应急柴油发电机房的布局和深化设计
发布时间：2024-04-09 点击：146
应急柴油发电机的布局和设计
应急柴油发电机组一般由柴油发动机、发电机、控制箱（柜）、油箱、起动和控制用蓄电池组、应急配电柜等部件组成。应急柴油发电机组具有运行灵活、体积小、接线简单、安全可靠、操作维护简便，使用环境条件要求低等优点。目前应急柴油发电机组做为消防设备及重要负荷的备用电源，已在超高层建筑、数据中心、民用住宅、工厂等建筑中得到广泛应用。本文结合实际工程对超高层建筑应急柴油发电机房供配电系统及通风、接地等深化设计思路及方法进行阐述。
柴油发电机组的机房案例
一、配电系统设计
1、机房照明
机房照明分为发电机间照明及油箱间照明。发电机间照明设置2×28w普通荧光灯，油箱间设置2×28w防爆荧光灯，正常状态为市电供电，应急状态由柴油发电机组供电，柴油发电机组不能正常工作时，由eps供电。照明灯具在顶部机电管线布置好后，布置于顶部机电管线下方，以使灯光不被管线遮挡，满足机房平时照明及维修保养要求。
2、机房动力
机房动力分为柴油发电机组输出配电及机房受电。
（1）机房输出配电
机房柴油发电机组输出采用1×800m2单芯电缆并联后通过桥架引至发电机配电柜后，再采用母线槽配出至低压配电柜。
（2）机房受电
机房受电包括机房插座和机房风机动力。机房插座正常状态为市电供电，应急状态由柴油发电机组供电，柴油发电机组不能正常工作时，由eps供电。机房风机中油箱间排风机及发电机间平时排风机为市电供电，发电机组导流风机及发电机组加力排风机正常状态为市电供电，应急状态由柴油发电机组启动且能正常带载后供电。
3、风机控制系统
风机控制系统包括油箱间排风机、发电机间平时排风机及发电机组导流风机、发电机组加力排风机控制。油箱间排风机、发电机间平时排风机采用手动控制及自动时bas控制。发电机组导流风机、发电机组加力排风机采用手动控制及自动时发电机启动后延时启动。
4、启动控制设计
柴油发电机组采用自动启动方式。工程中，a、b两组柴油发电机组分别与a1#、b1#市政20 kv电源及a2#、b2#市政20 kv电源相联络。因此，其启动方式根据市政电源失电情况可大致分为两类情况。
（1）a1#、b1#两路市政20 kv电源同时失电
这种情况比较简单，因为市政电源完全失电，所以当发电机组总控系统检测到市政电源失电时，立刻有序启动所有柴油发电机组即可。具体控制流程框图如图5所示。
（2）a1#、b1#两路市政20 kv电源中其中一路失电
这种情况需结合数据中心变电所内的配电系统分析。图6为数据中心101号变电所配电系统示意图。由图可知，ta101变压器20 kv电源进线与tb101变压器20 kv电源进线分别引自a1#市政20 kv电源与a组柴油发电机切换后的20 kv母线段及b1#市政20 kv电源与a组柴油发电机切换后的20 kv母线段，经过20/0.4 kv变压器降压后两段低压母线采用母联开关相互联络。由此可知，当a1#市政电源与b1#市政电源中一路失电时，根据数据中心变电所配电系统的母联开关投切是否成功，可将柴油发电机启动控制模式分为两种。以a1#市政电源失电为例，当a1#市政电源失电后，若数据中心101号变电所内ta101变压器与tb101变压器之间的母联开关投切成功，则不启动柴油发电机组；若母联开关投切不成功，则需根据具体情况自动有序启动相应数量的柴油发电机，具体控制流程框图如图7所示。
a、b两组柴油发电机组20 kv并机母线段采用母联开关联络，可有效分配供电容量，控制设计上，通过在发电机组总控plc柜内设计i、ii段发电机组联络继电器与联络开关联锁，同时兼顾并机成员分配，发电机组地址按照1~16进线编排，即可实现16台柴油发电机组的灵活并机，有效合理分配备用电源。
图2 发电机房20kv供电系统示意图
图3 柴油发电机并机系统示意图
二、通风系统设计
应急柴油发电机组的通风包括发电机组所需要的进风和排风。
1、应急柴油发电机组进风
进风量=排风量+燃气量=（2040+103）*2+（1800+98）*2=8082m3/min。
根据现场实际情况，采用自然进风方式，进风消声器片间流速360m/min。有效进风面积=进风量/进风消声器片间流速=8082/360=22.45m2。采用百叶窗通风面积为60%，所需要百叶窗面积=有效进风面积/通风率=22.45/0.6=37.41m2。根据现场建筑及结构的实际情况，设计两个通风口，通风口1面积为4.5（l）*2.8（h）=12.60m2，通风口2面积为6.4（l）*4.0（h）=25.60m2，总面积为12.60+25.60=38.20m2>37.41m2。满足进风要求。
