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圣丰技术交流:柴油发电机组机房设计

发布日期:2017-03-06 10:30:53

柴油发电机组机房设计

 

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。
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。
 
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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,即额定绕组温度为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。
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。
 
 
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文章来源:http://www.0514zd.com/
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