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设计安装发电机应注意之事项
设计安装发电机应注意之事项

设计安装发电机应注意之事项

一、发电机组的基础安装

■发电机组基础的主要功能为:

  ●支撑发电机组的全部重量。

  ●保持引擎、发电机和辅助设备间的安装位置。

  ●将发电机组的振动与周围结构隔离。

 

■混凝土基座的设计、分类与制作

有几种适用于发电机组的基本基座。基座的选择取决于前面所提到的几项因素,以及当地的情况和具体应用的限制。

多缸高速发电机组,不需要很大的混凝土基座。为减低底层地板和土质的负载,避免过厚和过重的基座。基座的厚度,只要能防止变形和反扭矩,同时又能保持足够的支撑面积即可(非并联机组不需要将避震脚用螺栓固定于混凝土基座上)。

■如果需要混凝土基座,最基本的设计准则包括:

  ●其强度必须能支撑机组湿重加上动负荷。

  ●基座各边应超出发电机组底座300mm

  ●基座的重量至少与发动机湿重相等。(除非指明要有能控制振动的大块物体。如惯性块。)

 

■用下面的公式计算基座厚度,以使其等于发动机组的重量:

FD=

FD=基座厚度,mft

W=发电机组总湿重,kglb

D=混凝土密度,kg/m3lb/ft3

●注:公制用2403,英制用150.

B=基座厚度,mft

L=基座长度,mft

      建议混凝土的水泥、砂和填充料以1:2:3混合,凹陷度最高100□(4in.)和28天抗压强度为20Mpa3000psi)。

      8号(美国标准)钢筋网或同级的材料加强,水平放置,间距为150□(6in.);另一个方法是水平放置6号钢筋(美国标准),间距为300□(12in.)。钢筋离基座表面至少75□(3in.)。

      如果采用有效振动隔离设备,地台混凝土的厚度需要结构性支撑静负荷。Caterpillar(卡特彼勒)发电机组的主要转动和往复运动的零件一单独做平衡,而且理论上,没有不平衡的现象。实际上,制造公差和燃料燃烧应力对基座施加一定的动负荷。如果发电机组没有采用减震器,动负荷会传递到电厂地面,因此,要求地面能支撑125%的发电机组重量。

      如果发电机组并联,所造成的反扭力矩要求更坚固的基座。因此,基座必须承受两倍的发电机组湿重。

 

二、发电机组抗振动装置

    引擎因动力冲程。反扭矩。结构质量和刚性结合以及转动件的制造公差而产生振动。这些力产生一系列不受欢迎的情况,从讨厌的噪音到高应力水准,最终导致引擎或发电机零件的损坏。

   当引擎转速达到会产生共振时,振动应力就有破坏的能力。

   当引擎的振动必须和建筑结构隔开时,或当邻近设备的振动会传递到未运转的发电机组时,就需要采取避震测试。Caterpillar(卡特彼勒)的发电机组,在发电机组和基础间装有避震器,符合了上述的要求。运转的机组很少会受到外部振动的影响。外部或自身产生振动的避震方式是一样的。Caterpillar所提供的避震器,能有效地减低振动达85%-95%

连接发电机组的管道需要隔震,特别是装在弹簧减震器上的发电机组。燃料管和水管、排气管道和电缆管,都可能长距离地传递振动。如果采用隔振器管架,应用弹簧来减低频率振动,用橡胶和软木以减少高频传播。

 

三、发电机组及发电机房的冷却及通风

设计安装发电机房时要注意有足够的进风空气以达到以下需要:

A.柴油燃烧时消耗的空气

B.冷却用的空气

C.发电机房进风

 

1.进气系统(供燃烧时使用)

■柴油引擎燃烧每产生一个制动马力所需的空气约0.903.2cfm),或每磅燃料需17lb空气。进气流量的容积(V)和质量(M)一般有以下的关系:

Vm3/min=0.01486×Mkg/hr),或Vcfm=0.2382×(lb/hr

  重油引擎所需的进气要比燃油馏分油(轻油)所需的进气量大约多40%

  因为涡轮增压器入口处(或自然进气引擎的入口)的过度真空回降低引擎引擎效能,进气系统阻力(包括滤清器堵塞。管道及进气口等)。最大的限值是6.2kPa25in.H2O),当达到此阻力时,必需更换更换新的空气滤清器滤芯。因为最大的进气阻力是有限度的,所以然后利用空气滤清器把进气系统的阻力减少至1.2kPa5in.H2O)就很重要了,这样就可以延长滤清器的使用寿命。进气系统的外部阻力会降低滤清器的使用寿命。

