集装箱式柴油发电机组在设计中需要注意的问题
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集装箱式柴油发电机组在设计中需要注意的问题

在地价居高不下的今天,最小化备用电源机房的占地面积是业主们苦苦追寻的目标。特别在一些改造、改建的项目中,现有的建筑规划不能满足发电机组的要求:有时通风面积不够,有时建筑面积不够。此时集装箱式发电机组将为您提供最佳的解决方案。
由于集装箱式发电机组占地面积小,集装箱内空间也小,需合理地布置纵横面,但满足发电机组运行和保养的要求依然存在一些困难。这就要求我们的设计师在设计中要非常了解发电机组性能要求,设计出满足发电机组要求的集装箱。
下面我们将重点针对集装箱式发电机组在设计中需注意的问题进行讨论:
一、进排风问题
机房的进风主要是两个目的:
① 为发电机组散发辐射热量提供冷却空气;
② 为发动机燃烧提供新鲜的空气。
集装箱进排风系统必须满足发电机组满载输出时的进排风量要求,这里我们提供两个机房进排风相关的两个重要公式:
1.进排风量 = 进排风面积*风速
根据以上公式,可能有人提出,进排风面积不是问题,如果不够,增大相应风速就可以了。的确,这样的想法在理论上是成立的。但在实际的应用中,高的风速将产生高的噪音,高的风速也将产生大的风压。解决了进排风面积问题,我们将面临如何减小噪音,如何提高风速的动力及如何减小高风速的风压对设备和操作人员的影响。根据应用经验:进风风速在集装箱式发电机组设计中最大为12米/秒。一般强制通风的风速为8—10米/秒,自然通风的风速为3—5米/秒。
2.进风量 = 辐射热量/(空气密度*空气比热 * 温升ΔT) + 发动机燃烧空气量;
排风量 = 辐射热量/(空气密度*空气比热 * 温升ΔT);
根据以上公式,进排风量主要与发电机组辐射热量,空气密度,空气比热和机房允许的温升ΔT有关。其中空气比热和空气密度会随着温度发生变化,但在温升范围内(约10度C)变化很小。在设计中我们将空气密度和空气比热视为固定值(取25度C时空气密度和空气比热的数值来进行计算)。计算时我们要查找辐射热量和温升这两个参数。
a.辐射热量是指发电机组满载运行时发动机和发电机的辐射热量。其数值可以通过发电机组供应商提供。
b.ΔT温升是机房允许的温升。不同机组配置,设计时应选择不同的温升。
①当机带散热水箱时,机房进风通过发电机,发动机后成为散热水箱的冷却空气源。因此散热水箱的设计环境温度和发电机组设计的环境温度决定了温升值的选择。举例说明:当发电机组设计的环境温度为40度C,散热水箱设计的环境温度为49度C时,集装箱式发电机组机房最大的温升为49—40=9度C。
②当采用远置散热水箱时,即散热水箱不在机房内时,我们不必考虑散热水箱冷却空气源的温度。但我们必须考虑安装在发动机上仪表,ECM等电气设备所能允许的最大温度。由国家标准和行业规范可知,发动机上仪表,ECM等电气设备最大运行温度为65度C。若发电机组设计的环境温度为40度C,此时集装箱式发电机组允许的最大温升将为65—40=25度C。这也是为什么我们采用远置水箱后能减小进排风量的根本原因。同时采用了远置水箱,机房没有了冷却风机的动力驱动,在机房设计中通常采用轴流风机强制通风,引领机房内空气流动的方向。一般情况下轴流风机设计在排风侧。
二、集装箱式发电机组噪音
节能环保是当今世界的主题,不同现场位置,国家标准都规定了相应的噪音要求,因此集装箱式发电机组降噪设计至关重要。卡特彼勒针对3516系列机组设计了75DBA&1米和85DBA&1米两种集装箱式发电机组降噪设计。

1.DesignA:75DBA&1米
集装箱发电机组设计
 
2.DesignB :85DBA & 1米
集装箱式发电机组设计
 
 

三、 设计和应用中应注意的细节问题
1.底座的承重结构:发电机组并机运行时,集装箱底座的承重载荷为2倍发电机组湿重和集装箱自重;发电机组单机运行时,底座的承重载荷为1.25—1.5倍发电机组湿重和集装箱自重。设计中必须加强底座的承重设计,以免机组运行时出现底座变形的现象。
2.水箱的加水口和出水口:水箱加水口为压力盖,保养维修打开时需要相当大的扭力。因此设计中须预留300MM以上的操作空间。若集装箱高度有限,可将加水口引到集装箱室外易于操作的地方,且应采用柔性连接。水箱出水口为手动阀门,设计时应预留操作和保养的空间,排水时的积水问题。如将其引到室外,请考虑机组运行时的震动,采用相应的柔性连接。
3.进排风口防雨水措施
a. 进风口一般离发是离发电机距离近,如机组运行时有雨水进入集装箱,特别是进入到发电机等电气设备中,将会非常危险。因此进风口设计时除满足进风面积外还需慎重考虑防水措施(如百叶窗,偏离电气设备等)。
b. 集装箱和散热水箱均为钢制产品,如排风口有雨水进入,必须做好集装箱排水设计。因为单独的水不能腐蚀钢制品,但水和空气中的氧气结合后将会对钢制品产生腐蚀。这也是为什么集装箱内要防止积水的主要原因。特别对于一些顶排风设计,雨水直接进入到了集装箱,如果排水不畅,产生积水,将严重影响集装箱和发电机组水箱的寿命。因此集装箱排水措施必须到位,不允许箱体内有积水。
4.高压机组远置式控制面板:高压机组根据高低压分离原则,将发电机组控制面板单独安装。在设计中应设计控制面板安装空间和观察操作窗。
5.低压配电箱:发电机组水套水加热器,驱潮加热器,市电充电器,箱体内照明均需配置市电电源,所以低压配电箱是集装箱式发电机组必须配置的。低压配电箱的操作通常是在机组停止运行时进行,集装箱设计时需考虑配电箱的安装和操作空间。
6.发电机维修保养空间:发电机内有整流器等易损件,所以发电机后面应留有足够操作保养空间。
7.蓄电池组维修保养空间:蓄电池组通常放在集装箱侧门开门处,以保证蓄电池维修和保养空间。
8.发电机出线箱安装和维修空间:发电机出线箱需安装输出电缆或母排,因此发电机出线箱处需预留足够安装和维修空间。或在相应位置预留操作门窗。
9.日用油箱操作维修空间:日用油箱需要排水排污,设计中需考虑日用油箱操作维修空间,并保证日用油箱排气孔引到室外安全部位。
集装箱式发电机组设计是一个复杂过程,除上述因素外,肯定还有很多需要注意的细节。希望各位专家和同仁能将实际工程或工作中的技术发现或注意事项通过微信或邮件的方式与我们沟通和分享。通过相互的沟通和技术分享,能使大家对集装箱式发电机组有深刻认识,并在相关工作中更加得心应手。


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