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机房设计与设备安装 |
标准柴油发电机房的建造考量因素 |
导读：随着中国城市建设的高速发展，大型工程及重要的工程越来越多，这些工程项目对于电源可靠性的要求非常高。特别是在一些一、二线城市，市电供应不能满足规范中供电条件的要求，故需要设置柴油发电机组作为备用电源。通过康明斯公司客户的实际询问情况，很多用户在进行柴油发电机组的设计时，难点不在于发电机组功率的计算选型，而是怎样合理地选择发电机组的位置，配合土建进行土建条件的预留。这是很多项目工程师较头疼或处理不好的问题，因此，康明斯公司觉得非常有必要来分析这一问题，结合工程实例总结出了以下这些内容供大家参考。
柴油发电机房内主要设备有柴油发电机组、控制屏、操作台、电力及照明配电箱、启动蓄电池、燃油供给和冷却、进排风系统以及维护检修设备等，机房的布置要根据发电机组容量大小和台数而定。小容量发电机组一般机电一体，不用设控制室。发电机组容量较大，可把机房和控制室分开布置，有利于改善工作条件。机房布置方式及各部位有关最小尺寸，是根据发电机组运行维护、辅助设备布置、进排风以及施工安装等需要，并结合目前封闭式自循环水冷却方式的应急型发电机组的外廓尺寸提出的。
1、排气管排烟通道设计
柴油发电机房的排烟在机房设计中特别重要，会直接影响康明斯柴油发电机发电机组的运行。机房设置在高层建筑物内时，机房内应有足够的新风进口及合理的排烟道位置。机房排烟应避开居民敏感区，排烟口宜内置排烟道至屋顶。当排烟口设置在裙房屋顶时，宜将烟气处理后再行排放。
（1）柴油发电机的排烟管应单独引至排烟道，宜架空敷设，也可敷设在地沟中。
（2）排烟管弯头不宜过多，并应能自由位移，应在排烟管最低点装排污阀。
（3）机房内的排烟管采用架空敷设时，室内部分应敷设隔热保护层；
（4）为减少反压力，排气管应设计得越短越好，如必须弯曲，至少是管内径的1.5倍；
（5）当排烟管较长时，应采用自然补偿段，并加大排烟管直径；
（6）当无条件设置自然补偿段时，应装设补偿器；
（7）排烟管穿墙应加保护套，伸出屋面时，出口端应加防雨帽；
（8）当管子穿墙时，必须有套管来减震，并让易燃物质远离发热管道；
非增压柴油发电机应在排烟管装设消声器，两台柴油发电机不应共用一个消声器，消声器应单独固定。
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消声器安装图 |
2、通风系统设计
柴油发电机房的进风为自然进风的方式。进风口与出风口宜分别布置在发电机组的两端，以免形成气流短路，影响散热效果。
（1）排放量计算公式
对于水冷闭式循环冷却的发电机组，确定进、排风井的面积，首先要确定进、排风量，其中排风量排即为维持机房温度所需的风量，而进风量进等于排风量排和燃烧所需空气量燃烧之和。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 / 0.377×（tp-tj）
式中∶G排——排风量，m³/h；
Q——机房内发热量（对于开式机组，Q为柴油机、发电机和排烟管的散热量之和；对于闭式机组，Q为柴油机汽缸冷却水管和排烟管的散热量之和），kW；
tp ——排风温度，℃；
tj——进风温度，℃。
根据式（1），可以根据项目所在地的夏季室外通风温度确定，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。
（2）进风量计算公式
在工程设计中建议采用实操性较强的方式确定风量：将排风量排拆分为柴油发电机组本身的散热通风量柴发排，此部分根据厂家样本取值，而机房排风量机房排可以参考GB50041-2020《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/小时设计，将这两部分的和值确定为排风量排；而进风量可以根据燃烧量7m³/kWh的发电机组额定功率计算或根据厂家样本选取，则可以根据式（2）确定风井面积：
S = G / 3600 · V
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。
根据上述公式，选取常用规格柴油发电机组型号，并参考某厂家样本数据，计算进风井、排风井面积数据。
3、储油设施的设置
（1）当燃油来源及运输不便时，宜在建筑物主体外设置40～64h耗油量的储油设施；
（2）机房内应设置储油间，其总储存量不应超过8.0小时的燃油量，并采取相应的防火措施；
（3）储油间应采用防火墙与发电机间隔开；
（4）当必须在防火墙上开门时，应设置能自行关闭的甲级防火门；
（5）超过500L时，消防部门要求单独设置房间，将储油间与机房隔开。
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储油间的日用油箱接管示意图 |
4、发电机组中性点接地应符合下列要求：
（1）只有单台发电机组时，发电机中性点直接接地，发电机组的接地形式与低压配电系统接地形式一致；
（2）当两台发电机组并列运行时，发电机组的中性点应经刀开关接地；当两台发电机组的中性导体存在环流时，应只将其中一台发电机的中性点接地；
（3）当两台发电机组并列运行时，两台发电机组的中性点可经限流电抗器接地；
（4）采用电抗器限制中性导体环流时，电抗器的额定电流可按发电机额定电流的25％选择。
（5）发电机中性导体上的接地刀开关，可根据发电机允许的不对称负荷电流及中性导体上可能出现的零序电流选择。
总的来说，由于每个建筑个体情况不同，柴油发电机的机房设置要切合建筑的实际。以上康明斯公司介绍的只是几种常见的做法，在具体工程设计中，设计师应开拓思路，特别是在对土建条件要求的处理上，需要与建筑师进行充分的沟通与探讨，找出最佳的解决方案。
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