三、車載電站的定義及特點

      車載電站又稱移動電源車，是一種將柴油發(fā)電機組安裝于廂式車輛內的應急備用電源，主要由柴油發(fā)電機組、控制系統(tǒng)、電源輸出系統(tǒng)、汽車底盤、電站專用車廂及輔助配套和降噪裝置等組成，其主要功能是為特定場所提供備用電源，車載電站的結構采用一體化設計，對通風、排煙、排氣、供油、電纜等進行統(tǒng)一布局，最低噪聲可達65dB的低噪聲電站。具有移動快捷、低噪聲運行、操作簡便和全天候工作等特點，不僅適用于野外移動作業(yè)，也適用于人口稠密的都市供電之用。

      移動電源車具有良好的越野性和對各種路況的適應型，并且具有靈活的可移動性（康明斯電力技術有限公司專用車曾經在核電領域設計開發(fā)出一款具備直升機起吊功能的車載電站）。主要用于搶險救災、野外勘探、工程作業(yè)、突發(fā)事件、軍事、不可停電行業(yè)等領域。適應于全天后的野外露天作業(yè)，具有整體性能穩(wěn)定可靠、操作簡單、噪聲低、排放性能好、維護性好等特點，能很好地滿足戶外作業(yè)和應急供電的需要。

      車載電站主要由汽車底盤、車載箱體、柴油發(fā)電機組、啟動系統(tǒng)、供油系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等部分組成。車載電站作為一種全天候不定點工作的備用電源需要具備防雨、防雪、防凍、防風沙、降噪性能好、移動快捷、安全和方便等特點。

1、汽車底盤的選擇

      汽車底盤作為車載電站的動力裝置，要求汽車底盤既能滿足車載的經濟性，又能保證車載行駛的安全性。汽車底盤的選擇需要根據發(fā)電機組功率及用戶的要求進行選擇，首先根據要求計算出發(fā)電機組、廂體及所有配件的總重量，根據設備重量，在保證配重平衡的基礎上進行布置設計，以載重量及所需廂體體積來匹配最合適的二類底盤，做到略有裕度，從而保證汽車行駛的安全性。同時，要滿足車載電站長時間承受較大載荷的能力、重心低、通過性好的要求，車輛的載重量一般要有5％的裕度。

車載重量為二類底盤車、車廂、柴油發(fā)電機組（柴油及防凍液）、電纜絞盤、電纜、液壓支腿系統(tǒng)、排煙系統(tǒng)、控制屏、開關柜、蓄電池等輔助設備之和，其重量之和不應超過車載總重量的95％。

2、車載箱體的設計

      車載箱體的設計需要從目錄公告、配重平衡性、進排風通風量、降噪等方面進行考慮。典型的車載電站結構如圖1和圖2所示。

（1）產品目錄

      車載電站的車廂外形尺寸及承載重量需要滿足國家相關規(guī)定，上路前需要在國家車管所進行產品目錄登記，并掛車牌，因此車載電站箱體設計時必須按照國家電源車產品目錄的規(guī)定尺寸進行。

（2）配重平衡性

      汽車重心位置的高低以及前后的位置對汽車的安全駕駛都有較大的影響，在對車載電站車廂進行設計時，應該考慮車廂內所有配件所處的位置和重量并進行綜合重心的計算；原則上，X軸的重心應處于前后輪中心偏后，靠近后輪位置，在Y軸上所有大型物件都以左右兩車輪的中軸線為中心進行對稱布置，小物件按功能及重量進行合理的分配布置，重心位置應處于左右輪中心或略偏路中一側，在Z軸應盡量降低其重心。

      下面以車載電站為例對X軸上的重心位置計算：車載電站各組成部件以車載前輪為原點做出重量及坐標如圖4所示，計算方法是把各部件對應原點位置的力矩之和除以車載的總質量所得的距離就是車載電站X軸的實際重心位置，計算過程及圖解如圖6-6所示，此車載電站X軸上的重心位置大約在距離前輪4.46m的位置，靠近與后輪位置。

