機房設計與設備安裝

地下室柴油發電機房設計規范和布置要求

 

摘要：柴油發電機房根據規模和工藝要求，設置發電機間、控制室、配電室、儲油間、備件儲藏間等，可根據實際需要增減。機房應盡量在開闊場地上修建，以利于發電機組及附件的進出和通風散熱；此外，機房的空間應充分考慮設備的體積，保證有足夠的安裝空間和散熱空間。康明斯公司根據民用建筑電氣設計規范 JGJ16-2008 的規定，本文所述的設計規范和布置要求適用于柴油發電機組額定電壓為230／400V，且容量為2000kW及以下的民用建筑工程中自備應急低壓柴油發電機組的設計。

 

一、柴發機房的設置條件

 

1、符合下列情況之一時，宜設自備應急柴油發電機組：

（1）為保證一級負荷中特別重要的負荷用電時；

（2）用電負荷為一級負荷，但從市電取得第二電源有困難或技術經濟不合理時。

2、發電機組宜靠近一級負荷或配變電所設置。柴油發電機房可布置于建筑物的首層、地下一層或地下二層，不應布置在地下三層及以下，布置示意圖如圖1、圖2所示。當布置在地下層時，應有通風、防潮、發電機組的排煙、消聲和減振等措施并滿足環保要求。

3、發電機房宜設有發電機間、控制及配電室、儲油間、備品備件儲藏間等。設計時可根據工程具體情況進行取舍、合并或增添。

4、當發電機組需遙控時，應設有發電機房與控制室聯系的信號裝置。當有要求時，控制柜內宜留有通信接口，并可通過BAS系統對其實時監控。

5、當電源系統發生故障停電時，對不需要發電機組供電的配電回路應自動切除。

6、發電機間、控制室及配電室不應設在廁所、浴室或其他經常積水場所的正下方或貼鄰。

7、設置在高層建筑內的柴油發電機房，應設置火災自動報警系統和除鹵代烷1211、1301以外的自動滅火系統。除高層建筑外，火災自動報警系統保護對象分級為一級和二級的建筑物內的柴油發電機房，應設置火災自動報警系統和移動式或固定式滅火裝置。

 

圖1  柴油發電機房布置俯視圖

圖2  柴油發電機房平面設計圖 1-柴發；2-配電柜；3-控制臺；4-水箱；5-水泵；6-儲油箱；7-滅火器；8-消聲器；9-洗滌池

 

二、柴發選擇機制

 

      柴油發電機組的選擇應符合下列規定：

1、發電機組容量與臺數應根據應急負荷大小和投入順序以及單臺電動機最大啟動容量等因素綜合確定。當應急負荷較大時，可采用多機并列運行，發電機組臺數宜為2～4臺。當受并列條件限制，可實施分區供電。當用電負荷諧波較大時，應考慮其對發電機的影響。

2、在方案及初步設計階段，柴油發電機容量可按配電變壓器總容量的10％～20％進行估算。在施工圖設計階段，可根據一級負荷、消防負荷以及某些重要二級負荷的容量，按下列方法計算的最大容量確定：

（1）按穩定負荷計算發電機容量；

（2）按最大的單臺電動機或成組電動機啟動的需要，計算發電機容量；

（3）按啟動電動機時，發電機母線允許電壓降計算發電機容量。

3、當有電梯負荷時，在全電壓啟動最大容量籠型電動機情況下，發電機母線電壓不應低于額定電壓的80％；當無電梯負荷時，其母線電壓不應低于額定電壓的75％。當條件允許時，電動機可采用降壓啟動方式。

4、多臺發電機組時，應選擇型號、規格和特性相同的發電機組和配套設備。

5、宜選用高速柴油發電機組和無刷勵磁交流同步發電機，配自動電壓調整裝置。選用的發電機組應裝設快速自啟動裝置和電源自動切換裝置，尤其以康明斯發電機組為代表的應急電源，是用戶可靠的產品優選之一，其外形和尺寸如圖3、圖4所示。

 

