设计经验，柴油发电机房的进风井、排风井和排烟井实施方案主要有以下几种类型，可适用于绝大部分项目，以供柴发机房设计人员参考。

1、地面进风、排风实施方案

      此方案进风、排风、排烟井升出地面，需要考虑管井避免影响地面道路及建筑美观，可藏于景观绿化区，进风口与排风口、排烟口分别朝相反方向，避免气流短路，实施案例如图1所示，此案例柴油发电机房设置于地下2层（最底层），因地下2层层高较低，采用地下1层、地下2层两层通高做柴油发电机房，机房烟气经处理后可满足排放要求。

图3 进风_排风_排烟井出地面设计方案图

 

2、中庭采光天井进风、排风实施方案

      部分项目地下室设置有采光天井（无顶盖），此时可利用采光天井作为柴油发电机房的新风取风点，另在附近首层靠建筑外墙处（尽量选建筑背面）设置排风井，1层侧墙设置排风百叶口，贴邻电梯井道或垂直楼梯间设排烟井上屋面，实施案例如图2所示。此案例柴油发电机房设置于地下2层（最底层），层高不满足机房要求，因机房面积较大，两层通高方案不适用，故设计采用降板解决层高不足；另考虑雨天采光天井易形成积水，柴油发电机房降板又是建筑最低点，故设计采取加强防水排水措施，在机房靠采光天井处设置截水沟，并设置专用排水泵，满足暴雨时的排水要求。

 

图4 中庭采光天井进风_排风计方案图

 

3、车道进风、排风实施方案

      有些项目受土建条件限制，很难找到理想的进风、排风井，此时也可考虑利用地下车库入口车道作为柴油发电机房的进风、排风点，此方案机房一般位于车道下方，需要注意机房层高是否满足要求。此案例机房进风在车道入口坡道侧墙取风，机房排风利用坡道另一侧设置排风井出1层地面侧墙开百叶，为了满足机房净高要求，机房设置位置与进风井、排风井不能贴邻，故采用设置进、排风风道作为连通机房的通道，可以满足要求，但风道不宜过长，否则进、排风阻力增大。

4、建筑外墙进风、排风实施方案

      当利用建筑外墙区域作为进风、排风点时，很难找到不同侧进风、排风的条件，采用同侧进风井、排风井布置实施案例如图3所示。此案例机房设置于地下2层（共地下3层），因地下室设置机械车位，层高较高，机房净高大于4.0 m，可满足要求，进风井、排风井靠建筑外墙同侧设置，为了避免气流短路，进风井、排风井间隔开分别设置于机房两端，进风口设置于排风口上风侧，同时进风井在1层侧墙开百叶取新风，排风井上到2层侧墙开百叶排风（排风口高出进风口 ＞ 6 m），机房排烟井贴邻电梯井道边设置并上裙房屋面。

 

图5 建筑外墙引风_排风计方案图

 

总结：

      通过本次对发电机组用柴油机的基本概述和安装结构重点事项的计算分析，认识到安装电发电机组设计质量好坏是影响柴油机正常工作的关键，我们应继续加强设计验证手段，提高其安全系数，保证机车运行的高效性和可靠性。

 

 

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