重康动力（深圳）有限公司

摘要：目前，静音箱式柴油发电机组由于灵活性高，越来越受到客户欢迎，特别是在一些石油资源丰富的国家。但已有发电机组功率大多在1000kW以下，价格昂贵，要组建相当规模的电站，就需要较多数量的发电机组，使得采购成本上升，运用维护工程量巨大，越来越不适应所在地区日益增加的用电需求。而要采用大型箱式发电机组，则集装箱箱体安装、快捷运输成为设计难点。康明斯公司在本文根据相关文献的计算公式对柴发集装箱设计及尺寸进行论述，同时要求在设计时充分考虑了现场安装的需要，尽可能使静音集装箱式柴发现场安装简单方便。

 一、集装箱柴发设计要求

      现有小功率箱式柴油发电机组是将柴油发电机组安装在公共底座上，然后再整体安装于标准集装箱内固定。公共底座结构复杂、重量较大、制造成本高，大功率柴油发电机组因尺寸原因无法采用此结构形式。为解决此问题，必须采用全新结构设计，使大功率箱式柴油发电机组集装箱能够具备良好的强度及刚性，从而确保柴油机的运行安全。所有结构应能够安装于标准尺寸的集装箱内，同时箱体结构便于安装及检修。

      40英尺开顶高集装箱内布置有16V型柴油发电机组、电气开关柜、电气控制柜、蓄电池组、充电机和变压器。该箱在充分考虑了发电机组进风量的同时又能满足防风防沙要求；箱体上的排烟口和燃油、水管路的连接口均作防雨、防沙处理；箱体内部采用相应的消音降噪措施；箱顶安装消音器，该部位由安装接口支撑，确保该部位强度。

1、尺寸要求

      40英尺开顶高集装箱外形尺寸为标准集装箱尺寸，其箱底盘及底侧梁为全新设计，使其具有柴油发电机组公共底座的功能，箱底与地面之间安装叠层橡胶减震器，结构简单、重量轻，保证发电机组正常工作。柴油机、发电机通过螺栓联接安装于柴油机、电机的安装座上，通过高弹联轴器将柴油机与发电机连接。柴油机、电机安装座与箱底盘及底侧梁焊接为一整体，保证发电机组安装后的箱体刚度。为方便电机安装于安装座上，在底侧梁上开4个工艺孔，方便电机螺栓的安装与拆卸。

      根据发电机组尺寸确定选用40英尺高集装箱标准，外形尺寸为12192mm×2438mm×2896mm。箱顶盖为活顶盖设计，方便发电机组各设备从箱上部吊装安装。根据柴油机、电机的重量与外形尺寸，通过计算确定底侧梁及底盘的设计尺寸，并根据电机位置确定工艺孔的位置，完成设计、制造后，按IS01496-1《一般货物用集装箱-技术条件与试验方法》的标准进行试验。确保箱体能够保证发电机组的正常工作。具体结构见图1和图2。

2、重量要求

      发电机组在正常工作状态下，箱内安装设备总重量为44.5t，因此底侧梁采用工字梁结构，该结构承载量大，结构简单并易于制造生产，制造成本低。经强度及刚度计算，该结构满足箱式发电机组设计要求。

3、间隙要求

      根据柴油机、发电机的结构尺寸，设计其安装座，如图3、提4所示。在满足强度要求的前提下，进行了轻量化优化设计，使其结构简单并且方便柴油机与发电机的安装与调试。

      柴油机安装于40英尺开顶高集装箱内，柴油机最高点与箱顶盖的间隙为20mm，柴油机最低点与箱地板的间隙为18.5mm，充分利用了箱内部空间尺寸，彻底解决了康明斯柴油发电机组不能安装于标准集装箱内部的问题。

4、检修门要求

      为方便对发电机组进行检修，箱两侧开有检修门，并在箱两侧开有发电机排风口、集装箱进风口、电缆出线口。电气端为对开大门，方便维修人员检修设备，在大门上开有小门，操作人员只需打开小门，即可操作设备、记录数据。辅助单元端有检修门、油水系统辅助单元连接口、增压器进气口。顶盖上开有集装箱通风口及柴油机气缸盖拆卸吊装口，如需更换气缸盖，无需将整个顶盖吊起更换，方便柴油机维修，降低劳动强度，节省维修时间。

