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機(jī)房設(shè)計(jì)與設(shè)備安裝 |
柴油發(fā)電機(jī)組安裝布置和應(yīng)用指南 |
摘要：在現(xiàn)代民用建筑當(dāng)中，用電設(shè)備的種類和數(shù)量越來越多，為滿足這些設(shè)備用電的可靠性，當(dāng)市政電網(wǎng)無法提供兩路獨(dú)立電源時(shí)，在設(shè)計(jì)中采用柴油發(fā)電機(jī)組作為備用電源的方法被普遍采用。雖然柴油燃點(diǎn)較高，發(fā)生火災(zāi)危險(xiǎn)性相對較小，但是在民用建筑中是將柴油發(fā)電機(jī)組設(shè)置在建筑物主體內(nèi)，從理論上來說肯定還是有危險(xiǎn)性的，再考慮到機(jī)組運(yùn)行過程中通風(fēng)、噪音、振動(dòng)等問題。因此，如何正確且安全地安裝柴油發(fā)電機(jī)組無疑是我們?nèi)婵紤]的因素，并應(yīng)當(dāng)采取合理地設(shè)計(jì)。
一、設(shè)備整機(jī)組裝
一個(gè)完整的柴油發(fā)電機(jī)組，如下一頁的圖1所示，是一個(gè)由許多固定和運(yùn)動(dòng)部件組成的復(fù)雜機(jī)器； 主要的組件是交流發(fā)電機(jī)、原動(dòng)機(jī)（發(fā)動(dòng)機(jī)） 和冷卻系統(tǒng)（散熱器） 。當(dāng)將交流發(fā)電機(jī)集成到柴油發(fā)電機(jī)組時(shí)，系統(tǒng)工程師必須仔細(xì)規(guī)劃系統(tǒng)布局，以確保安裝和應(yīng)用的滿意運(yùn)行。系統(tǒng)工程師必須根據(jù)相關(guān)的工程標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行指定、設(shè)計(jì)、制造和測試，以確保整個(gè)系統(tǒng)的預(yù)期功能。
1、設(shè)備組裝成套
安裝裝置是在柴油發(fā)電機(jī)組工業(yè)中用于將交流發(fā)電機(jī)安裝（或組裝） 到柴油發(fā)電機(jī)組底座框架上的一種技術(shù)。安裝孔的數(shù)量和使用的底座類型將取決于安裝條件和應(yīng)用的類型。基框架必須為發(fā)電機(jī) 組組件提供支撐結(jié)構(gòu)，以保持結(jié)構(gòu)完整性和對齊，同時(shí)允許熱增長。它必須保持由激勵(lì)力和外 部源產(chǎn)生的可接受的振動(dòng)水平。
交流發(fā)電機(jī)安裝裝置的設(shè)計(jì)應(yīng)確保交流發(fā)電機(jī)能夠承受在瞬態(tài)事件期間產(chǎn)生的高突然扭矩負(fù)荷 。產(chǎn)生高扭矩的瞬態(tài)事件的例子有： 短路條件、欠/過壓通過事件和發(fā)動(dòng)機(jī)燃油管理問題。施 加到交流發(fā)電機(jī)的腳布置和連接外殼上的扭矩將取決于瞬態(tài)事件的類型和相關(guān)的連接慣性。選 擇合適的柴油發(fā)電機(jī)組組件設(shè)計(jì)，并考慮以下因素： 直接耦合發(fā)動(dòng)機(jī)、連接至基架類型、轉(zhuǎn)軸連接 類型（剛性或軟聯(lián)軸器） 、交流發(fā)電機(jī)架類型、應(yīng)用負(fù)載和速度。
在圖2（環(huán)繞區(qū)域） 的總體布置圖中可以看到具有孔位置的交流發(fā)電機(jī)安裝腳布置的例子。
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圖2 發(fā)電機(jī)頂升孔和安裝孔的位置 |
圖1 完整柴油發(fā)電機(jī)組安裝中交流發(fā)電機(jī)的典型位置
2、彎曲力矩
交流發(fā)電機(jī)的支腳布置設(shè)計(jì)有安裝孔，在安裝位置和類型上提供靈活性，以確保氣缸體/飛輪殼體界面所需的彎矩。
通常，彎矩的計(jì)算可以使用有限元分析 仿真工具來確定。同樣重要的是，系統(tǒng)中每個(gè)柔性支架上的靜態(tài)偏轉(zhuǎn)都是相同的。如果靜態(tài)偏轉(zhuǎn)不相同，則可能會(huì)引起搖擺運(yùn)動(dòng)或俯仰運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)致固有頻率高于簡單的垂直模式。優(yōu)選地支架應(yīng)圍繞發(fā)動(dòng)機(jī)和交流發(fā)電機(jī)的組合重心對稱地布置，以使每個(gè)支架承載相同的重量。
