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柴油发电机机房设计要点及思路

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发表于 2015-8-17 16:38:29 | 只看该作者 |只看大图 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
  1 柴油发电机设计思路

  1. 1 收集设计所需要的条件
  a. 气象条件柴油发电机的额定容量?#21069;?#29031;40 ≧进行测试?#27169;?#21482;要外围环境不长时间超过40 ≧柴油发电机即可按照额定?#21040;?#34892;设计。
  b. 海拔高度条件海拔的升高将导致柴油发电机组动力性能?#38470;?#22914;果在高原地区选择柴油发电机不建议考虑超负荷运行的可能。
  c. 水质条件水质太硬将引起水冷系统的循环水沉淀水垢降低传导外壁的导热效果使冷却水循环效率?#38470;?#23548;致机组温升过快发生事故所?#26434;?#27700;的地区设置柴油发电机组需考虑循环水提前进行软化。
  d. 负荷容?#24247;x?#35774;备容?#24247;?#32479;计首先需要满足?#20013;?#35268;范的要求如一级负荷中特别重要负荷然后满足建设方?#26434;?#39033;目功能特点的个别要求分别进行统计设计时建议选择消防负荷与重要的平?#22791;?#33655;之较大者作为柴油发电机组的额定容量。
  1. 2 确定柴油发电机的使用类型
  a. 常用型电站为正常工作时使用的柴油发电机组。
  b. 备用型电站为发生停电事故时使用。
  c. 应急型电站重要负荷使用如消防设备等平时并不使用。
  1. 3 进行初步设计
  首先完成对柴油发电机的容量估算根据笔者工程?#23548;?#24635;结初步设计阶段可以按变压器总容?#24247;?0 % ~ 15 % 进行估算如4 000 kVA变压器总容量可以选择500 kW的柴油发电机组或也可以按建筑面积进行估算如?#26434;?0 000 m2以?#31995;?#24314;筑物可以按10 ~ 15 W / m2估算10 000 m2以下的建筑物可以按15 ~ 20 W / m2予以估算如40 000 m2的建筑物可以选择630 kW的柴油发电机组。
  完成柴油发电机组系统?#19978;?#31034;意图頃首?#28909;?#23450;柴油发电机采用单机运行?#25925;?#24182;机运行。然后确定重要负荷和消防负荷是否分别设置母线段当需要不同时供电时要求在消防状态下切?#29616;?#35201;的非消防负荷如这样的设计需求则要分别设置柴油发电机出线柜。应急发电机供电开关与系统供电开关装设机?#24403;?#38145;。图1为常见柴油发电机系统示意图。

  进行设备布置完成机房的初步平面布置机组具体布置的间距要求参见JGJ 16 - 2008ゞ民用建筑电气设计规范〃6. 1. 3条本文不再细述柴油发电机房布置如图2所示。

