康明斯公司在本文中簡要介紹了柴油發(fā)電機(jī)組的設(shè)計方法，著重對建筑電氣設(shè)計專業(yè)在設(shè)計柴油發(fā)電機(jī)組時的相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行了闡述，并提出了設(shè)計要點(diǎn)，以期設(shè)計出一個經(jīng)濟(jì)、合理、舒適以及高效的柴油發(fā)電機(jī)組。
發(fā)電機(jī)組機(jī)房布置側(cè)視圖.png width=600 height=375 />
在供配電系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范中將電力負(fù)荷分為一、二、三級。其中，一級負(fù)荷要求由兩個電源供電;一級負(fù)荷中特別重要的負(fù)荷除要求由兩個電源供電外，還要求增設(shè)應(yīng)急電源，這是應(yīng)急電源的強(qiáng)制性設(shè)置要求。另外，還有出于經(jīng)濟(jì)性、政治性等因素的考慮而設(shè)置備用電源，用以防止因正常電源的斷電而引起的數(shù)據(jù)資料損失或造成政治形象等的不良影響。基于以上情況柴油發(fā)電機(jī)組作為應(yīng)急備用電源的一種應(yīng)用于許多工程中。以下簡單介紹幾點(diǎn)建筑電氣設(shè)計專業(yè)在設(shè)計柴油發(fā)電機(jī)組時的相關(guān)內(nèi)容。
一、機(jī)房的選址
一般柴油發(fā)電機(jī)房宜設(shè)置在用電負(fù)荷中心，這樣可以避免因線路過長而增加的電纜投資，以及為保證供電電壓質(zhì)量而增加的投資。柴油發(fā)電機(jī)房位置的選擇還應(yīng)考慮柴油發(fā)電機(jī)組運(yùn)行過程中多方面因素:一方面是保證機(jī)組本身的運(yùn)行環(huán)境，即機(jī)組運(yùn)行中的通風(fēng)、排風(fēng)、排煙。這里我們僅考慮燃燒柴油作為燃料，因為就目前市場上大部分工程都是釆用柴油作為燃料，燃料的供應(yīng)及儲存也是機(jī)房設(shè)置需要考慮的因素。柴油發(fā)電機(jī)組在運(yùn)行過程中，由于柴油的燃燒會產(chǎn)生大量的煙，同時柴發(fā)機(jī)組本身運(yùn)行產(chǎn)生氣體和熱量，這些煙、氣和熱量不僅不利于柴發(fā)機(jī)組本身的運(yùn)行，也給人活動的場所造成了環(huán)境污染。所以，柴發(fā)機(jī)房選擇位置時需考慮能很好的將這些煙、氣和熱量排送到遠(yuǎn)離室內(nèi)和人員進(jìn)出口的位置，并同時能給機(jī)房引入新風(fēng)，形成良好的散熱、通風(fēng)環(huán)境。另一方面柴油發(fā)電機(jī)組運(yùn)行時會振動并產(chǎn)生噪聲，這就要求機(jī)房在選址時考慮振動及噪聲對所在環(huán)境的影響，必要時應(yīng)釆取合理的減振及降噪的措施。綜合以上需要考慮的因素，一般條件允許時，可將柴發(fā)機(jī)房設(shè)于項目附近的室外，并背離出入口，人員密集的地方。當(dāng)條件不允許時，現(xiàn)在許多項目也都設(shè)于地下層，通過有效的通風(fēng)、排風(fēng)、排煙以及減振、降噪等措施，也運(yùn)行良好，并取得較好的經(jīng)濟(jì)效益。
二、容量的選擇
一般在方案或初步設(shè)計階段，我們沒有辦法知道具體的負(fù)載情況，這時，柴油發(fā)電機(jī)組的容量按配電變壓器總?cè)萘康?0%~20%考慮，這在規(guī)范和專業(yè)的技術(shù)措施中都有說明。在施工圖設(shè)計階段，我們確定所需柴油發(fā)電機(jī)組的容量時，首先要確定柴發(fā)所帶的負(fù)載類型，柴發(fā)被使用的情況，即柴發(fā)是作為純備用負(fù)荷使用，還是還需正常負(fù)荷在市電斷電時也使用柴發(fā)作為正常負(fù)荷的供電電源。這里前一點(diǎn)所說的備用負(fù)荷是指柴發(fā)使用項目中由于消防要求、供電保障性要求所必須要求設(shè)置備用電源的負(fù)荷。供電負(fù)荷的確定是考慮到供電的可靠性、經(jīng)濟(jì)性等多種因素，在權(quán)衡利弊后得出的一個合理的方案。當(dāng)一個項目的供電負(fù)荷確定后，才可以進(jìn)一步確定柴發(fā)機(jī)組的容量。柴發(fā)機(jī)組容量的計算公式在jgj 16-2008民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范中有詳細(xì)說明，這里就不再引用了。