由于標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)動(dòng)機(jī)和交流發(fā)電機(jī)的安裝位置點(diǎn)是固定的，因此有必要在給定的位置找到每個(gè)支架所承載的靜態(tài)負(fù)載。
二、交流發(fā)電機(jī)的吊裝和組裝
1、交流發(fā)電機(jī)的支腳設(shè)計(jì)
交流發(fā)電機(jī)是根據(jù)IEC60034-7：1993制造的，這是安裝和施工方案的標(biāo)準(zhǔn)。本標(biāo)準(zhǔn)涉及旋轉(zhuǎn)電機(jī)安裝和施工設(shè)計(jì)兩個(gè)規(guī)范：
（1）代碼 I（字母數(shù)字名稱）
代碼 I具有水平或垂直軸的機(jī)器由代碼字母IM（國際安裝）指定，然后是空格、字母B（表示水平）或V（垂直）和一個(gè)或兩個(gè)數(shù)字。根據(jù)應(yīng)用程序，客戶可以在適合裝配的高度采用標(biāo)準(zhǔn)腳或抬高側(cè)腳設(shè)計(jì)。
（2）代碼 II（全數(shù)字編號）
2、實(shí)體安裝
將交流發(fā)電機(jī)牢固地安裝到底座或支撐結(jié)構(gòu)上，通常是為了增加系統(tǒng)的剛度或?qū)μ囟☉?yīng)用的要求。雖然固體安裝柴油發(fā)電機(jī)組結(jié)構(gòu)為發(fā)動(dòng)機(jī)/交流柴油發(fā)電機(jī)組合提供了額外的剛度，但需要考慮和設(shè)計(jì)基本架固有頻率、熱增長、精確的腳對準(zhǔn)和對基礎(chǔ)的隔離。圖3顯示了一個(gè)實(shí)體安裝的緊密耦合生成集的示例；圖4顯示了一個(gè)實(shí)體安裝的開耦合生成集的示例。
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圖3 固體安裝柴油發(fā)電機(jī)組（發(fā)動(dòng)機(jī)固體-交流發(fā)電機(jī)固體-閉合耦合） |
圖4 固體安裝柴油發(fā)電機(jī)組（發(fā)動(dòng)機(jī)固體-交流發(fā)電機(jī)固體-開放式耦合） |
3、柔性安裝
柔性底座放置在結(jié)構(gòu)底座和交流發(fā)電機(jī)/發(fā)動(dòng)機(jī)之間。柔性安裝使支撐結(jié)構(gòu)能夠與發(fā)動(dòng)機(jī)和交流發(fā)電機(jī)的振動(dòng)源隔離，盡量減少激勵(lì)基架固有頻率的風(fēng)險(xiǎn)，減少振動(dòng)對輔助部件的傳輸，與基礎(chǔ)的隔離等。圖5顯示了一個(gè)靈活安裝的緊密耦合基因集的例子；圖6顯示了一個(gè)靈活安裝的開放式耦合生成集的示例。
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圖5 柔性安裝的柴油發(fā)電機(jī)組（發(fā)動(dòng)機(jī)和交流發(fā)電機(jī)-耦合對柔性安裝式底座框架） |
圖6 柔性安裝的柴油發(fā)電機(jī)組底座（發(fā)動(dòng)機(jī)柔性-交流發(fā)電機(jī)固體-開放式耦合） |
三、設(shè)備安裝的選擇和建議
1、防雷
獨(dú)立的發(fā)電機(jī)房應(yīng)按三類防雷建筑物設(shè)置防雷措施，如柴油發(fā)電機(jī)組機(jī)房應(yīng)附設(shè)在其他建筑物和地下層內(nèi)，防雷類別施工標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)與建筑物防雷級別相同。
2、 防靜電
當(dāng)柴油發(fā)電機(jī)組的燃油輸送管線由建筑物外輸送到日用油箱時(shí)，燃油管道要做防靜電接地施工。
3、中性點(diǎn)施工要求
中性點(diǎn)接地方式有直接接地、通過電感接地、通過電容接地、通過可調(diào)電抗器接地等幾種方式。對于大型柴油發(fā)電機(jī)組，通常采用通過電感接地的方式。
4、 接地
柴油發(fā)電機(jī)組接線示意圖如圖7所示，當(dāng)發(fā)電機(jī)房的下列位置在柴油發(fā)電機(jī)組施工時(shí)，必須做等電位連接：