5、振动测算

      叠层橡胶减震器安装在箱式发电机组40英尺集装箱底与地面之间，缓冲发电机组工作时对地面的冲击，减少发电机组的振动。

      柴油发电机组总质量：m=46.6t=456680N，额定转速：n=1500r/min，激振圆频率：ω=94.2rad/s。

      根据相关文献计算公式得出以下结果：

（1）频率比 Z

      选取隔震系数η=0.09，则频率比：[η取值范围（0.25～0.01）最佳（0.11～0.04]

Z≥1/√η=1/√0.09=3.33

      选择Z=4

（2）隔振器刚度 K'

      隔振器总刚度K

K=（1/Z²）mω²=（1/4²）×456680×94.2²=253275869.7（N/m）

      采用28个隔振器，对称布置，1个隔振器刚度为：

K'=K/28=253275869.7/28=9045566.8（N/m）=9.05（kN/mm）

（3）阻尼比 ζ

      系统固有圆频率ω。

ω_n=ω/Z=94.2/4=23.55（rad/s）

      设阻尼系数C=0.10[C取值范围（0.09～0.15）]

      28个隔振器的阻尼系数为2.8

ζ=C/2ω_n=2.8/（2×23.55）=0.059

      减震系统结构、安装及阻尼比见图5~图8，阻尼比ζ在0.05～0.20范围内，加速和停机造成的共振不会太大，隔震效果也不会降得很低。

① 阻尼系数C：表征阻尼大小的常数。

② 阻尼比ζ：指阻尼系数与临界阻尼系数之比，表达结构体标准化的阻尼大小。阻尼比也可以表述成耗损的振动能量与总机械振动能量的比值关系。

二、设备及附件安装

1、发电机组的安装

      发电机组定位前先把水泥基础平台上的杂物和坭土清理干净；发电机组摆放的方向按现场的布局来定，尽量避开发电机组排烟管排出的高温废气直接吹到外置油箱，也要考虑操作的方便。发电机组在基础台上摆放居中，端正。用膨胀螺栓固定，固定后发电机组整体保持水平，端正(靠近方舱尽量与方舱平行)

2、外置油箱的安装

      油箱在基础台上摆放居中，端正；注意摆放后油箱出油、回管接口侧要与发电机组进油口和回油管接口侧相对；用膨胀螺栓固定，固定后油箱整体保持水平，端正(靠近发电机组尽量与发电机组平行)。

（1）油箱出油、回油管的连接

      金属管件螺牙连接用密封胶及生料带，防止漏油；出油、回油管必须套波纹管或PVC管；油管避免打结、扭曲及非自然折弯；球阀安装要注意方向，开阀时手柄应向外；油管接头安装时要注意油管上的锥形头要对应接头上“喇叭”口。

（2）发电机组上的油管连接

      油管连接前要先把发电机组上“OUT”“IN”两个原装的接口拆下换上随机配来的接头；下图所示：

（3）油水分离器安装注意事项

      油水分离器安前要注意入口和出口，有些油水分离器的入口“IN”与油箱的出油口方向不对，遇到这情况时用小套筒板手把四个螺丝拆下，把油水分离器的安装架换一个方向再把螺丝装回拧紧；

3、ATS安装

      ATS按安装位置分室内型和户外型(防雨型)二种。一般室内型是挂壁型安装，而户外型是落地式安装，需筑制基础平台。

（1）为了安装及维护操作方便，ATS柜可按柜体下沿距室内地面1400mm(有设计图纸就要按照设计图纸的尺寸安装)地方安装，并与室内地面平行。

（2）安装后保证ATS柜的门能完全打开.

（3）安装ATS柜的地方必须是防雨的，没有水滴的落下.

（4）如果ATS上端是空调机，则要做防护措施.可在空调机下边要加上滴水挡板.

（5）户外型ATS在室内挂壁安装时要把ATS箱的底座拆开不用；在方舱内安装是用拉钉固定。