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柴油發(fā)電機組設置原則與機房設計

作者:admin時(shí)間:2021-08-02 15:54 次瀏覽

信息摘要:

新型建筑人流密集,出于防火、消防安全的需要,對供電可靠性提出了嚴格的要求。目前我們一般采用柴油發(fā)電機組作為應急電源,因為柴油發(fā)電機的容量較大,持續供電時(shí)間長(cháng),可獨...

  新型建筑人流密集,出于防火、消防安全的需要,對供電可靠性提出了嚴格的要求。目前我們一般采用柴油發(fā)電機組作為應急電源,因為柴油發(fā)電機的容量較大,持續供電時(shí)間長(cháng),可獨立運行,不受電網(wǎng)故障的影響,可靠性較高。
  
  尤其是某些地區常用市電不是很可靠的情況下,把柴油發(fā)電機作為備用電源,既能起到應急電源的作用,又能通過(guò)低壓系統的合理優(yōu)化,可以讓一些較為重要的負荷在市電停電時(shí)使用,因此柴油發(fā)電機在工程中得到廣泛應用。本文將就高層建筑中柴油發(fā)電機組的設置原則、容量選擇、型式選擇、機房設計等問(wèn)題提出一些理解和認識。
  
  設置原則
  
  符合下列條件之一,可選用柴油發(fā)電機作為備用電源:
  
 ?。?)保證一級負荷中特別重要的負荷用電。
  
 ?。?)一級負荷從電力系統中取得第二電源困難或技術(shù)經(jīng)濟不合理時(shí)。
  
  柴油發(fā)電機容量的選擇
  
  現代一般民用建筑中,柴油發(fā)電機在火災時(shí)為消防負荷,平時(shí)為重要負荷提供備用電源。柴油發(fā)電機的容量應首先要滿(mǎn)足穩定計算負荷需要,包括消防負荷和保證負荷兩部分。
  
  作為消防負荷,通常是作為消防用電設備的備用電源,一旦市電停電,即刻聯(lián)鎖開(kāi)啟發(fā)電機組。遇到非消防緊急狀態(tài)下的一般停電時(shí),生活泵、客梯、酒店廚房動(dòng)力、星級客房照明等負荷(稱(chēng)為保證負荷)亦需后備電源的供應。如果設計發(fā)電機組僅僅負擔應急照明等消防負荷,對保證負荷無(wú)法顧及,則必將造成機組空置、資源浪費。
  
  為此,進(jìn)行低壓配電系統設計時(shí),在滿(mǎn)足消防負荷需要的前提下,可考慮停電而非火災時(shí),發(fā)電機對保證負荷的供電。一種做法是將保證負荷集中接到發(fā)電機應急母線(xiàn)段上,火災時(shí),由火災確認信號將保證負荷(客梯除外)的總開(kāi)關(guān)分勵脫扣。
  
  總之,應分別計算消防負荷和保證負荷。在確定發(fā)電機組容量時(shí),應首先滿(mǎn)足消防負荷的要求,再根據建設方的要求接入相應的保證負荷。
  
  柴油發(fā)電機組的容量大小,除要滿(mǎn)足上述穩定計算負荷需要外,還必須進(jìn)行電動(dòng)機啟動(dòng)時(shí)的電壓降校驗,即啟動(dòng)任一電動(dòng)機時(shí),其端子允許電壓降應在規定范圍之內。
  
  消防負荷如何正確計算應引起重視。推薦的計算原則是,只考慮一個(gè)防火分區發(fā)生火災(正如水消防一樣),即認為兩個(gè)及以上的防火分區同時(shí)發(fā)生火災的可能性是非常低的。通常,消防泵作為固定負荷必須計入,而消防電梯、防排煙風(fēng)機等負荷計入多少,則要視其在某防火分區火災時(shí)投入服務(wù)的負荷大小而定。
  
  確定發(fā)電機容量,應以最不利的一個(gè)防火分區發(fā)生火災時(shí),同時(shí)投入運行的消防負荷為準。
  
  柴油發(fā)電機負荷計算
  
 ?。?)消防負荷   
  
  ◆平時(shí)備用火災時(shí)才啟用的專(zhuān)用消防設備計算負荷(Pj1)。如一般按最不利的一個(gè)防火分區發(fā)生火災時(shí)考慮需開(kāi)啟的消防水泵、排煙風(fēng)機、正壓風(fēng)機、電動(dòng)防火卷簾、電動(dòng)防火門(mén)、消防新風(fēng)機等。同層有幾個(gè)防火分區時(shí),若某一個(gè)防火分區著(zhù)火,所開(kāi)啟的防排煙最大負荷為本著(zhù)火分區及相鄰的兩個(gè)防火分區的防排煙設備。
  
  ◆火災或停市電時(shí),必須由發(fā)電機供電的計算負荷(Pj2)。如應急照明(包括備用照明、疏散照明、安全照明)、消防電梯、消防控制室、通信機房、安防監控機房、大中型計算機房等重要設備用電,特別重要負荷,一級負荷中的部分或全部負荷。
  