（1）柴油發(fā)電機(jī)組的底座；
（2）日用油箱支架；
（3）金屬管，如水管、采暖管、通風(fēng)管等；
（4）鋼結(jié)構(gòu)建筑的鋼柱；
（5）鋼門窗框、百葉窗、有色金屬窗框架等；
（6）在墻上固定消聲材料的金屬固定框架；
（7）配電系統(tǒng)PE（或PEN）線。
5、 零線（PEN）可靠連接
（1）發(fā)電機(jī)組的外殼；
（2）電氣控制箱（屏、臺(tái)）體；
（3）電纜橋架、敷線鋼管、固定電氣支架。
6、 消防
（1）柴油發(fā)電機(jī)組機(jī)房需配置有消防器材；
（2）柴油發(fā)電機(jī)房應(yīng)設(shè)有火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)和自動(dòng)滅火系統(tǒng)；
（3）柴油發(fā)電機(jī)組的儲(chǔ)油間或日用油箱間需與柴油發(fā)電機(jī)房隔開。
7、 噪聲的控制
（1）柴油發(fā)電機(jī)組應(yīng)有良好的減震性能和隔震基礎(chǔ)；
（2）進(jìn)排風(fēng)系統(tǒng)應(yīng)有消聲裝置；
（3）機(jī)房的管道應(yīng)采用減震支架；
（4）機(jī)房的四周墻壁與屋頂?shù)确雷o(hù)結(jié)構(gòu)，應(yīng)按照建筑隔聲標(biāo)準(zhǔn)施工。
8、減震措施
如圖8所示，氯丁橡膠或橡膠隔離器經(jīng)常用于柴油發(fā)電機(jī)組。這些整體支架由柴油發(fā)電機(jī)組制造商安裝在工程交流柴油發(fā)電機(jī)組件和底座框架滑塊之間。這些隔離器提供高達(dá)90%的隔離效率，這足夠于大多數(shù)地面或以下的安裝。所有安裝墊的高度必須在0.25mm以內(nèi)，不可調(diào)防振支架(AVM)必須為3mm，可調(diào)高度AVM必須為10mm以內(nèi)。墊片用于達(dá)到所需的水平。成本總是一個(gè)考慮因素；而需要消除的振動(dòng)水平，將決定設(shè)計(jì)師可以使用哪一種類型來減少振動(dòng)到周圍表面的傳輸。
在選擇防振安裝時(shí)，應(yīng)考慮以下清單，以確保安裝性能與設(shè)計(jì)要求的最佳匹配：
（1）確定柴油發(fā)電機(jī)組的聯(lián)合重心；確定機(jī)械支架相對于重心的位置。
（2）花一些時(shí)間，在靜態(tài)條件下，以尋找支架上的負(fù)載。
（3）計(jì)算安裝處的扭矩反應(yīng)，并根據(jù)制造商的數(shù)字檢查最大允許偏轉(zhuǎn)。
（4）如果發(fā)電機(jī)的法蘭安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪殼體上，則計(jì)算氣缸體/飛輪殼體接口后方的彎矩（在靜態(tài)狀態(tài)下）。
（5）確定應(yīng)用程序的g值（預(yù)期垂直加速度），然后計(jì)算裝置支架的動(dòng)態(tài)載荷和缸體/飛輪殼體界面的彎矩。
（6）選擇合適的安裝件，以承受靜態(tài)和動(dòng)態(tài)的負(fù)載與所需的偏轉(zhuǎn)。
（7）計(jì)算所選安裝件的固有頻率。
（8）為所考慮的裝置建立最低的干擾頻率。
（9）根據(jù)AVM制造商提供的數(shù)據(jù)確定隔離的程度。
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圖7 柴油發(fā)電機(jī)組零件和地線連接圖 |
圖8 發(fā)電機(jī)橡膠整體隔振器系統(tǒng) |
總結(jié)：
正確安裝和布置柴油發(fā)電機(jī)組是保障其安全穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵。通過遵循安全安裝和布置規(guī)程、合理管理負(fù)載、定期維護(hù)和及時(shí)應(yīng)對故障，可以延長柴油發(fā)電機(jī)組的使用壽命，提高其可靠性和穩(wěn)定性。同時(shí)，我們應(yīng)該提高環(huán)保意識(shí)，減少對環(huán)境的污染。希望本文提供的安裝和布置指南能夠?qū)δ兴鶐椭鼓軌蛘_安裝和布置和維護(hù)柴油發(fā)電機(jī)組。
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