柴油发电机房设计时需要注意的问题

 柴油发电机作为应急电源或者第二电源在民用建筑中得到了广泛的应用,本文从发电机组的冷却、发电机房的通风和排烟3个方面介绍柴油发电机房设计时需要电气人员注意的问题。 
  1. 发电机组的冷却方式 
  柴油发电机在运行过程中由于柴油的燃烧以及运动部件的摩擦产生高温,为保证柴油发电机组受热部件不受高温的影响,并保证各工作面的润滑,就要对受热部分进行冷却,根据散热器形式的不同可分为3类。 
  1.1 联机式散热器机组 
  联机式散热器机组是最常用的柴油发电机组(图1),通过随机安装的散热器及风扇来冷却机组;空气从发电机端流经发动机,再通过散热器,散热器护栅上设有排风导管配接凸缘。大部分机组使用联机式水箱散热冷却,此冷却方法运行可靠且价格低。 
  1.2 远置散热器机组 
  当进、排风口面积无法满足柴油发电机需要风量要求或者由于空间、噪音等限制时,可选用远置式水箱冷却系统(图2),此机组将柴油发动机上皮带驱动的风扇及冷却水箱取消,由远置水箱替代,在使用时可将远置水箱放置于建筑物顶层、空旷地带或具有良好通风散热条件的地方。 
  如果冷却系统的工作压力小于发电机组的设备承压,发动机驱动冷却液泵循环动力小于循环管路阻力,可采用带辅助冷却液泵和辅助水箱的远置散热器冷却系统。 
  机组采用远置散热器通风散热时,需给远置散热器(水箱)配冷却风扇,如位置合适的话,该风扇也可用于机房通风;机房通风风扇和进风口的位置的设计,一定要使通风气流直接吹过发电机组。 
  1.3 采用热交换器的远置式散热器机组。 
  当远置水箱冷却系统的静态和摩擦阻力均大于机组要求时,需使用配置热交换器的远置式散热器机组(图3)。热交换器应安装在机房内邻近机组的位置,在机组或热交换器的上部还应配有蓄水箱;循环水泵应安装在系统的最低点,一般情况下,水泵的推动能力要比其提升能力稍大;所有与机组连接之处应采用软性连接,避免振动的传播。 
  通过将远置式散热器通过循环水管与热交换器连接,可以将远置式散热器可拆卸的设置在远离机房的位置,例如通风条件好、受噪音影响小或者建筑面积不受限制的位置等等,减少环境噪音,为施工单位节约占地面积,并且还可以将发电机组除远置式散热器和电动风扇以外的其他部件安装在封闭或者通风条件不良的位置,减少环境对发电机组的限制,增强发电机组的散热效果,延长发电机组的使用寿命。 
  2. 柴油发电机房的通风 
  机组额定容量运行时,机房温升控制在环境温度以上10℃~15℃,并且机房环境温度应低于40℃。超过此范围的室温升高会降低柴油的燃烧效率、减少机组输出功率、使发动机过热、缩短零部件的寿命,也将造成机组附近的工作环境恶化。因此,机房内充足的空气流通,既可以降低机房室温、提高发动机效率,还可以补充柴油燃烧所需空气。 
  2.1 联机式散热器机组机房通风 
  采用联机式散热器机组的柴油发电机机房,进风口宜设在发电机前端或发电机两侧,排风口面积应大于散热水箱面积的1.5倍;进风口面积应大于散热水箱面积的1.8倍。 
  2.2 远置散热器机组机房通风 
  如果柴油发电机房设置在地下室,现有建筑条件无法满足发电机组的进排风通道要求,可采用远置散热器机组。机房通风的设计要求是保证柴油机在运行时,机房的换气量应大于柴油机燃烧所需新风量与维持机房室温所需新风量之和。 
  ①维持室温所需新风量可由下式计算 
  C1=0.078P/T (1) 
  式中:C1――维持室温所需要新风量(m3/s); 
  P――柴油发电机额定功率(kW); 
  T――机房温升(℃)。 
  ②维持柴油发电机燃烧所需新风量由设备厂家提供,如果无资料,可按下面公式估算: 
  C2=(k1×k2×P)/60 (2) 
  式中:C2――维持柴油发电机燃烧所需要新风量(m3/s); 
  k1――单位制动功率需要风量的估算值,取0.1; 
  k2――制动功率换算系数,取1.1。 
  电气专业把机房内风速、室内允许温差、热辐射的功率等参数给暖通专业提资料,由暖通专业进行通风设计。 
  3. 发电机房的排烟 
  3.1 系统组成 
  排烟系统由直管、弯头、波纹管、消音器等组成;废气阻力的增加会降低柴油发电机的输出功率、增加柴油发电机组的温升,要使排烟系统有效地工作,排烟系统设计必须尽量减小发动机的排烟背压,使整个系统的排烟阻力小于发动机的背压允许值。 
  3.2 排烟管道计算 
  排烟系统的管径不得小于发动机排烟口的直径。应核实排烟管径是否满足发动机的背压要求,管径过小容易因冷凝而腐蚀,管径过大则会降低排烟速度而不利于排烟在户外扩散。管径越小、烟管越长、弯头个数越多,排烟阻力就越大。过大的排烟阻力将降低燃烧效率,增加排气温度,从而导致发动机功率损失及发动机寿命降低。设计时根据柴油发电机组电动机的排烟流量、消音器流量、管道计算阻力校验选择的管径对应的排烟阻力小于发电机组的允许阻力。 
  结语 
  柴油发电机房设计时除了考虑机组的布置,还要综合考虑进排风位置、机组远置冷却设施空间、冷却系统管路路由和排烟管道的安装高度等。发电机组的冷却、发电机房的通风和排烟虽然字面上与电气专业无关,但却是影响发电机房设计方案的关键因素,电气设计人员必须具备足够的知识储备,综合考虑可能影响方案设计的各种因素,协调建筑、结构和暖通专业共同配合来完成柴油发电机房的设计。