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新聞主題 |
預(yù)制艙式柴油發(fā)電機(jī)組組成與參數(shù)要求 |
摘要：柴油發(fā)電機(jī)組預(yù)制艙是智能發(fā)電站應(yīng)用的新技術(shù)、新材料、新設(shè)備的一個重要體現(xiàn)，康明斯公司由此引入預(yù)制艙理念，將發(fā)電機(jī)組分為2個獨(dú)立模塊，每個模塊獨(dú)立成套。它是由柴油發(fā)電機(jī)組、預(yù)制艙體、二次設(shè)備屏柜（或機(jī)架）、艙體輔助設(shè)施等組成，在工廠內(nèi)完成制作、組裝、配線、調(diào)試等工作，并作為一個整體運(yùn)輸至工程現(xiàn)場，就位于安裝基礎(chǔ)上。一次艙整個架構(gòu)由廠家集成，實(shí)現(xiàn)工廠化加工，減少現(xiàn)場二次接線，減少設(shè)計、施工、調(diào)試、工作量，簡化檢修維護(hù)工作，縮短建設(shè)周期，有效支撐了柴油發(fā)電機(jī)組供電系統(tǒng)的快速投入工作。
一、 預(yù)制艙電站設(shè)計
1、預(yù)制艙發(fā)電機(jī)組的設(shè)計理念
預(yù)制艙在疫情中大放光彩，我們一起看到了戰(zhàn)神山、雷神山醫(yī)院基本建設(shè)的效率，看到了我國基建狂魔的整體實(shí)力，另外也看到了預(yù)制艙在迅速基本建設(shè)層面的優(yōu)點(diǎn)，實(shí)際上發(fā)電機(jī)組也可以有預(yù)制艙——預(yù)制艙式發(fā)電機(jī)組。
預(yù)制艙式發(fā)電機(jī)組是基于“標(biāo)準(zhǔn)配送式”這一理念的基礎(chǔ)上，推出了戶外智能發(fā)電機(jī)組，預(yù)制艙艙體結(jié)構(gòu)的采用成為智能變電站建設(shè)二次設(shè)備載體的重要措施。預(yù)制艙式發(fā)電機(jī)組是預(yù)制艙理念在發(fā)電機(jī)組領(lǐng)域的擴(kuò)展與延展，是將發(fā)電機(jī)組中的主要設(shè)備，包括主發(fā)電機(jī)、柴油機(jī)、機(jī)組控制柜、PT柜、高壓柜等在工廠內(nèi)完成制做、拼裝、布線、調(diào)節(jié)等相關(guān)工作，然后將各設(shè)備作為一個整體裝入預(yù)制艙，運(yùn)輸至現(xiàn)場進(jìn)行拼裝。預(yù)制艙及其內(nèi)部的二次設(shè)備實(shí)現(xiàn)整套二次設(shè)備由廠家集成，實(shí)現(xiàn)工廠化加工，減少現(xiàn)場二次接線，減少設(shè)計、施工、調(diào)試、工作量，簡化檢修維護(hù)工作，縮短建設(shè)周期。預(yù)制艙式變電站是我國電力設(shè)施發(fā)展的新科技，金屬焊接結(jié)構(gòu)（集裝箱預(yù)制艙箱變）的預(yù)制艙體成了電力發(fā)展的重要組成部分。艙體安全防護(hù)等級高，配備火災(zāi)報警系統(tǒng)，安防監(jiān)控系統(tǒng)，接地系統(tǒng)，環(huán)控系統(tǒng)等完善各系統(tǒng)。
2、預(yù)制艙發(fā)電機(jī)組的設(shè)計布置
預(yù)制艙式發(fā)電機(jī)組為一種1000kW～4500kW大功率預(yù)制艙式柴油發(fā)電機(jī)組，依照設(shè)備尺寸與功能要求將其分為2個預(yù)制艙：機(jī)組預(yù)制艙和控制預(yù)制艙，預(yù)制艙各艙體尺寸則由設(shè)備大小決定。兩個預(yù)制艙按一字形排列，艙體之間采用鋼絲編織軟管與快換接頭連接。圖1為機(jī)組預(yù)制艙模塊的內(nèi)部設(shè)備布置圖，圖2為控制預(yù)制艙模塊的內(nèi)部設(shè)備布置圖。
機(jī)組預(yù)制艙內(nèi)部設(shè)備包括主發(fā)電機(jī)、柴油機(jī)、公共安裝底架、彈性聯(lián)軸節(jié)、橡膠隔振器、進(jìn)氣消聲空濾器、排氣消聲器、機(jī)組冷卻水系統(tǒng)、機(jī)組機(jī)油系統(tǒng)、機(jī)組燃油系統(tǒng)、機(jī)旁控制柜、電池柜、接地電阻柜、軸流風(fēng)機(jī)等。排氣管路安裝在預(yù)制艙頂，其余安裝在預(yù)制艙內(nèi)。
控制預(yù)制艙內(nèi)部設(shè)備包括進(jìn)線柜、PT柜、出線柜、高壓柜、直流屏、電腦操作臺、空調(diào)、風(fēng)扇散熱器、燃油箱等。控制預(yù)制艙內(nèi)沿長度方向依次設(shè)有電氣控制室、值班室、燃油間，艙頂安裝風(fēng)扇散熱器。
