电力系统-柴油发电机组机房设计

发电机组额定功率

　　发电机组额定功率的定义随运行方式（备载、常载和连续基本功率）的改变而变化，并随温升和绝缘等的不同而变化。

备载、常载和连续基本功率

　　备载适用于大部分紧急/备用状态，备载额定功率不允许过载。故在设计时，过载能力需考虑更多的设备成本，更多的运行成本和较大的维护工作。

　　备载功率。市电断电时提供备用电源，市电供电可靠，80%负载运行，每年运 行时间200h。某些制造厂商用于高峰期功率补偿几乎无过载能力。

　　常载功率。用于无市电供电场合，可连续使用，70%负载运行，每12h允许10% 过载1h，每年运行时间，负载＞100%时不允许超过500h。

　　连续基本功率。用于长期与市电母排并联或制造厂商和发电厂基本负载要 求，100%基本额定功率可连续运行（即70%负载运行），无过载能力。

发电机组温升、绝缘等级和额定带载能力

　　发电机组额定功率随发电机温升和绝缘等级不同，其额定带载能力也将变化。

　　H级－155oC，备载。155oC指在环境温度40oC基础上，允许温升130oC，即最大绕组温度为170oC。

　　F级－105oC，备载。105oC指在环境温度40oC基础上，允许温升105oC。

　　B级－80oC，备载。80oC指在环境温度40oC基础上，允许温升80oC。

　　较高环境温度下，发电机额定功率衰减，传统绝缘等级为H。

　　温升定义为绕组温度高于环境温度极值。

　　康明斯电力系统柴油发电机组绝缘等级为H级，备载温升为125oC，常载为105oC。

机房冷却/通风系统

　　机房冷却/通风系统考虑不佳将影响发电机组额定功率，冷却系统可限制发动机功率输出，把可变为有效功率输出的热量通过冷却液释放出去。通风系统可增加燃烧空气的温度，减少冷却系统的冷却效果。

发电机组冷却系统

　　发电机组为机电设备，将化学能（燃料）转换为电能。机房通风应进出平衡，否则温度将越来越高，压力将越来越大。散热水箱式冷却系统设计时应考虑：最高冷却温度、预期运行温度、功率衰减、冷却液膨胀体积。为保证正常起动和带载的最低冷却液温度、监视/安全停机、发动机制造商数据正确、散热水箱/冷却风扇数据正确、运行参数、对环境散热、机体加热器、冷却液流速等。

机组散热量的计算

　　假定柴油产生140 000Btu/Gal热量，转换效率为35%。燃油消耗快速估算方法：

　　发动机燃油消耗＝使用额定功率（kW）×0.07（U.S.gal）＝（kW）×0.0185（L）（1）式中，使用额定功率（kW）先转换为

　　Btu.min-1=(kW)×(57)Btu.min-1

　　通常发动机散热通过液体空气热交换冷却系统，大约为燃油消耗产生热量的25%（如需要，请经过精确计算确认）。液体－空气热交换（散热水箱）为最普通散热器。

　　其他散热量快速计算法：排气系统30%、幅射散热10%、功率输出35%。

通风系统空气计算

　　通风系统提供发动机燃烧空气，带走机房热量，提供发电机冷却空气，冷却发动机（通过散热水箱）。

　　空气流过系统时，产生较大的温升。发电机组冷却系统的设计要求实际测算，制造厂商的数据仅供参考。不佳的设计难以使发电机组在高温环境下进行满负载运行。

　　Q=MCP　　　　（2）

　　式中Q－排放热量

　　　　m－流体质量

　　　　CP－在恒定的温度T和压力下允许机房的温度变化

　　空气需求量（cfm）=（58）（散热量）/（温升）　　　　（3）　　空气需求量（cfm）=(58)(B.min-1)/（Fo）　　　　（4）

　　式（3）和式（4）要注意单位统一。

　　快速估算。有效排风口通风面积约等于散热水箱面积；有效进风口面积约等 于1.5倍的散热水箱面积。

　　排风回流循环系统。在低温环境下，冷空气进入机房前，允许排风回流，使机组讯速升温。一般设计为常闭（防止外面冷空气回流过机组），由发电机组交流（AC）输出或直流（DC）供给电源。

　　通风系统小结。机房通风系统直接影响发电机组额定功率输出和长期安全、可靠运行。足够的进排风面积，避免进排风短路，理顺空气流向，排风回流地方，直进直出设计机房其他热源（即无隔热的排烟管、锅炉）。

　　注意不同的发动机需求不同，2冲程需要更多的空气。

机房隔震和消噪

　　发电机组摆动需要彻底隔震、防止过早损坏。电缆要软联接。

　　噪声源主要有：进气系统、废气涡轮增压器、燃烧噪声、冷却风扇和次震动。

噪声产生

　　噪声大小和传播远近取决于周围的噪声水平，大多数人难以分辨声3dB（A）差别的2个噪声源，然而6dB（A）差别则为2倍的噪声强度，高频噪声容易听见，精确测试要求环境噪声小于发电机组至少10dB（A）。若系统噪声太大，可能会超出当地法规所允许的范围。

　　机房机组距离的影响。近区域：距离大于2倍的噪声场，噪声级变化较大；自由区域：

　　预计噪声级－距离2倍减少6dB（A）；反射区域：自由区域，临近反射区域。

消噪措施

　　当地法规通常规定居民区噪声限制在40~50dB（A），因过后处理非常昂贵，对于邻近发电机组噪声问题需提前进行计划。

　　当发电机组运行时，机房要求有保护听力的设施，噪声应满足OSHA标准。噪声源至接受者应作好隔离，建立切实可行的目标，测量和预测噪声级别，评估消噪需求。有效的消噪取决于墙壁硬度、有效的开阔区域、可见的噪声通道、所使用的吸音材料、噪声反射和噪声泄漏等。好的净音型外罩通常减少空气流过外罩。

现场消噪的措施有：

　　①增加接受距离。据快速估算，距离增加2倍，噪声减少6dB（A）。

　　②加入高密度吸音材料，改变噪声方向，注意较硬的反射表面。据快速估算，2个相同的反射墙会增加噪声3dB（A）。

　　总之，要隔离机组的一切。