2、应急柴油发电机组排风
每台发电机组单独设置排风口，总的有效排风面积=0.9*总进风有效面积=0.9*38.20=34.38m2。由于机房限制，经复核发电机组排风扇要承受最大背压大于允许的背压，因此，采用在每台发电机组排风扇出口增加两台加力排风机（对应mgs1200b，主要参数:380v、18.5kw、54000m3/h、600pa;对应mgs1400b，主要参数:380v、18.5kw、62000m3/h、600pa）以使发电机组排风扇承受的背压在允许的范围内。
3、应急柴油发电机组散辐射热
考虑到机房进风位置的情况，每台发电机组单独设置一台导流风机（对应mgs1200b，主要参数:380v、11kw、38000m3/h、200pa;对应mgs1400b，主要参数:380v、11kw、44000m3/h、200pa）用于满足发电机组散辐射热需要。
4、油箱间通风
油箱间进风为带防火阀百叶窗设置于油箱间低位，从柴油发电机间进风，发电机间设置一台低噪声防爆轴流风机（主要参数:380v、0.55kw、5300m3/h、166pa）用于油箱间高位排风。
5、发电机间通风
发电机间设置一台通风机（主要参数:380v、11kw、36000m3/h、400pa）用于平时机房内的换气散热，以及发电机组停机后机房散热。
图4 柴油发电机组机房安装设计图纸
三、供油系统设计
为满足柴油发电机组运行的用油要求，根据gb50174-2008、jgj 16-2008、gb 50016-2014等规范要求，本示例工程在柴油发电机房内每台发电机组均单独设有日用油箱间，日用油箱间内储存有1m3的日用燃油。结合日用油箱间，还在地下一层设置油泵供油系统，在室外设置储油罐，通过油泵系统自动供油，满足柴油发电机组运行时间不小于72 h的用油要求。
各个日用油箱上均设有液位控制仪，当日用油箱内的油处于低液位时，油泵启动，将埋在室外储油罐内的柴油输入日用油箱内；反之，当日用油箱内的油处于高液位的时候，供油泵自动关闭。当油位超过设置液位范围时，报警器自动报警。
油路控制系统分为油箱液位报警控制及发电机组紧急停止供油。
（1）油箱液位报警控制设计为在发电机房外墙设置报警控制箱，包含油箱低油位报警开启供油电动阀、超高油位报警并关闭供油电动阀的功能。
（2）发电机组紧急停止供油设计为在发电机房外墙设置紧急拉手掣在发生发电机组漏油事故时紧急切断供油，防止油气扩散。
当油位超过超高液位、柴油发电机发生故障或火灾自动报警系统报警时，排油电磁阀启动，将油排至室外储油罐。日用油箱的油直接供柴油发电机使用，柴油发电机的回油，回到日用油箱继续使用，日用油箱底部的排油管和溢油管接入溢油桶，溢油桶安装液位显示，当液位处于高位时，经手摇泵输入日用油箱继续使用。
四、接地系统设计
1、等电位联结
（1）发电机房内设置总接地端子板与沿墙设置的一圈40×4mm热镀锌接地扁钢牢靠连接，此接地扁钢3处与建筑结构内接地钢筋牢靠连接。
（2）从一圈接地扁钢最近距离引一根40×4mm热镀锌接地扁钢至每台柴油发电机组，并做牢靠连接。从一圈接地扁钢最近距离引一根40×4mm热镀锌接地扁钢至每个油箱，并做牢靠连接。
（3）设置1个局部等电位端子板与沿墙设置的一圈40×4mm热镀锌接地扁钢连接，用于供、回油管接地。
（4）发电机房内百页窗、风管道、排烟管道、消声材料金属固定框架、电池架、透气管均与接地扁钢牢靠连接。
2、金属部件接地
（1）设置1个局部接地端子板与沿墙设置的一圈40×4mm热镀锌接地扁钢牢靠连接，用于配电箱及控制箱外壳接地。从一圈接地扁钢最近距离引一根40×4mm热镀锌接地扁钢至发电机配电柜，并做牢靠连接。
（2）电缆桥架、金属电线管、母线槽外壳均与接地扁钢牢靠连接。
五、测试负载设计
柴油发电机组作为市政电源停电后的应急电源，多数时间都处于待机状态，一旦市政电源停电或者发生故障，柴油发电机组就起到了至关重要的作用。
为防止供电故障发生时柴油发电机组出现性能故障，加强日常柴油发电机组的检测和维护，建立完善的柴油发电机组检测和维护规程，定时规范地对柴油发电机组进行保养、检测和维护就显得格外重要。测试负载可以检测柴油发电机