 

2.冷却系统

■燃烧燃油所释放的能量只有大概1/3转化成有用的机械能,其余的会以热的方式排放,包括:

●废气

●发动机内部摩擦

●燃烧室及气缸壁

Caterpillar(卡特彼勒)引擎和所有的内燃机一样,也会产生燃烧的副产品热量。一般来说,输入引擎能力的20%40%必须用冷却系统排出。有四种基本的系统用来排出热量,即:后冷却器。油冷却器。燃料冷却器和水套水回路。每个系统必须满足各自的特定引擎,以便能提供一个完好设计的冷却系统去排出过多的热量,以防止:

●温度过高而令润滑油系统失效。

●湿度过高而导致物质强度降低。

●由于不平衡的温度而导致个部件与部件间或部件内部产生过大的压力。

 

■所以设计冷却系统时必须

●在引擎最大负荷、最高环境温度和海拔高度时,如有需要(不用水箱时)可排出水套水和辅助回路的热量。

●加注冷却液时不夹带气体。

●提供足够的压头防止水泵及缸套发生气蚀作用,

●能排除因加注冷却液。泄露和引擎燃烧而带入系统的气体。

●保持所需的最低运转温度。

 

四 、一般的冷却方式有以下几种:

A.散热水箱连在发电机组上

B.分体式水箱(当发动机与散热水箱之间的高度必须少于17.4m

C.使用冷却水塔冷却时

■冷却塔散热器的选择取决于以下几种因素:

●水源和水质。

●水和环境空气温度。

●冷却剂的温度和压力。

●一次成本和运行成本。

●空间。

水塔的位置应使主风向和冷却塔排出空气的方向一致。周围有足够的空间将有利于空气循环。远离窗户和建筑物开口,一减少噪音。在冷却塔的出水管安装滤隔(滤清器),防止树叶和鸟粪堵塞冷却系统。

3.发电机房通风

■柴油引擎消耗的燃料,有6-10%是随热量辐射到周围空气中时耗损掉的。此外,发电机无用功的热量和排气管道的热量,接近于引擎辐射的热量。这些热量会导致机房温度的提高,会影响到维修人员的工作。开关装置和发电机组的效能。

■安装分体式或直接装在引擎(上)旁的散热器,可以提供足够的通风空气流量;但通风空气流量的需求必须要和散热器风扇的能力相匹配。

■理想的情况是,清洁。、凉爽。干燥的空气在开关周围循环,流过发电机后部,跨越引擎和穿过散热器后排出。应经常有凉爽的空气通过引擎的空气滤清器进去燃烧室。

■空气进气口应位于能提供最多冷空气供给发电机组,且避免有热空气滞留的地方。多台发电机组需要更多的进气口和风扇。

■不同散热器的机组需要强制抽风。进气口靠近引擎后部,位置要低;出口位于对面的墙上,位置要高。

可以用下面的公式估算引擎室通风:

V= +发动机燃油燃烧时所需的空气量。

其中:

V=通风空气量m3/min

H=热辐射kWBtu/min

D=空气密度在38℃(1000F)时为1.009kg/m30.007lb/ft3

Cp=空气比热0.017KW·min/kg·℃(0.28Btu/Lb·0F

 

■另一样关于通风装置而又经常被人遗忘的是引擎曲轴箱呼吸器(crankcase breathing)。它应要引出室外,否则,日积月累下会对水箱及机房产生很多油积物,影响散热功能及外观。

 

 

安装注意事项

任何情况下,发电机房的通风及排风均要做到无阻碍,已到达最理想的散热效果。

 

五、燃油系统

大批量储存

燃油供给系统要能确保不间断地供应清洁的燃油。大量的燃油通常储存在大桶中,利用电机驱动油泵,把燃油输送到靠近引擎的较小的罐中(日用油箱)。

采用大容量的储油罐,就能大量的采购燃油,并将污染的情况减至最低。特别是如果很少使用燃油,保持满罐的燃油可以减少燃油浓缩凝结。

虽然燃油有近一年的保存期限,不过还是会受原本品质。污染状况和贮存条件的影响而提前变质,所以定期更换燃油和进行过滤或处理,以除去水分及细菌,对延长燃油的寿命是有益的。