（3）進、排風通風量

      電源車應充分考慮到發(fā)電機組正常運行時所需的最低進、排風量，否則將會嚴重影響發(fā)電機組的功率輸出、使發(fā)電機組的溫升較高、頻繁發(fā)生故障、甚至會縮短柴油發(fā)電機組的使用壽命。通常發(fā)電機組排風口的面積應略大于水箱的有效面積，保證排風口處的風速能夠在和風以內（≤8m／s），從降低風阻考慮，排風口離前面障礙物的距離應在600mm以上，如圖4所示，車載電站廂體進風量應大于發(fā)電機組的排風量和燃氣量的總和。

      一般情況下，在車載電站廂體側面、前部及后部上方各開有進、排風手動百葉窗，必要時也可在廂體前端面和后端面布置進、排風窗或輔助進、排風窗，以保證發(fā)電機組正常工作的進風量和排風量。在多雨、多風沙、潮濕、寒冷地區(qū)等特殊情況下，百葉窗也可選擇加裝電動機構。電站在不使用的情況下封閉所有進、排風窗口，從而有效地起到防雨、防風沙和防寒的效果。

      在進行廂體進排風計算時，不僅需要考慮進排風百葉窗的面積是否滿足發(fā)電機組進、排風量要求，還需要對整體通道進行考慮，一般以通道內最小位置作為計算對象，如圖5所示，其中進風通道主要有進風百葉窗、進風擋板、進風降噪箱，三處進風通道都需要驗證通道面積，并按照最小通道面積的位置通風來設計。

（4）降噪

      車載電站作為一種全天候工作的備用電源，工作地點不固定，必須做好降噪處理，車載電源的降噪可以從排煙降噪、進、排風口降噪以及墻面降噪這三個方面來考慮。

① 排煙降噪

      柴油機在運行時，由于缸體內燃油的燃燒爆炸，會產生高分貝的寬頻噪聲經由排氣系統(tǒng)對外傳播。本方案采用工業(yè)型消音器和住宅型消音器組成的組合式消音器如圖6所示，工業(yè)型消聲器具有吸收中高頻聲等特點，主要是利用多孔吸聲材料來降低噪聲的。把吸聲材料固定在氣流通道的內壁上或按照一定方式在管道中排列，當聲波進入阻性工業(yè)型消音器時，一部分聲能在多孔材料的孔隙中摩擦而轉化成熱能耗散掉，使通過消音器的聲波減弱。阻性消音器對中高頻消聲效果好，但對低頻消聲效果較差。住宅型消聲器是由突變界面的管和室組合而成的，每一個帶管的小室是濾波器的一個網孔，管中的空氣質量稱為聲質量和聲阻。小室中的空氣體積稱為聲順。與電學濾波器類似，每一個帶管的小室都有自己的固有頻率，當包含有各種頻率成分的聲波進入第一個短管時，只有在第一個網孔固有頻率附近的某些頻率的聲波才能通過網孔到達第二個短管口，而另外一些頻率的聲波則不可能通過網孔，只能在小室中來回反射，從而達到濾掉某些頻率噪聲成分的效果，住宅型消音器消除了中、低頻噪聲。

      通過以上兩級消音器就可以分別降低高頻和低頻段的噪聲，一般能降低35～40dB（A）。排氣系統(tǒng)的設計，必須同時滿足柴油機的背壓要求，使排氣順暢并正常運行。消聲器在發(fā)電機組運行時的溫度高達幾百度，同時表面會散發(fā)較高的噪聲，通常應將消聲器安裝在廂體中的專用排風艙內，排煙管需要進行隔熱隔音包扎，此外消聲器還應具有好的剛性結構、防止受激振而輻射再生噪聲，其尺寸必須大小適宜，體積大消聲效果會更好，但不便于安裝，體積小便于安裝但效果不會很好，同時消聲器的材料要能耐高溫和抗腐蝕。

② 進、排風口降噪

      在進行廂體進、排風設計時，進排風室與發(fā)電機組需要隔開，進風室、排風室與發(fā)動機室之間采用降噪箱或者吸音擋板進行隔開，這樣既能保證了進風、排風良好進行，又能實現(xiàn)良好的降噪效果。