 ?。?)保證負荷
  
  停市電非火災時(shí),宜由發(fā)電機供電的重要計算負荷(Pj3)。如部分或全部客梯、生活水泵、廚房動(dòng)力、餐廳1/4~1/3照明、商場(chǎng)1/4~1/3照明、賓館鍋爐房、星級客房照明等。宜將大型封閉式商場(chǎng)中的空氣處理機、新風(fēng)機作為重要負荷。
  
  柴油發(fā)電機容量的選擇  
  
  發(fā)電機組的額定功率(PH)應大于或等于1.1倍的計算功率(Pj):PH≥1.1Pj。
  
 ?。?)當Pj1>Pj3時(shí),應選PH≥1.1(Pj1+Pj2)。為充分利用發(fā)電機,應把重要負荷接到發(fā)電機母線(xiàn)上。
  
 ?。?)當Pj3>Pj1時(shí),應選PH≥1.1(Pj2+Pj3)。這樣既能滿(mǎn)足消防負荷用電,又能向保證負荷供電,為首選設計方案。   
  
 ?。?)最大一臺電機啟動(dòng)時(shí),應保證發(fā)電機端的瞬時(shí)電壓降不應大于額定電壓的20%,無(wú)電梯負荷時(shí),不應大于25%,條件允許時(shí),電動(dòng)機可采用降壓?jiǎn)?dòng)。
  
  柴油發(fā)電機容量的選擇校驗   
  
 ?。?)按最大一臺電機啟動(dòng)需要來(lái)校驗發(fā)電機的容量,即:PH≥K×P。式中PH:發(fā)電機的額定功率;K:最大一臺電機啟動(dòng)倍數。在不同啟動(dòng)方式下,發(fā)電機功率為被啟動(dòng)電動(dòng)機功率的最小倍數(如表1所示)。
  
  柴油發(fā)電機
  
  注:表中值為K的最小倍數,為了可靠宜將表中K值乘以1.1~1.3的可靠系數。
  
 ?。?)一般消防水泵可按15%允許瞬時(shí)壓降來(lái)選擇,校驗發(fā)電機容量,可采用Y-△啟動(dòng)。
  
 ?。?)發(fā)電機容量足夠,水泵容量較小,又不經(jīng)常起動(dòng),直接起動(dòng)時(shí)壓降≤15%時(shí),可采用直接起動(dòng)。
  
 ?。?)柴油發(fā)電機單臺容量不宜超過(guò)1000kW,若容量較大可選擇多臺發(fā)電機。
  
  計算實(shí)例
  
  某二類(lèi)高層商住樓,擬設一臺容量最小的柴油發(fā)電機組,消防時(shí)作消防負荷備用電源,平時(shí)作保證負荷備用電源。其中保證負荷計算值Pj2+Pj3為300kW。而其最不利防火分區被認定為地下室。因為,若地下室火災,則投入服務(wù)的消防設備總安裝功率為最大,其值Pj1+Pj2為250kW。其中消防水泵容量最大,75KW,△(星三角)啟動(dòng)。
  
  計算過(guò)程:因300kW>250kW,故機組容量選擇以保證負荷計算為準。則應選的發(fā)電機功率為:PH≥1.1×300kW=330kW,查樣本選擇PH=350kW的發(fā)電機。校驗最大一臺電機為高區消防水泵75kW,采用Y-△啟動(dòng),按15%壓降查表得K=2.3,取1.2可靠系數,1.2×K×P=1.2×2.3×75=207<350kW,經(jīng)校驗所選機組滿(mǎn)足要求。
  
  柴油發(fā)電機房的設計
  
 ?。?)柴油發(fā)電機房的確定:考慮到柴油發(fā)電機組的進(jìn)風(fēng)、排風(fēng)、排煙等情況,如果有條件時(shí)機房最好設在首層。但是,高層建筑功能較復雜,對面積的利用率要高,尤其是首層,常用于對外營(yíng)業(yè),屬黃金地帶,難以占用。因此,一般把發(fā)電機房設在地下室的地下一層,不宜設在地下二層及以下。這時(shí),解決好通風(fēng)、防潮、機組的排煙、消音和減振就顯得非常重要,在設計中要注意處理好。
  
  機房選址時(shí)應注意以下幾點(diǎn):
  
  不應設在四周無(wú)外墻的房間,為熱風(fēng)管道和排煙管道伸出室外創(chuàng )造有利條件;盡量避開(kāi)建筑物的主入口、正立面等部位,以免排煙、排風(fēng)對其造成影響;
  
  注意噪音對環(huán)境的影響;
  