  2 施工图设计
  步骤与初步设计类似只是设计的计算更?#27833;?#21892;细致计算方式也略有不同完成度更高图中应标明母线、电机、开关、设备等的型号、规格、参数等。完成柴油发电机房的平、剖面图按比例绘制柴油发电机、进出线柜开关柜、母线、地沟、线槽、接地装置等平面布置、安装尺寸等。竖向配电系统?#21450;?#25324;柴油发电机发电机台数、容量、各处终端配电箱编号自电源点引出回路编号等。
  2. 1 施工图阶段柴油发电机负荷容量选取
  若将第一类、第二类负荷简单相加来选择柴油发电机容量则所选容量偏大因为在消防状态时只需保证消防设备的运行二级负荷不使用而在非消防状态下电网停电时消防设备不使用所以建议分别计算消防负荷和重要的非消防负荷以二者较大值作为确定发电机组容?#24247;?#20381;据该种做法需要同时满足消防部门及建设?#38477;南?#20851;要求。另一种做法是设计?#22791;?#25454;消防负荷和重要的非消防负荷总容量选择发电机既能满足非消防时重要的负荷用电需要又能保证消防时消防负荷工作需要保障更高但机组容量也更大造价也高一般不建议采用。
  2. 2 柴油发电机所带负荷
  一般为以下部分具体设置时需要以项目自身的情况按照甲方设计任务书的要求予以增减
  客梯、消防泵、消防报警系?#22330;?#24369;电机房、冷库冰柜、污水泵、消防电梯排水泵、中水处理、生活水泵、消防风机、保安电源、消防广播、停车场系统的电力供电。
  照明需要柴油发电机提供的场所消控室、交换机房、弱电机房、变配电室、服务中心、发电机房、消防泵房、消防风机房、电梯机房、楼梯间、电梯前室、疏散指示及其他公共区域应急照明。
  2. 3 柴油发电机的容量计算
  按照JGJ 16 -2008ゞ民用建筑电气设计规范〃6.1. 2条的要求取计算?#21040;?#22823;的一种作为柴油发电机容量选取的依据。
  柴油发电机负荷容?#24247;?#27880;意事项按照最大计算值选择柴油发电机之后仍需要注意以下事项
  最佳的经济功率是额定功率的0. 75倍是柴油发电机组不受时间限制可长期运行的输出功率在这个功率下运行时燃油最省故障?#39318;?#20302;所以P最佳 = 3 / 4 〜 P额定即计算功率为0. 75倍额定功?#24335;?#20026;合?#30465;?br />   对写字楼等建筑类型与UPS选择的规范要求类似当电子计算机占据主要供电负荷时其额定输出功率应大于所有计算机设备额定功?#39318;?#21644;的1. 5倍对其他用电设备供电时为最大计算负荷的1. 3倍。
  设计中建议注明不?#24066;?#26612;油发电机组长时间运行在低于额定功率50 % 的情况下因为在低于额定功率50%的情况下运行时柴油发电机组机油消耗容易变大、柴油燃烧不充分易产生碳垢使柴油发电机故障率升高缩短机组的使用寿命。
  ∠需要注意铭牌的标称工作功率是在12 h内的最大工作功率而长期运行功率为标称工作功率的90 %是在25 ≧时一个大气压100 kPa湿度为30 % 时的功率设计选择柴油发电机时可将两个功?#31034;?#20316;表示。
  2. 4 柴油发电机组?#21335;?#32479;设计
  柴油发电机房常位于地下一层内设置一台或多台柴油发电机组机组采用单机运行或多台并机运行并车的种类自同期、粗同期、准同期柴油发电机为消防状态下?#25925;?#20107;故状态下的设备进行供电根据甲方的使用需求进行确定如分开供电则需要考虑分别设置出线柜如图3所示。

  在配电系统中一、二级负荷的电?#27425;?#21452;路市电同时供电当一路市电失电后另一路市电可经过低压母联末端自投或手投供电当两路10 kV独立高压电源均失电时经ATS开关转换后启动柴油发电机启动信号送至柴油发电机房信号延时0 ゛ 10 s自动启动柴油发电机组柴油发电机组15 s内达到额定转速、电压、频率后投入额定负载运行。机组应处于常备启动状态设有自动启动装置保证建筑始终处于两个电源供电状态下当市电恢复30 ゛ 60 s后自动恢复市电供电柴油发电机组经冷却延时后自动停机当两路市电同时失电时柴油发电机的应急转换如图4所示。

  在低压配电系统需要设置应急母线段并单独设置应急母线室?#21592;?#35777;电源的可靠性应急母线由柴油发电机组供电?#21592;?#35777;重要负荷的正常运行柴油发电机?#21335;?#24207;必须与原供电系统?#21335;?#24207;一致。
  2. 5 柴油发电机的适用环境
  柴油发电机机组可以满足市电故障时15 ~ 30 s内柴油发电机启动机组就地控制并装设快速自启动装置连续3次其总计时间不大于30 s同时发电机可以?#24066;?5 % 的短时超载但对一级负荷中特别重要负荷?#24066;?#20013;断供电时间小于15 s的用电设备由于柴油发电机启动时间无法满足要求可在末端设置在线式不间断电源装置如需要做到毫秒级的供电就需要先设置蓄电池静止型不间断电源供电装置UPS再设置柴油发电机组。
  2. 6 柴油发电机的油箱设置
  在机房内或贮油间要有供3 ~8 h连续运行的日用油箱但油量超过1 000 L时宜在室外另设置储油罐且日用油箱容积不容许超过1 m3超过时需在室外另设置储油罐如?#31895;?#26465;件时可在室外设置15 m3埋地储油罐其尺寸为3000 〜 6 000 〜 3 200 mm总储油量一般可保证机组满负荷运行24 h以上如两台1 200 kW的柴油发电机设置15 m3的埋地油罐可满足24 h燃油的需要如图5所示。

  柴油发电机房的油罐进出户管为一个日用油箱一根进户另外设置一根备用管如图6中所示两个日用油箱设置两根进户管及两根备用可预留4 〜 Φ80 mm进出户管至室外储油罐室外储油罐的埋深可以为 - 1. 0 ~ - 1. 3 m。