      車載電站進風端的噪聲比排風端噪聲低，因此排風端降噪箱要比進風端降噪箱厚，這樣才能使車載電站的噪聲整體下降，有效地利用廂體內部有限的空間。根據使用地點的要求，可以選擇圖7所示的靜音型以及圖8所示的超靜音型車載電站。

③ 墻面降噪

      噪聲具有極強的輻射性和穿透性，一般結構的車廂墻面無法有效的阻礙噪聲的傳播，廂體墻壁采用夾層結構如圖6-12所示，外壁采用車廂專用鋼板，內壁采用鍍鋅沖孔鋼板，中間填充高效吸音阻燃棉，使廂體壁起到隔離噪聲的效果，同時又能最大限度地吸收和衰減部分噪聲，提高降噪效果。根據發(fā)電機組功率的大小和降噪的要求，中間填充吸音棉的厚度一般為60～100mm。可使噪聲衰減6～10dB（A）。機廂底部柴油機部分也需要進行填充隔音棉處理，以防噪聲從底部泄露。

      另外，車廂門的接合位置，也是噪聲滲漏傳播的關鍵部位，所有車廂門位置都采用具有彈性的密封件進行處理，提高了廂體的降噪性能。

（5）控制屏及輸出斷路器的布置

      發(fā)電機組控制屏及斷路器柜位于廂體后部一側，打開透視門可對控制屏及斷路器進行操作，發(fā)電機組正常工作時，將透視門關閉，將噪聲隔絕在廂體內，可通過透視窗觀察發(fā)電機組參數。這種布置方式在操作發(fā)電機組時，人不需進入高風速、高噪聲的廂體內，操作方便，如圖9所示。

（6）廂體其他設計

① 按交通部門對上路機動車要求，車廂頂蓋兩邊前角安裝有示廓燈，尾部有轉向燈、剎車燈、尾燈。對于車身較長的電源車，在車廂側面中間也設有相應數量的示廓燈。

② 廂體兩側面開有檢修門，門下有一踏步階梯，階梯可總體翻起并用銷釘固定于車廂的下部。對于車身較高的電源車，除側面階梯外，在后門位置也有階梯，以方便操作人員上下車廂。另外，廂體門都設有防風鉤。

③ 車廂所有門窗都設有防雨沿，所有門邊都有密封包邊，增大車廂的防雨性能。

④ 車廂內部表層采用花紋防滑鋼板或花紋防滑鋁板，美觀防滑。車廂頂部中間略高，兩邊略低，能有效地防止車廂頂部積水。

⑤ 急停開關安裝在側門旁邊，當發(fā)電機組出現(xiàn)異常情況時便于緊急停機。急停開關裝有保護罩殼，以防誤動作。緊急情況時，如果打開控制屏門或者進入廂體內操作，最少需要幾十秒時間，門邊的急停按鈕能以最短的時間將發(fā)電機組停機以確保安全。

⑥ 在車廂后部側面配有接線箱，接線箱里布置有電纜接線銅排（可選快速接插件）。車載電站上一般均配置有重型軟橡套動力電纜，電纜通過設于廂體后下部的電纜接線箱對外連接。接線箱正面開門，下部為活動式電纜進入口，周邊設有絕緣橡膠條。發(fā)電機組正常發(fā)電輸出時，正面開門可鎖閉，防止非操作人員誤操作造成事故。不用時，下部電纜進入口密閉，可防止泥土、雜物進入箱內，保持清潔。

⑦ 電纜絞盤有手動、液壓驅動和電動幾種型式，對于外徑在φ35mm以上的電纜，手動收放困難，液壓驅動成本高，而且存在漏油污染，而傳統(tǒng)的電動電纜絞盤傳動機構復雜，且占用空間較大。康明斯電力技術有限公司設計的內裝式電動電纜絞盤克服了以上三種電纜絞盤的不足，將電動機和減速器裝進電纜絞盤的滾筒里面，滾筒利用電動機的冷卻風扇，自然通風冷卻，沒有漏油污染電纜橡套的問題。只要接通電源，就能使電動電纜絞盤轉動，完成電纜的收放，現(xiàn)在廣泛應用于汽車電站和掛車電站等。電動電纜絞盤結構見本章附錄。