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圖1 預(yù)制艙柴油發(fā)電機(jī)組內(nèi)部布置圖
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圖2 預(yù)制艙柴油發(fā)電機(jī)組控制系統(tǒng)布置圖. |
3、預(yù)制艙發(fā)電機(jī)組的設(shè)計優(yōu)化
（1）預(yù)制艙結(jié)構(gòu)優(yōu)化
預(yù)制艙是預(yù)制艙式發(fā)電機(jī)組的核心設(shè)備，外形類似集裝箱，但不同于集裝箱。集裝箱本質(zhì)是貨物容器，多為標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性低。本預(yù)制艙基于成熟的戶外箱式產(chǎn)品制造技術(shù)，按照內(nèi)部設(shè)備的大小及排列方式進(jìn)行定制化設(shè)計，體積小巧，結(jié)構(gòu)緊湊，圖案美觀、外形大方。主骨架采用型鋼一體式焊裝結(jié)構(gòu)，有足夠的機(jī)械強(qiáng)度和剛度，抗沖擊能力強(qiáng)，防盜、防破壞能力強(qiáng)。預(yù)制艙雙層鋼板內(nèi)部填充防火材料，保證內(nèi)部或者外部著火時耐火3小時以上。艙體內(nèi)配備火災(zāi)報警系統(tǒng)，安防監(jiān)控系統(tǒng)，接地系統(tǒng)，防塵排風(fēng)系統(tǒng)，確保艙內(nèi)安全。
（2）降噪優(yōu)化
預(yù)制艙式發(fā)電機(jī)組多建在城市中心區(qū)域，需重點(diǎn)考慮市區(qū)人口密集，建成的預(yù)制艙發(fā)電機(jī)組應(yīng)低噪音運(yùn)行。預(yù)制艙內(nèi)加裝消聲棉，預(yù)制艙頂設(shè)有消聲百頁進(jìn)排氣通風(fēng)口，排氣管路設(shè)有2個降噪25～35dB的排氣消音器，確保機(jī)組噪聲不少過80dB。
預(yù)制艙內(nèi)發(fā)電機(jī)組的聲壓為108.6dB，艙內(nèi)加裝消聲棉，集裝箱的透射聲壓為73.1dB，降噪過程見下表1。
表1 消聲棉降噪表
|
Spectrum
|
31.5
|
63
|
125
|
250
|
500
|
1000
|
2000
|
4000
|
8000
|
Lp（A）
|
|
集裝箱內(nèi)部Lp（A）
|
73.00
|
75.5
|
94.7
|
93.9
|
99
|
100.5
|
100.1
|
97.3
|
105.1
|
108.6
|
|
吸聲系數(shù)
|
0.04
|
0.15
|
0.40
|
0.71
|
0.86
|
0.95
|
0.89
|
0.52
|
0.14
|
|
|
吸聲降噪量
|
6.13
|
11.64
|
6.03
|
8.53
|
9.34
|
9.76
|
9.48
|
9.4
|
1.55
|
|
|
組合板隔聲量
|
5.7
|
11.7
|
17.7
|
23.6
|
29.6
|
35.6
|
41.6
|
40.4
|
38.1
|
|
|
透射聲
|
61
|
52
|
71
|
62
|
60
|
55
|
49
|
47
|
65
|
73.1
|
頂設(shè)有百頁進(jìn)排氣消聲過濾器，排氣百葉向外輻射聲壓級為82.5dB，進(jìn)氣百葉向外輻射聲壓級為88.6dB。排氣管路設(shè)有2個降噪25～35dB的排氣消音器，機(jī)組噪聲為76.7dB，降噪過程見下表2。
表2 排氣消音器降噪表
|
Spectrum
|
63
|
125
|
250
|
500
|
1000
|
2000
|
4.000
|
8000
|
|||
|
抗性消聲段
|
氣流噪聲
|
81.47
|
77.35
|
71.88
|
69.12
|
66.50
|
63.85
|
63.85
|
63.85
|
||
|
自然衰減△L
|
1.52
|
1.5
|
1.5
|
1.5
|
1.5
|
1.5
|
1.5
|
1.5
|
|||
|
末端噪聲總和
|
81.66
|
87.63
|
86.55
|
91.53
|
93.01
|
92.61
|
89.81
|
97.60
|
|||
|
氣流噪聲
|
99.86
|
102.86
|
98.86
|
93.86
|
88.86
|
87.86
|
83.86
|
83.86
|
|||
|
內(nèi)部彎管段
|
自然衰減△L
|
2
|
8
|
6
|
3
|
3
|
3
|
3
|
3
|
||