什么是柴油机配气相位？图文解释！
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柴油发电机组的机房案例
一、配电系统设计
1、机房照明
机房照明分为发电机间照明及油箱间照明。发电机间照明设置2×28w普通荧光灯，油箱间设置2×28w防爆荧光灯，正常状态为市电供电，应急状态由柴油发电机组供电，柴油发电机组不能正常工作时，由eps供电。照明灯具在顶部机电管线布置好后，布置于顶部机电管线下方，以使灯光不被管线遮挡，满足机房平时照明及维修保养要求。
2、机房动力
机房动力分为柴油发电机组输出配电及机房受电。
（1）机房输出配电
机房柴油发电机组输出采用1×800m2单芯电缆并联后通过桥架引至发电机配电柜后，再采用母线槽配出至低压配电柜。
（2）机房受电
机房受电包括机房插座和机房风机动力。机房插座正常状态为市电供电，应急状态由柴油发电机组供电，柴油发电机组不能正常工作时，由eps供电。机房风机中油箱间排风机及发电机间平时排风机为市电供电，发电机组导流风机及发电机组加力排风机正常状态为市电供电，应急状态由柴油发电机组启动且能正常带载后供电。
3、风机控制系统
风机控制系统包括油箱间排风机、发电机间平时排风机及发电机组导流风机、发电机组加力排风机控制。油箱间排风机、发电机间平时排风机采用手动控制及自动时bas控制。发电机组导流风机、发电机组加力排风机采用手动控制及自动时发电机启动后延时启动。
4、启动控制设计
柴油发电机组采用自动启动方式。工程中，a、b两组柴油发电机组分别与a1#、b1#市政20 kv电源及a2#、b2#市政20 kv电源相联络。因此，其启动方式根据市政电源失电情况可大致分为两类情况。
（1）a1#、b1#两路市政20 kv电源同时失电
这种情况比较简单，因为市政电源完全失电，所以当发电机组总控系统检测到市政电源失电时，立刻有序启动所有柴油发电机组即可。具体控制流程框图如图5所示。
（2）a1#、b1#两路市政20 kv电源中其中一路失电
这种情况需结合数据中心变电所内的配电系统分析。图6为数据中心101号变电所配电系统示意图。由图可知，ta101变压器20 kv电源进线与tb101变压器20 kv电源进线分别引自a1#市政20 kv电源与a组柴油发电机切换后的20 kv母线段及b1#市政20 kv电源与a组柴油发电机切换后的20 kv母线段，经过20/0.4 kv变压器降压后两段低压母线采用母联开关相互联络。由此可知，当a1#市政电源与b1#市政电源中一路失电时，根据数据中心变电所配电系统的母联开关投切是否成功，可将柴油发电机启动控制模式分为两种。以a1#市政电源失电为例，当a1#市政电源失电后，若数据中心101号变电所内ta101变压器与tb101变压器之间的母联开关投切成功，则不启动柴油发电机组；若母联开关投切不成功，则需根据具体情况自动有序启动相应数量的柴油发电机，具体控制流程框图如图7所示。
a、b两组柴油发电机组20 kv并机母线段采用母联开关联络，可有效分配供电容量，控制设计上，通过在发电机组总控plc柜内设计i、ii段发电机组联络继电器与联络开关联锁，同时兼顾并机成员分配，发电机组地址按照1~16进线编排，即可实现16台柴油发电机组的灵活并机，有效合理分配备用电源。
图2 发电机房20kv供电系统示意图
图3 柴油发电机并机系统示意图
二、通风系统设计
应急柴油发电机组的通风包括发电机组所需要的进风和排风。
1、应急柴油发电机组进风
进风量=排风量+燃气量=（2040+103）*2+（1800+98）*2=8082m3/min。
根据现场实际情况，采用自然进风方式，进风消声器片间流速360m/min。有效进风面积=进风量/进风消声器片间流速=8082/360=22.45m2。采用百叶窗通风面积为60%，所需要百叶窗面积=有效进风面积/通风率=22.45/0.6=37.41m2。根据现场建筑及结构的实际情况，设计两个通风口，通风口1面积为4.5（l）*2.8（h）=12.60m2，通风口2面积为6.4（l）*4.0（h）=25.60m2，总面积为12.60+25.60=38.20m2>37.41m2。满足进风要求。
2、应急柴油发电机组排风