⑧ 機械（液壓）支腿的作用是在車載電站停放時將車載電站支撐起來，防止汽車板簧及輪胎長時間受壓而損壞。支腿有機械支腿和液壓支腿兩種。機械支腿操作方便，安全可靠，價格低廉，缺點是操作費力；液壓支腿操作省力，可用遙控器遙控支腿的升降，安全和可靠性也高，缺點是保養(yǎng)和維護麻煩，配置成本較高。

⑨ 廂體內設有交、直流一體防爆熒光燈及直流燈、應急照明燈等照明設備，當發(fā)電機組停止時，由蓄電池供電采用直流照明，當發(fā)電機組工作時，使用防爆熒光燈進行照明，應急燈是在交流燈以及直流燈都沒有電源時使用。車廂內所有電氣布線均走PVC阻燃絕緣管，線路藏于吸音棉中，整體美觀。

      車載電站配置兩個干粉滅火器安放在側門內，車載比較大時可以配置三個，兩側門各一個，后門一個。客戶也可以選配在車廂內安裝煙感報警裝置以及吊掛式干粉滅火器。

⑩ 工具安放在車廂內一個工具箱中，配有一套專用工具及10m長專用線排，方便用戶對發(fā)電機組維修和使用。

四、車載型柴發(fā)機組

      車載電站常用的發(fā)電機組功率范圍在15～800kW，某些特殊的場合會用到800kW以上的柴油發(fā)動發(fā)電機組。輸出電壓通常為400/230V。

      隨著近幾年我國電力行業(yè)高壓線路建設的加快，變電站的維護與維修需要直接用到高壓電源，核電站應急移動電源也有高電壓要求，發(fā)電行業(yè)對高壓備用電源的需求越來越大，高壓用戶也越來越多，對備用電源的使用也越來越多樣化，新型高壓車載電站也應運而生。高壓車載電站可直接輸出10.5kV高電壓交流電，也可利用變壓器把發(fā)電機組輸出的高壓交流電轉化成低壓交流電為低壓設備供電。需要注意的是，高壓電路安全防護比較復雜，高低壓電纜的敷設需要獨立分開以免相互干擾，高壓開關柜體積較大，為了滿足方便操作以及后期的維護保養(yǎng)，這對空間較小的車載電站結構布置來說也是一個技術難點，需要從整體做好策劃。高壓車載電站廂體內部布局如圖10所示。

1、應急電源照明車

      如圖11所示是一種低噪聲實用應急電源照明車。康明斯電力技術有限公司專利技術，專利號：ZL02227992．X。

      在應急電源車上加裝了大功率升降照明燈。是一種車載式全方位夜間應急照明系統(tǒng)。其光源部分采用金屬鹵化物燈，具有功率大、亮度高、照射范圍廣、射程遠等特點。其操作使用方便、具有手動及遠程控制、自動復位及全方位定位的優(yōu)點。可廣泛用于消防照明、工程搶修、抗災搶險和警案等現(xiàn)場的夜間應急照明。

（1）照明系統(tǒng)

      照明系統(tǒng)由4只主燈、控制箱、控制器、無線遙控以及彈簧電纜線組成，如圖12所示。

（2）氣動升降云臺

      氣動升降云臺由云臺、升降桿、氣泵以及空壓發(fā)電機組成，如圖13所示。

2、常用型車載電站

      多年以來，康明斯電力技術有限公司為國家電網、南方電網提供數百臺電源車，在2008年奧運會、2008年南方冰雪災害、2010年世博會、2016年“G20峰會”等重大活動和自然災害中起到重要作用。 

3、特殊型高壓車載電站

      高壓車載電站主要用于變壓器故障檢修以及高壓區(qū)域停電等需要直接輸入10.5kV電源時使用。

4、核電行業(yè)應用實例

      當停堆、失去外電和固定備用電源設備癱瘓時，能在最短的時間內可靠提供足夠的電源，確保核反應堆及其設備的安全；當出現(xiàn)核滲漏時，能夠遠離輻射源監(jiān)控，提供搶險和恢復核電站所需要的電源。具有反應速度更快，路況適應性強的特點，如圖14所示，可通過飛機起吊。