圖3  C175D5康明斯柴油發電機組外形尺寸側視圖

圖4  C175D5康明斯柴油發電機組外形尺寸平面圖

 

三、柴發機房及設備布置要求

 

1、柴發布置與距離要求

      發電機房設備布置應符合發電機組運行工藝要求，力求緊湊、保證安全及便于維護、檢修。

（1）發電機組宜橫向布置，當受建筑場地限制時，也可縱向布置；

（2）發電機房與控制室、配電室貼鄰布置時，發電機出線端與電纜溝宜布置在靠控制室、配電室側；

（3）發電機組之間、發電機組外廊至墻的凈距應滿足設備運輸、就地操作、維護檢修或布置輔助設備的需要，并不應小于表1的規定。

（4）輔助設備宜布置在柴油機側或靠發電機房側墻，蓄電池宜靠近所屬柴油機。

 

（5）發電機房設置在高層建筑物內時，發電機房內應有足夠的新風進口及合理的排煙道位置。發電機房排煙應避開居民敏感區，排煙口宜內置排煙道至屋頂。當排煙口設置在裙房屋頂時，宜將煙氣處理后再行排放。

表1    發電機組之間及發電機組外廓與墻壁的凈距（m）

注：當發電機組按水冷卻方式設計時，柴油機端距離可適當縮小；當發電機組需要做消聲工程時，尺寸應另外考慮。

 

2、排風口設置要求

（1）熱風出口宜靠近且正對柴油機散熱器；

（2）熱風管與柴油機散熱器連接處，應采用軟接頭；

（3）熱風出口的面積不宜小于柴油機散熱器面積的1.5倍；

（4）熱風出口不宜設在主導風向一側，當有困難時，應增設擋風墻；

（5）當發電機組設在地下層，熱風管無法平直敷設需拐彎引出時，其熱風管彎頭不宜超過兩處。

3、進風口設置應要求

（1）進風口宜設在正對發電機端或發電機端兩側；

（2）進風口面積不宜小于柴油機散熱器面積的1.6倍；

（3）當周圍對環境噪聲要求高時，進風口宜做消聲處理。

4、排煙管的敷設要求

（1）每臺柴油機的排煙管應單獨引至排煙道，宜架空敷設，也可敷設在地溝中。排煙管彎頭不宜過多，并應能自由位移。水平敷設的排煙管宜設坡外排煙道0.3％～0.5％的坡度，并應在排煙管最低點裝排污閥；

（2）發電機房內的排煙管采用架空敷設時，室內部分應敷設隔熱保護層；

（3）發電機組的排煙阻力不應超過柴油機的背壓要求，當排煙管較長時，應采用自然補償段，并加大排煙管直徑。當無條件設置自然補償段時，應裝設補償器；

（4）排煙管與柴油機排煙口連接處應裝設彈性波紋管；

（5）排煙管穿墻應加保護套，伸出屋面時，出口端應加防雨帽；

（6）非增壓柴油機應在排煙管裝設消聲器。兩臺柴油機不應共用一個消聲器，消聲器應單獨固定。

5、降噪要求

      發電機房設計時應采取發電機組消聲及發電機房隔聲綜合治理措施，治理后環境噪聲不宜超過表2的規定。

表2    城市區域環境噪聲標準(dBA)

 