三、供配電系統(tǒng)的設(shè)計
根據(jù)柴油發(fā)電機(jī)組的臺數(shù)，所帶負(fù)載的性質(zhì)、功能及供電要求，采用柴油發(fā)電機(jī)組作為備用電源的供電系統(tǒng)有許多種。目前實際應(yīng)用中常用的典型的供電系統(tǒng)有:發(fā)電機(jī)組直接為普通負(fù)載供電;多臺發(fā)電機(jī)組并聯(lián)為普通負(fù)載供電;單機(jī)組作為備用電源與市電分別給負(fù)載供電;多臺機(jī)組、多個轉(zhuǎn)換開關(guān)分別對負(fù)載供電;作為常用電源中的中、高壓簡單發(fā)電機(jī)使用的配電系統(tǒng);多臺發(fā)電機(jī)與市電電源采用母聯(lián)或并聯(lián)向負(fù)載供電的中高壓系統(tǒng);低壓發(fā)電機(jī)采用升壓變壓器后向低壓或中壓配電系統(tǒng)供電等。具體采用什么樣的供電方式應(yīng)當(dāng)根據(jù)當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)的供電情況，結(jié)合負(fù)載使用的實際情況而定。其中單機(jī)組作為備用電源與市電分別給負(fù)載供電，多臺機(jī)組、多個轉(zhuǎn)換開關(guān)分別對負(fù)載供電更是許多工程中常用的低壓供電配電系統(tǒng)。當(dāng)確定的柴油發(fā)電機(jī)組容量較大，一般不小于800 kw時，宜設(shè)置兩臺同容量的柴油發(fā)電機(jī)組，這兩臺機(jī)組可分別帶起部分負(fù)載，也可并機(jī)使用向所有負(fù)載供電。同時，設(shè)置兩臺柴油發(fā)電機(jī)組也可互為備用，當(dāng)一臺出現(xiàn)故障或需定期維修時，可先用另一臺作為備用電源，向部分需要最優(yōu)先或強(qiáng)制必須保障的負(fù)荷供電。一般柴油發(fā)電機(jī)組是不允許與市網(wǎng)并列運(yùn)行的。主要是考慮如果柴發(fā)機(jī)組發(fā)生故障，將有可能波及到市網(wǎng)，從而擴(kuò)大了故障影響面。所以，通常釆用連鎖來使用柴發(fā)與市電，以防止二者并列運(yùn)行。
柴油發(fā)電機(jī)組的啟動方式及要求也要根據(jù)所帶負(fù)載的性質(zhì)及供電方案確定。機(jī)組的控制柜等一般由廠家成套提供。由于柴油發(fā)電機(jī)組的啟動一般釆用電啟動，需要充電機(jī)、蓄電池等啟動設(shè)備所必須的市電電源，所以，柴油發(fā)電機(jī)房也是需要設(shè)置市電電源的。在使用柴油發(fā)電機(jī)組作為應(yīng)急備用時，當(dāng)正常電源即市電發(fā)生故障停電時，市電一柴發(fā)機(jī)組轉(zhuǎn)換控制系統(tǒng)發(fā)出信號啟動柴發(fā)機(jī)組;當(dāng)市電恢復(fù)時，控制系統(tǒng)發(fā)出信號，柴油發(fā)電機(jī)組停機(jī)，恢復(fù)正常市電供電。無論轉(zhuǎn)換市電一柴發(fā)機(jī)組轉(zhuǎn)換控制系統(tǒng)核心采用plc控制還是釆用集成控制單元控制，一般都要求具有過負(fù)荷和短路保護(hù)等保護(hù)功能。當(dāng)柴油發(fā)電機(jī)組容量不足時，能夠卸掉次要負(fù)荷，當(dāng)市電恢復(fù)正常時能夠恢復(fù)被卸掉的負(fù)荷。