|
末端噪聲總和
|
99.90
|
102.88
|
98.92
|
94.98
|
92.48
|
91.83
|
88.59
|
94.95
|
|||
|
阻性消聲段
|
消聲量
|
7.2
|
13.5
|
26.1
|
29.7
|
29.7
|
24.3
|
19.8
|
16.2
|
||
|
線性聲壓級
|
總能量
|
92.7
|
89.4
|
72.8
|
65.3
|
62.8
|
67.5
|
68.8
|
78.8
|
||
|
剩余聲壓級
|
Lp(A)
|
53.3
|
73.4
|
64.4
|
63.0
|
65.1
|
71.5
|
71.0
|
76.7
|
||
（3）散熱優(yōu)化
風(fēng)扇散熱器采用了5組風(fēng)扇散熱器，每組功率22kW，即使在40℃也能滿足散熱要求，同時還有20%以上的富裕散熱能力，風(fēng)扇散熱器的技術(shù)參數(shù)見下表3。在機(jī)組預(yù)制艙左右兩側(cè)各設(shè)有2個軸流風(fēng)機(jī)，對機(jī)組強(qiáng)制冷卻通風(fēng)，確保機(jī)組有優(yōu)良的散熱性能。
表3 風(fēng)扇散熱器的技術(shù)參數(shù)
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項目TYPE
|
單位UNIT
|
中冷水部分
AC WATER SECTION
|
缸套水部分
JACKET WATER SECTION
|
||
|
熱側(cè)HOT SIDE
|
冷側(cè)COLD SIDE
|
熱側(cè)HOT SIDE
|
冷側(cè)COLD SIDE
|
||
|
流體名稱FLUID NAME
|
/
|
水WATER
|
空氣AIR
|
水WATER
|
空氣AIR
|
|
流量FLOW RATE
|
m3/h
|
95.0
|
|
130.0
|
|
|
流量FLOW RATE
|
m3/s
|
|
143.01
|
|
82.45
|
|
散熱量HEAT LOAD
|
KW
|
1464.0
|
1773.5
|
971.0
|
1199.2
|
|
進(jìn)口溫度TEMPERATURE IN
|
deg
|
73.56
|
50
|
82
|
60
|
|
出口溫度TEMPERATURE OUT
|
|
60.00
|
60.00
|
75.40
|
70.51
|
|
余量ALLOWANCE
|
%
|
21.14%
|
23.509%
|
||
|
芯體處溫度AIR TEMP ON CORB
|
deg
|
50
|
|||
|
風(fēng)扇FAN
|
/
|
中1700/PAG
|
|||
|
風(fēng)南數(shù)量FAN QTY
|
PC5
|
5
|
|||
|
電機(jī)MOTOR
|
/
|
380V/50Hz/22KW/6P/IP55/F/B3
|
|||
|
電機(jī)數(shù)量MOTOR QTY
|
PCs
|
5
|
|||
二、預(yù)制艙電站技術(shù)要求
成套預(yù)制艙式柴油發(fā)電機(jī)組包括柴油發(fā)動機(jī)、發(fā)電機(jī)及相關(guān)部件組成，冷卻系統(tǒng)，潤滑系統(tǒng)，控制保護(hù)系統(tǒng)，進(jìn)氣排煙系統(tǒng)，啟動系統(tǒng)，減震系統(tǒng)，供油系統(tǒng)，10kV配電裝置，壁掛式直流電源箱，中性點(diǎn)接地電阻柜，預(yù)制艙等，及上述系統(tǒng)一切相關(guān)附件。發(fā)電機(jī)采用同步交流無刷勵磁發(fā)電機(jī)。其技術(shù)要求如表4所列。
表4 預(yù)制艙電站基本技術(shù)要求
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機(jī)組制造
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原裝發(fā)電機(jī)組
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主用功率/容量（kW/kVA）
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按用戶要求制作
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額定電壓（kV）
|
10.5
|
|
額定頻率（Hz）
|
50
|
|
額定功率因數(shù)
|
0.8（滯后）
|
|
額定轉(zhuǎn)速（r/min）
|
1500
|
|
相數(shù)及接法