6、配電線纜選擇及敷設要求

       設于地下層的柴油發電機組，其控制屏及其他電氣設備宜選擇防潮型產品。

（1）發電機房、儲油間宜按多油污、潮濕環境選擇電力電纜或絕緣電線；

（2）發電機配電屏的引出線宜采用耐火型銅芯電纜、耐火型封閉式母線或礦物絕緣電纜；

（3）控制線路、測量線路、勵磁線路應選擇銅芯控制電纜或銅芯電線；

（4）控制線路、勵磁線路和電力配線宜穿鋼導管埋地敷設或采用電纜沿電纜溝敷設；

（5）當設電纜溝時，溝內應有排水和排油措施。

7、附屬設備的控制方式

（1）附屬設備電動機的控制方式應與發電機組控制方式一致；

（2）柴油機冷卻水泵宜采用就地控制和隨發電機組運行聯動控制；

（3）高位油箱供油泵宜采用就地控制或液位控制器進行自動控制。

8、控制室的電氣設備布置

（1）單機容量小于或等于500kW的裝集式單臺發電機組可不設控制室；單機容量大于500kW的多臺發電機組宜設控制室。

（2）控制室的位置應便于觀察、操作和調度，通風、采光應良好，進出線應方便。

（3）控制室內不應有油、水等管道通過，不應安裝無關設備。

（4）控制室內的控制屏(臺)的安裝距離和通道寬度應符合下列規定：

● 控制屏正面操作寬度，單列布置時，不宜小于1.5m；雙列布置時，不宜小于2.0m；

● 離墻安裝時，屏后維護通道不宜小于0.8m。

（5）當控制室的長度大于7m時，應設有兩個出口，出口宜在控制室兩端。控制室的門應向外開啟。

（6）當不需設控制室時，控制屏和配電屏宜布置在發電機端或發電機側，其操作維護通道應符合下列規定：

● 屏前距發電機端不宜小于2.0m；

● 屏前距發電機側不宜小于1.5m。

9、自啟動要求

（1）發電機組應處于常備啟動狀態。

      一類高層建筑及火災自動報警系統保護對象分級為一級建筑物的發電機組，應設有自動啟動裝置，當市電中斷時，發電機組應立即啟動，并應在30s內供電。當采用自動啟動有困難時，二類高層建筑及二級保護對象建筑物的發電機組，可采用手動啟動裝置。發電機組應與市電連鎖，不得與其并列運行。當市電恢復時，發電機組應自動退出工作，并延時停機。

（2）為了避免防災用電設備的電動機同時啟動而造成柴油發電機組熄火停機，用電設備應具有不同延時，錯開啟動時間。重要性相同時，宜先啟動容量大的負荷。

（3）自啟動發電機組的操作電源、發電機組預熱系統、燃料油、潤滑油、冷卻水以及室內環境溫度等均應保證發電機組隨時啟動。水源及能源必須具有獨立性，不得受市電停電的影響。