  柴油发电机的耗油?#24247;?#20272;算頃负荷率50 % 时耗油量为0. 15 l / h , kW。负荷率75 % 时耗油量为0. 2 l / h , kW。负荷率100 % 时耗油量为0. 3 l / h , kW。
  油箱油罐估算示例油箱体积估算可按照V = P 〜 GT / A进行计算。式中V !! 日用油箱的体积m3P !! 机组功率kWG !! 每kW每小时油?#27169;lT !!供给时间hA !! 充满系数。
  示例两台600 kW柴油发电机P = 1 200 kW负荷率75 % 时取耗油量为G = 0. 2 l / h , kWT = 3 hA = 0. 8则V = 1 200 〜 0. 2 〜 3 / 0. 8 =900 l即0. 9 m3则选取1 m3的日用油箱就可以满足3 h的用油需求。
  油罐体积估算同样可以采用上述办法不同之处是T = 24 h或更高其余选择不变则V = 1 200 〜 0. 2 〜 24 / 0. 8 =7 200 l为7. 5m3选择10 m3埋地储油罐即可如果要满足36 h或两台1 200 kW发电机组则选择15 m3的油罐即可。
  2. 7 柴油发电机系统的设备控制要求
  发电机的控制?#21015;?#35774;有短路、过负荷、接地故障及过、欠电?#36129;?#25252;装置开关一般为手动操作。
  监视或控制各种运行参数保障机组正常运行同时可发出预报警和故障报警信号。
  可具有符合开放?#21592;?#20934;的可扩展现场总线RS485或LonWorks等接口的控制装置并有通用的网关支持可以接入楼宇BA系?#22330;?br />   ∠需要单独设置蓄电池组电压24 V作为控制电源其容量应保证柴油发电机连续启动不少于6次并设置整流充电设备其输出电压应高于蓄电池的电压50 %输出电流不小于蓄电池10h的放电率电流。
  ⊥机组能满载启动电压调整率 \ 0. 5 ァ
  ⌒当检测到全部市电中断供电时启动信号取?#21592;?#30005;所内每组变压器低压主进开关之前电压互感器的辅助触点信号经过逻辑计算后发出信号送至柴油发电机控制柜机组自启动并在15 s内向负荷供电当市电恢复正常后电源自动切换机组自动延时停机由市电向负荷供电。柴油发电机组不能与市电并网运行。
  ∂应急发电机供电开关与系统供电开关装设机?#24403;?#38145;。
  ∇静态特性是指柴油机所带负载由空载逐步满载时转速的改变通常控制在额定转速n的5 % 以下动态特性是指负载在空载和满载时忽然发生转速改变的变化特性其中稳定时间为空载和满载忽然发生改变从过渡开始至机组重新稳定的时间稳定时间不大于7 s一般可取5 ~ 7 s另一项电?#36129;?#21270;是由满载状态下由冷状态到热状态的输出电?#36129;?#21270;一般不大于额定电压2 %。
  2. 8 柴油发电机组的接地
  柴油发电机房一般应有3种接地
  工作接地按照ゞ民规?#36820;?#35201;求当采用一台发电机组时需中性点直接接地当两台机组并机时在不存在环流的可能下采用中性点经刀开关接地或采用加装限流电抗器接地。举例如某一项目采用两台柴油发电机组当仅一台单独运行时其?#26434;?#30340;刀开关与接触器均闭合实?#20540;?#19968;机组运行中性点直接接地这时另一机组的接触器断开当两台机组并列运行时机组的中性点经刀开关接地由于采用了接触器互锁两个接触器中只?#24066;軆油?#20854;中的一个接触器另一机组的接触器必须断开这样可?#21592;?#20813;中性导体产生环流可类似于变压器中性点接地线的选择参考图集的参数03D201 - 4ゞ10 / 0. 4 kV变压器?#20063;?#32622;及变配电所常用设备构件安装〃中此变压器低压侧出线选择?#20445;?#22914;项目为1 200 kW柴油发电机则可选择YJV - 1 〜 185 mm2接地电缆相应刀开关及接触器额定电流选择为400 A。
  保护接地柴油发电机组的正常不带电的金属外壳需接地。
  防静电接地燃油系统的设备及管道需要接地。
  ∠以上各种接地与建筑物的其它接地共用接地装置即采用联合接地方式。
  2. 9 柴油发电机组设计其他注意事项
  柴油发电机的短路电流一般可按额定计算电流的10倍进行考虑。单台电机容量建议不大于发电机容量25 %。
  作者信息
  ?#23376;?#29983;?#26412;?#31185;技建筑设计?#28023;?#39640;级工程师电气总工程师。



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