|
三相四線、星形接法
|
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機(jī)組型式
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高壓預(yù)制艙式發(fā)電機(jī)組
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冷卻方式
|
直驅(qū)，風(fēng)扇水箱
|
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啟動方式
|
DC24V電啟動
|
|
調(diào)壓方式
|
自動
|
|
勵磁方式
|
無刷永磁勵磁
|
|
絕緣等級
|
F
|
|
防護(hù)等級
|
IP23
|
|
控制方式
|
手動、自動、自并聯(lián)
|
|
散熱水箱設(shè)計溫度（℃）
|
45
|
|
燃油
|
輕柴油GB252，依據(jù)環(huán)境條件選擇
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|
性能等級
|
GB/T2820中規(guī)定的G3
|
|
單機(jī)啟動性能
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機(jī)組自接到啟動指令到向負(fù)載供電時間≤15s（帶載不少于50％額定負(fù)載），可帶額定負(fù)載時間≤25s
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多機(jī)并聯(lián)
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可以快速實(shí)現(xiàn)兩臺機(jī)及以上并聯(lián)。
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啟動間隔
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10s以內(nèi)
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|
機(jī)組一次突加負(fù)載能力
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在一次性突加常用功率(kW)50％的負(fù)載情況下：
機(jī)組的電壓降≤-15%，瞬態(tài)電壓恢復(fù)時間≤4秒，瞬態(tài)頻率偏差≤-7%，瞬態(tài)頻率恢復(fù)時間≤3秒。
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機(jī)組結(jié)構(gòu)
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機(jī)組采用一體式結(jié)構(gòu)，柴油機(jī)、發(fā)電機(jī)及散熱器整體安裝在公共的高強(qiáng)度鋼底座上。
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材料和部件
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所有機(jī)組材料和部件應(yīng)是新的和未使用過的
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三、預(yù)制艙特點(diǎn)和效果
1、基本特點(diǎn)
（1）民用方艙
集裝箱式預(yù)制艙柴油發(fā)電機(jī)改變了柴油發(fā)電機(jī)傳統(tǒng)的電站設(shè)計、施工模式和電氣系統(tǒng)布局，通過工廠生產(chǎn)預(yù)制、現(xiàn)場安裝兩大階段來建設(shè)柴油發(fā)電機(jī)。其標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計、模塊化組合、工業(yè)化生產(chǎn)、集約化施工，使柴油發(fā)電機(jī)建設(shè)走上技術(shù)含量高、環(huán)境污染少、精細(xì)化設(shè)計的道路。