（4）自備應急柴油發電機組自啟動宜采用電啟動方式，電啟動設備應按下列要求設置：

● 電啟動用蓄電池組電壓宜為12V或24V，容量應按柴油機連續啟動不少于6次確定；

● 蓄電池組宜靠近啟動電機設置，并應防止油、水浸入；

● 應設置整流充電設備，其輸出電壓宜高于蓄電池組的電動勢50％，輸出電流不小于蓄電池10h放電率電流。

10、發電機組的中性點工作制

（1）發電機中性點接地應符合下列要求：

● 只有單臺發電機組時，發電機中性點應直接接地，發電機組的接地形式宜與低壓配電系統接地形式一致；

● 當兩臺發電機組并列運行時，發電機組的中性點應經刀開關接地；當兩臺發電機組的中性導體存在環流時，應只將其中一臺發電機的中性點接地；

● 當兩臺發電機組并列運行時，兩臺發電機組的中性點可經限流電抗器接地。

（2）發電機中性導體上的接地刀開關，可根據發電機允許的不對稱負荷電流及中性導體上可能出現的零序電流選擇。

（3）采用電抗器限制中性導體環流時，電抗器的額定電流可按發電機額定電流的25％選擇，阻抗值可按通過額定電流時其端電壓小于10V選擇。

11、設備自動化要求

（1）發電機組與電力系統電源不應并網運行，并應設置可靠連鎖。

（2）選擇自啟動發電機組應符合下列要求：

● 當市電中斷供電時，單臺發電機組應能自動啟動，并應在30s內向負荷供電；

● 當市電恢復供電后，應自動切換并延時停機；

● 當連續三次自啟動失敗，應發出報警信號；

● 應自動控制負荷的投入和切除；

● 應自動控制附屬設備及自動轉換冷卻方式和通風方式。

（3）發電機組并列運行時，宜采用手動準同期。當兩臺自啟動發電機組需并車時，應采用自動同期，并應在發電機組間同期后再向負荷供電。

12、儲油設施的設置

（1）當燃油來源及運輸不便時，宜在建筑物主體外設置40～64h耗油量的儲油設施；

（2）發電機房內應設置儲油間，其總儲存量不應超過8.0h的燃油量，并應采取相應的防火措施；

（3）日用燃油箱宜高位布置，出油口宜高于柴油機的高壓射油泵；

（4）卸油泵和供油泵可共用，應裝設電動和手動各一臺，其容量應按最大卸油量或供油量確定。

 

四、機房建設要求

 

1、機房的照明、接地與通信要求

（1）發電機房各房間的照度應符合表3的規定；

表3    發電機房各房間的照度

（2）發電機間、控制及配電室應設備用照明，其照度不應低于表6.1.12的規定，持續供電時間不應小于3h；

（3）發電機房內的接地，宜采用共用接地。

（4）燃油系統的設備與管道應采取防靜電接地措施。

（5）控制室與值班室應設通信電話，并應設消防專用電話分機。

2、給水、排水要求

（1）柴油機的冷卻水水質，應符合發電機組運行技術條件要求；

（2）柴油機采用閉式循環冷卻系統時，應設置膨脹水箱，其裝設位置應高于柴油機冷卻水的最高水位；

（3）冷卻水泵應為一機一泵，當柴油機自帶水泵時，宜設1臺備用泵；

（4）發電機房內應設有洗手盆和落地洗滌槽。

 

圖5  閉式水冷系統柴油發電機組外形圖

圖6  地下室分體式水箱遠置示例

 

3、暖通要求

（1）宜利用自然通風排除發電機間內的余熱，當不能滿足溫度要求時，應設置機械通風裝置；

（2）當發電機房設置在高層民用建筑的地下層時，應設置防煙、排煙、防潮及補充新風的設施；

（3）發電機房各房間溫濕度要求宜符合表4的規定；

表4    發電機房各房間溫濕度要求

（4）安裝自啟動發電機組的發電機房，應滿足自啟動溫度要求。當環境溫度達不到啟動要求時，應采用局部或整機預熱措施。在濕度較高的地區，應考慮防結露措施。

4、土建要求

（1）發電機房應有良好的采光和通風；

（2）發電機間宜有兩個出入口，其中一個應滿足搬運發電機組的需要。門應為甲級防火門，并應采取隔聲措施，向外開啟；發電機間與控制室、配電室之間的門和觀察窗應采取防火、隔聲措施，門應為甲級防火門，并應開向發電機間；

（3）儲油間應采用防火墻與發電機間隔開；當必須在防火墻上開門時，應設置能自行關閉的甲級防火門；

（4）當發電機房噪聲控制達不到現行國家標準《城市區域環境噪聲標準》GB 3096的規定時，應做消聲、隔聲處理；

（5）發電機組基礎應采取減振措施，當發電機組設置在主體建筑內或地下層時，應防止與房屋產生共振；

（6）柴油機基礎宜采取防油浸的設施，可設置排油污溝槽，發電機房內管溝和電纜溝內應有0.3％的坡度和排水、排油措施；

（7）發電機房各工作房間的耐火等級與火災危險性類別應符合表5的規定。

表5    發電機房各工作房間耐火等級與火災危險性類別

總結：

      柴油發電機組是現今工作生活中用的比較多的一種備用或是應急電源，因其具有較大的容量，可持續供電的時間長，不受市電等電網故障影響，在多種環境場合中都有使用。機械設備在建筑樓層中使用，出于防火、消防安全需求，對供電的安全可靠性提出了的嚴格的要求。柴油發電機組機房的設置，除了要考慮保證機器得到正常運行之外，還應該考慮機房消防安全問題。在發電機組的周邊不要存放易燃、易爆的物品或氣體等，規范操作機組、定期的維修保養可以使得機組擁有更長的使用壽命。

 

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