  柴油發(fā)電機
  
  宜靠近建筑物的變電所,這樣便于接線(xiàn),減少電能損耗,也便于運行管理;不應設在廁所、浴室或其他經(jīng)常積水場(chǎng)所的正下方和貼鄰。
  
 ?。?)機房設備的布置:機房設備布置應根據機組容量大小和臺數而定,應力求緊湊、經(jīng)濟合理、保證安全及便于維護。
  
  當發(fā)電機房只設一臺機組時(shí),如果機組容量在500kW及以下,則一般不設控制室,這時(shí)配電屏、控制屏宜布置在發(fā)電機端或發(fā)電機側,其操作檢修通道的要求為屏前距發(fā)電機端不應小于2m,屏前距發(fā)電機側不應小于1.5m。
  
  對于單機容量在500kW及以上的多臺機組,考慮到運行維護、管理和集中控制的方便,宜設控制室。一般將發(fā)電機控制屏、機組操作臺、動(dòng)力控制(屏)臺及照明配電箱等放在控制室??刂剖业牟贾门c低壓配電室的布置的技術(shù)要求相同。
  
  在機房?jì)?,機組宜橫向布置(垂直布置),這樣,機組的中心線(xiàn)與機房的中軸線(xiàn)垂直,操作管理方便,管線(xiàn)短,布置緊湊。當機房與控制及配電室毗鄰布置時(shí),發(fā)電機出線(xiàn)端宜布置在靠近控制及配電室一側。
  
 ?。?)機房配電導線(xiàn)選擇與敷設:柴油發(fā)電機房宜按潮濕環(huán)境選擇電力電纜或絕緣電線(xiàn);發(fā)電機至配電屏的引出線(xiàn)宜采用銅芯電纜或封閉式母線(xiàn);強電控制測量線(xiàn)路、勵磁線(xiàn)路應選擇銅芯控制電纜或銅芯電線(xiàn);控制線(xiàn)路、勵磁線(xiàn)路和電力配線(xiàn)宜穿鋼管埋地敷設或沿電纜溝敷設,勵磁線(xiàn)路與主干線(xiàn)采用鋼管配電時(shí)可穿于同一管中。柴油發(fā)電機房固定照明須接應急電源。
  
 ?。?)機房接地:柴油發(fā)電機房一般應用三種接地:①工作接地:發(fā)電機中性點(diǎn)接地;②保護接地:電氣設備正常不帶電的金屬外殼接地;③防靜電接地:燃油系統的設備及管道接地。各種接地可與其建筑的其他接地共用接地裝置,即采用聯(lián)合接地方式。
  
 ?。?)燃油的存放:在機房?jì)然蛸A油間要有供8小時(shí)連續運行的日用油箱,但油量超過(guò)100L時(shí),宜放置在與機房有防火隔墻的專(zhuān)用貯油間。
  
 ?。?)機房的土建條件:在機房土建設計時(shí),電氣設計人員須向土建設計人員提供土建條件。土建條件的內容一般有以下幾點(diǎn):
  
  機房的高、長(cháng)、寬尺寸必須滿(mǎn)足機組的要求。對于小型機組,若油箱、電控箱與機組屬于同一整體,機組的中心線(xiàn)與機房的中軸線(xiàn)重合,則機組與墻之間要留有1.5m左右的巡視檢修通道,散熱器應盡量靠近熱風(fēng)出口百葉窗。這樣可計算出機房的長(cháng)、寬、高所需尺寸;
  
  要留有設備進(jìn)出門(mén)及值班人員進(jìn)出門(mén),設備進(jìn)出門(mén)要保證機組能推進(jìn)推出。如因條件限制,設備進(jìn)出的大門(mén)也可開(kāi)人員進(jìn)出的小門(mén);在針對柴油機散熱器的地方要留熱風(fēng)排出百葉窗。如果不采用整體風(fēng)冷機組,要留有冷卻水管道過(guò)樓板的預留孔。
  
  根據機組的高度及排煙方向,要在墻上預埋排煙管通道套管;根據機組重量,土建要做相應的基礎,并根據機組底盤(pán)的尺寸,還要做相應的機座,預留埋地角螺絲的孔洞;要根據進(jìn)出線(xiàn)及電控箱位置,設置電纜溝或預埋管 。
  
  柴油機房的進(jìn)出風(fēng)不應設在同一墻面上,以免形成氣流短路,影響散熱效果。但確有困難時(shí),應出風(fēng)口在上部,進(jìn)風(fēng)口在下部,且兩者相距應在2m以上。出風(fēng)口面積不應小于柴油機散熱器面積的1.5倍;進(jìn)風(fēng)口面積不應小于柴油機散熱器面積的1.8倍。
  
  在寒冷地區應注意進(jìn)風(fēng)口、排風(fēng)口平時(shí)對機房溫度的影響,以免機房溫度過(guò)低影響機組的起動(dòng)。風(fēng)口與室外的連接處可設風(fēng)門(mén),平時(shí)處于關(guān)閉狀態(tài),機組運行時(shí)能自動(dòng)開(kāi)啟。
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