每台发电机组单独设置排风口，总的有效排风面积=0.9*总进风有效面积=0.9*38.20=34.38m2。由于机房限制，经复核发电机组排风扇要承受最大背压大于允许的背压，因此，采用在每台发电机组排风扇出口增加两台加力排风机（对应mgs1200b，主要参数:380v、18.5kw、54000m3/h、600pa;对应mgs1400b，主要参数:380v、18.5kw、62000m3/h、600pa）以使发电机组排风扇承受的背压在允许的范围内。
3、应急柴油发电机组散辐射热
考虑到机房进风位置的情况，每台发电机组单独设置一台导流风机（对应mgs1200b，主要参数:380v、11kw、38000m3/h、200pa;对应mgs1400b，主要参数:380v、11kw、44000m3/h、200pa）用于满足发电机组散辐射热需要。
4、油箱间通风
油箱间进风为带防火阀百叶窗设置于油箱间低位，从柴油发电机间进风，发电机间设置一台低噪声防爆轴流风机（主要参数:380v、0.55kw、5300m3/h、166pa）用于油箱间高位排风。
5、发电机间通风
发电机间设置一台通风机（主要参数:380v、11kw、36000m3/h、400pa）用于平时机房内的换气散热，以及发电机组停机后机房散热。
图4 柴油发电机组机房安装设计图纸
三、供油系统设计
为满足柴油发电机组运行的用油要求，根据gb50174-2008、jgj 16-2008、gb 50016-2014等规范要求，本示例工程在柴油发电机房内每台发电机组均单独设有日用油箱间，日用油箱间内储存有1m3的日用燃油。结合日用油箱间，还在地下一层设置油泵供油系统，在室外设置储油罐，通过油泵系统自动供油，满足柴油发电机组运行时间不小于72 h的用油要求。
各个日用油箱上均设有液位控制仪，当日用油箱内的油处于低液位时，油泵启动，将埋在室外储油罐内的柴油输入日用油箱内；反之，当日用油箱内的油处于高液位的时候，供油泵自动关闭。当油位超过设置液位范围时，报警器自动报警。
油路控制系统分为油箱液位报警控制及发电机组紧急停止供油。
（1）油箱液位报警控制设计为在发电机房外墙设置报警控制箱，包含油箱低油位报警开启供油电动阀、超高油位报警并关闭供油电动阀的功能。
（2）发电机组紧急停止供油设计为在发电机房外墙设置紧急拉手掣在发生发电机组漏油事故时紧急切断供油，防止油气扩散。
当油位超过超高液位、柴油发电机发生故障或火灾自动报警系统报警时，排油电磁阀启动，将油排至室外储油罐。日用油箱的油直接供柴油发电机使用，柴油发电机的回油，回到日用油箱继续使用，日用油箱底部的排油管和溢油管接入溢油桶，溢油桶安装液位显示，当液位处于高位时，经手摇泵输入日用油箱继续使用。
四、接地系统设计
1、等电位联结
（1）发电机房内设置总接地端子板与沿墙设置的一圈40×4mm热镀锌接地扁钢牢靠连接，此接地扁钢3处与建筑结构内接地钢筋牢靠连接。
（2）从一圈接地扁钢最近距离引一根40×4mm热镀锌接地扁钢至每台柴油发电机组，并做牢靠连接。从一圈接地扁钢最近距离引一根40×4mm热镀锌接地扁钢至每个油箱，并做牢靠连接。
（3）设置1个局部等电位端子板与沿墙设置的一圈40×4mm热镀锌接地扁钢连接，用于供、回油管接地。
（4）发电机房内百页窗、风管道、排烟管道、消声材料金属固定框架、电池架、透气管均与接地扁钢牢靠连接。
2、金属部件接地
（1）设置1个局部接地端子板与沿墙设置的一圈40×4mm热镀锌接地扁钢牢靠连接，用于配电箱及控制箱外壳接地。从一圈接地扁钢最近距离引一根40×4mm热镀锌接地扁钢至发电机配电柜，并做牢靠连接。
（2）电缆桥架、金属电线管、母线槽外壳均与接地扁钢牢靠连接。
五、测试负载设计
柴油发电机组作为市政电源停电后的应急电源，多数时间都处于待机状态，一旦市政电源停电或者发生故障，柴油发电机组就起到了至关重要的作用。
为防止供电故障发生时柴油发电机组出现性能故障，加强日常柴油发电机组的检测和维护，建立完善的柴油发电机组检测和维护规程，定时规范地对柴油发电机组进行保养、检测和维护就显得格外重要。测试负载可以检测柴油发电机
什么是柴油机配气相位？图文解释！
200KW天然气发电机组火花塞的保养方法
康明斯归纳多种柴油发电机故障的解决方法
柴油发电机组数字调速系统中PID控制参数整定
柴油发电机组使用的深海控制器工作原理及并机知识介绍
柴油发电机蓄电池的作用
柴油发电机组风扇和导风罩的选择
哪个个厂家品牌的静音柴油发电机好、靠谱