如果不使用日用罐,大燃油罐必须要能及时向安装在引擎上的输油泵供应燃油。Caterpillar(卡特彼勒)燃油泵的(扬程)抽油距为3公尺(9英尺),但是管子的尺寸,弯头和寒冷的环境都影响其能力。

 

辅助油箱

如果主油罐离引擎15公尺(50英尺),及在引擎下1.8公尺(6英尺)应使用辅助油箱(即日用油箱),其(吸油扬程)抽油距不应超过3公尺(9英尺)。尽管日用罐无助于快速起动,但它能更方便且及时地供油,同时也提供了一个水和沉渣的聚积容器。


 六、排烟系统

排烟系统是用来:

1.将废气排放到一个不会对其他人构成滋扰的地方。

2.将发动机废气排放噪音减低。

3.减低排气背压,过大的排气背压会导致输出功力降低,增加耗油量及增高排气温度,以上情况都会令发动机温度过高,大量黑烟并降低寿命。

    计算排气阻力时,要将排气管的阻力加上消音器的阻力,绝大多数Caterpillar的引擎排气系统允许压力降,不得超过6.7Kpa27inH2O),计算排气喉阻力,可用以下方程式:

计算排气背压


P = 排气背压,kPa.in.H2O

P3 = 消音器和雨帽的压力降

psi = 27.68in.水柱

kPa = 101.85mm水柱

L = 排气管总等效长度,mft

Q = 废气流量,m3/mincfm

D = 管子内直径,mmin.

S = 气体密度,kg/m3lb/ft3


各种弯管的直管等效长度计算公式如下:

                    

其中X=1000mm12in.                  

    如上所述。如果排气管需要的弯头,则采用半径是两倍管子直径的弯头。将有助于减少阻力。                                  

安装排气管时,有以下几点要注意:

A.要尽量短及少弯位。

B.一般钢喉的热膨胀度为,因此当温度由升高到时,一条10m长喉会伸长53口,所以安装时要考虑用膨胀节或滚轮式排气支撑系统。

C.安装直喉时要稍微向排气方向下倾斜。

D.用隔热材料包裹排气喉及消音器,以避免发电机房温度上升。

E.用柔性连接(排气软管)将排气管与引擎隔离开。柔性连接要装在靠近引擎出气口处。柔性排气连接有三个主要功能:

●不让排气管的重量连接在引擎上。

●减轻排气机件过大的振动疲劳应力。

●允许排气机件相对移动。例如:因温度变化引起的热胀冷缩,任何结构件的塑性变形或发电机组装在弹簧类避震器上产生的反力矩。

F.排气软管若需隔热,则必须保证隔热材料不能妨碍排气软管自由胀缩。

G.如排气管过长,必须采用限位装置,使其只能向自由端伸长。

H.所有排气管在焊接后,必须将管内焊渣处理干净后才可放回安装及使用。


七、启动系统

发电机组的引擎有气动和电动两种起动系统。

1.电力起动

最方便使用的是电力起动。它的费用最低,且适用于遥控和自动。

蓄电池

蓄电池能供应足够的能量使引擎长时间和快速起动。

-酸类是普通型,有很高的输出能力,费用最低。

-镉蓄电池费用较高,但寿命期较长,维护少。

蓄电池充电器

供蓄电池再充电的充电器有好几种。微电流充电器是为无负载电池连续充电的充电器而设计的。当蓄电池完全充好电时,充电器充电电流应自动降至最低。

可以使用引擎驱动的小型发电机,即使用交流发电机整流后充电,其缺点是只有当引擎运转时才能给蓄电池充电。当引擎机组多次起动时,可能会因蓄电池容量不足而影响到机组起动的可靠性。

2.空气起动

  无论是手动还是自动的气动起动,都十分可靠,从气动马达获得的转矩,在电动起动机所需的一半时间内即可将引擎的速度加速到起动速度的两倍。

来自压力为7581723110250psi)气源的压缩空气,压力被调到758kPa110psi)后,通过管子送往气动马达。这些压力是调压器上所要求的。必须确定压缩空气从空气源到调压器的管道中压力降的许可值。压缩空气可以来自储气容器和工厂的压缩空气。


 

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