柴油發(fā)電機(jī)房采用國際標(biāo)準(zhǔn)集裝箱制造規(guī)范，如圖3所示，設(shè)置有通風(fēng)阻塵結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，內(nèi)部增加活性高密防塵裝置，可拆卸式慮棉網(wǎng)，雙排風(fēng)系統(tǒng)便于電力電子設(shè)備防塵、通風(fēng)、散熱等保護(hù)措施。箱體底部采用防滑花紋板加鋪防靜電地膠，保護(hù)內(nèi)部產(chǎn)品。裝修采用高密度巖棉凈化板，增強(qiáng)內(nèi)部保溫和隔熱效果，保證設(shè)備在超高超低溫度環(huán)境中正常運(yùn)轉(zhuǎn)，并且防火等級達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)A級，整體內(nèi)部整潔美觀大方，內(nèi)部配設(shè)雙應(yīng)急照明措施和消防器具，強(qiáng)度高、密封強(qiáng)、耐腐蝕、耐酸堿、高壽命。
（2）軍用方艙
發(fā)電機(jī)組軍用方艙布局合理、有效降噪、防雨性能好且散熱效果好的靜音方艙電站，如圖4所示，方艙包括機(jī)組室、進(jìn)風(fēng)室、排煙消聲室以及排風(fēng)室，機(jī)組室內(nèi)安裝有發(fā)電機(jī)和發(fā)動機(jī)，進(jìn)風(fēng)室內(nèi)設(shè)有燃油箱和空氣濾清器，排風(fēng)室位于發(fā)動機(jī)的一側(cè)，排風(fēng)室內(nèi)設(shè)有散熱水箱，排風(fēng)室和發(fā)動機(jī)之間設(shè)有隔墻，隔墻上設(shè)有散熱風(fēng)扇，散熱風(fēng)扇位于排風(fēng)室內(nèi)并位于散熱水箱的一側(cè)，散熱風(fēng)扇通過加長輸出軸與發(fā)動機(jī)的輸出軸連接，加長輸出軸上設(shè)有安裝孔，安裝孔內(nèi)用螺栓與散熱風(fēng)扇以及發(fā)動機(jī)的輸出軸連接，將散熱風(fēng)扇與發(fā)動機(jī)隔離，可避免發(fā)動機(jī)噪聲泄露，同時可在雨中工作，且不會損失機(jī)組功率。采用以上技術(shù)方案，結(jié)構(gòu)簡單，提高軍用方艙對外界環(huán)境的適應(yīng)性，提高了軍用方艙內(nèi)部的舒適性，軍用方艙的使用壽命，合理的使用了方艙內(nèi)部的使用面積，重量減輕，增加剛度;增強(qiáng)了對載裝軍事設(shè)備和人員的保護(hù)性。
2、預(yù)制艙的效果
將預(yù)制艙模塊化設(shè)計理念引入到發(fā)電機(jī)組中，開創(chuàng)了發(fā)電機(jī)組的預(yù)制艙模式。預(yù)制艙存在以下優(yōu)點(diǎn)：
（1）模塊獨(dú)立成套，工廠化生產(chǎn)和預(yù)制化配線，減少現(xiàn)場施工工作量，縮短建設(shè)周期。
（2）模塊布置靈活，根據(jù)場地需求不同靈活布置，可一字形，可L形，可平放，可疊放，減少占地面積，比常規(guī)機(jī)組減少20-30%。
（3）將發(fā)電機(jī)組分為若干個獨(dú)立預(yù)制艙，單個預(yù)制艙（拆除排氣管路和風(fēng)扇散熱器后）滿足整體發(fā)運(yùn)要求，運(yùn)輸性能高。
（4）預(yù)制艙式外形美觀大方、與周邊環(huán)境協(xié)調(diào)，散熱性好，噪聲低，智能化和自動化高，適用于城市中心。
（5）拆除排氣管路和風(fēng)扇散熱器后，單個預(yù)制艙的尺寸重量滿足運(yùn)輸要求，可整體發(fā)運(yùn)。
（6）現(xiàn)場拼裝時，只需對兩個艙體進(jìn)行連接，兩個艙體之間采用鋼絲編織軟管快換對接，安裝快捷。
|
圖3 民用預(yù)制艙柴油發(fā)電機(jī)組外觀圖 |
圖4 軍用方艙發(fā)電機(jī)組結(jié)構(gòu)圖 |
總結(jié)：
柴油發(fā)電機(jī)組在場地條件所限而無法廠房內(nèi)安裝時，多采用普通集裝箱發(fā)電機(jī)組模式，即在發(fā)電機(jī)組外面加裝集裝箱。但大功率柴油發(fā)電機(jī)組結(jié)構(gòu)復(fù)雜，重量和尺寸超過標(biāo)準(zhǔn)集裝箱的極限，標(biāo)準(zhǔn)集裝箱已無法滿足的大功率柴油發(fā)電機(jī)的需求。本文中的方案是用于大功率預(yù)制艙式柴油發(fā)電機(jī)組，引入預(yù)制艙理念，將發(fā)電機(jī)組分為2個獨(dú)立模塊，每個模塊獨(dú)立成套。通過模塊化設(shè)計，工廠化生產(chǎn)和預(yù)制化配線，減少工程現(xiàn)場工作量，縮短建設(shè)周期，減少占地面積，整體運(yùn)輸方便，現(xiàn)場安裝快捷，是一種高質(zhì)量的戶外智能發(fā)電機(jī)組。
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