四、冷卻系統(tǒng)設(shè)計
目前市場上的柴油發(fā)電機(jī)組的冷卻方式分為風(fēng)冷式和水冷式兩種，風(fēng)冷式又稱封閉自循環(huán)水冷卻方式。具體采用哪種冷卻方式，一般是由暖通專業(yè)根據(jù)現(xiàn)場條件及機(jī)組配合確定。冷卻方式的選擇也有可能影響到柴油發(fā)電機(jī)房的位置、大小及布局等。
除了冷卻系統(tǒng)，還有通風(fēng)也很重要。一臺柴油發(fā)電機(jī)組的柴發(fā)機(jī)房燃料燃燒產(chǎn)生的熱量中大約有20%是被冷卻液系統(tǒng)散發(fā)的，有30%是排出的廢氣熱量，有3%~8%是交流發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的熱量，有5%是機(jī)組本身熱輻射到機(jī)房的，最多有36%是作為電能輸出的。根據(jù)以上不同形式的熱量釆用相應(yīng)的方法將其從柴發(fā)機(jī)房內(nèi)消除，這樣才能保障發(fā)動機(jī)的正常運(yùn)行溫度。
五、機(jī)房與土建專業(yè)的配合
當(dāng)柴油發(fā)電機(jī)組容量確定后，就可以考慮柴油發(fā)電機(jī)房的施工圖設(shè)計。根據(jù)柴油發(fā)電機(jī)組的容量，可參考市場上現(xiàn)有產(chǎn)品的尺寸，一般在沒有確定產(chǎn)品的情況下都按較大尺寸來設(shè)計。柴油發(fā)電機(jī)房內(nèi)機(jī)組與各方位墻、門等的距離要求，在國家規(guī)范定都有詳細(xì)規(guī)定，這里不再重復(fù)引用。需要說明的是，柴油發(fā)電誡房設(shè)計時不應(yīng)僅考慮機(jī)組尺寸，還應(yīng)考慮到控制柜位置，控制柜的檢修及操作間距;應(yīng)考慮機(jī)組的通風(fēng)、排煙風(fēng)道的位置;應(yīng)考慮燃油的輸送或儲備房間;根據(jù)機(jī)房設(shè)置的位置及確定的機(jī)組的冷卻方式考慮是否用水箱及其位置等因素。當(dāng)機(jī)組的布置確定后，就可以確定機(jī)組的基礎(chǔ)設(shè)計。柴油發(fā)電機(jī)組的典型隔離減振基礎(chǔ)應(yīng)高出地面150 mm，基礎(chǔ)應(yīng)釆用鋼筋混凝土基礎(chǔ)，設(shè)置于至少200 mm的砂土或礫石層上。現(xiàn)在市場上釆用一體式隔離措施的發(fā)電機(jī)組，可使發(fā)電機(jī)的隔離減振效率減到60%~80%。有關(guān)油路、電路的敷設(shè)方式及路徑，不同廠家的接口位置都不同，所以，柴油發(fā)電機(jī)房的基礎(chǔ)及管件預(yù)埋等工作在施工圖設(shè)計階段可僅預(yù)留下房間，待廠家確定后根據(jù)產(chǎn)品的接口位置，與設(shè)計院確定動、靜荷載后，由有資質(zhì)廠家自行確定及施工。
總結(jié)：
總之，柴油發(fā)電機(jī)組設(shè)計時需要考慮各方面因素，要設(shè)計出一個經(jīng)濟(jì)、合理、舒適以及高效的柴油發(fā)電機(jī)組，需要不斷實驗、探索、總結(jié)。這里僅僅根據(jù)以往設(shè)計柴發(fā)的經(jīng)驗總結(jié)了一些需要注意的部分，給剛剛涉入的同行一些參考，不足之處，還需不斷的補(bǔ)充、完善，不斷的積累經(jīng)驗。


柴油發(fā)電機(jī)個別氣缸不工作故障檢測，值得保存的6點(diǎn)注意因素
康明斯柴油發(fā)電機(jī)組燃油供給系統(tǒng)調(diào)校方法
燃油系統(tǒng)與冷卻系統(tǒng)保養(yǎng)周期各有什么不同？
柴油發(fā)電機(jī)組運(yùn)行前檢查工作有哪些？
50KW柴油發(fā)電機(jī)組一天消耗多少升柴油？怎么選配置？
如何減少帕金斯柴油發(fā)電機(jī)組噴油器的故障？
柴油發(fā)電機(jī)組啟動電機(jī)（馬達(dá)）故障原因分析
柴油發(fā)電機(jī)組起動電機(jī)之電磁開關(guān)故障的分析與診斷