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摘要：作为一项应急备用的发电设备，柴油发电机在建筑内是不可缺少的。而柴油发电机房及发电机的设计是一个系统性的工程，设计人员在进行设计的过程中为了保证发电机组安全高效的工作必须对这些问题进行综合性考虑，最终设计出最优方案投入建设。
关键词：柴油；发电机组；设计
引言
随着社会经济的不断发展，大型建筑不断涌现，用电设备也越来越多，在这些设备中不仅有消防水泵、消防风机等消防用电设备，还有其它断电可能涉及人生安全、重大经济损失的用电均要求设置双电源，甚至三电源供电，当市政电源不能满足国家规范对供电电源的要求时，需设置自备电源。此时柴油发电机组作为一种高效可靠、维护操作简单、性价比高的自备电源在建筑工程通常作为首选自备电源使用。本文结合工程实际分析民用建筑中柴油发电机容量的确定、机房的布置、机组噪音及尾气的处理方法等。
1柴油发电机组的特点
在发电厂中普遍用专用的柴油发电机组作为交流事故保安电源。柴油发电机整套系统包括电动进风、排风百叶窗、百叶窗联锁、导风罩、入口滤网、软连接、排气管（含出口百叶窗）、波纹管、消音器、安装用膨胀螺栓（减震器）、所有接口连接件、进回油管道、排污、油箱排气管道及所需阀门等。柴油发电机本体冷却进风百叶窗布置在外墙，采用铝合金双层电动百叶窗，百叶窗面积满足本体冷却进风要求，并与柴油发电机连锁启停。油箱加油需油泵、管道、阀门等。柴油发电机整套排烟系统包括排烟管（含支吊架和保温），消音器（含支吊架）及其接口法兰、反法兰和连接件，排烟出口补偿器（波纹管）及其配套反法兰和连接件。
2柴油发电机组设计措施分析
2.1柴油发电机房的选址
对于工厂和通信机楼等没有地下室的建筑物，柴油发电机房应设置在一层，并且尽量将机房设置在角落处，使其两面墙直接与室外相接，这样可以将一面墙专做排风使用，另一面则专做进风使用，从而为机房创造良好的进排风条件。对于高层建筑和一些重要的商业建筑，一般会设有地下层，便将柴油发电机设置在地下一层。此时便需要考虑发电机的搬运问题，这就需要电气专业在确定好发电机的尺寸和重量之后将其提交给土建专业，然后土建专业为发电机的搬运过程规划通道并考虑相应的楼面活荷载。其次由于发电机设置在地下一层，由于不直接与室外相接，因此必须在初步设计的时候就必须考虑发电机的排烟通风通道的问题，要为机房的排风、进风和排烟通道预留足够的面积。最后，在选址过程中还需要注意的选址问题是柴油发电机房所有发电设备电源与建筑物配电主电源的连接问题。机房应该与变电所或者相应的低压配电室进行就近布置，从而既有利于电力的输送，又便于运行操作。
2.2柴油发电机平面尺寸确定
柴油发电机房主要分为控制室、机房区、邮箱间、进风间和排风消声间五大功能区，因此无论设计成何种平面尺寸都必须满足这五大功能区的要求。对于设置在地上的柴油发电机房，在进行平面尺寸选择和空间配置时，主要考虑机房的运行和检修空间以及足够的空气流通空间，对于设置在地下的柴油发电机房还需要注意进风通道和排风竖井的合理布置。其中，机房的排风口、排烟口和散热口不应该朝向可能出现人员密集的主干道、大楼主入口和间距小于8m的住宅楼开窗面，布置在地下的柴油发电机房要选择振动小、体积小、噪声小并且不需要最特殊基础的优质产品。
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柴油发电机功率确定
根据《民用建筑电气设计规范》中 6.1.2 条的要求来计算选取较大值对发电机功率进行确定，并且注意以下事项：（1）当计算功率为额定功率的 0.75 倍时燃油最省，故障率最低，应将此功率作为最佳的经济功率。（2）对于电子计算机占据主要供电负荷的建筑物，其额定的输出功率应该大于所需功率总和的 1.5 倍，其他情况建筑物则控制 1.3 倍。（3）为避免机油消耗过大和产生碳垢，应注明发电机的不应长期处于额定功率的 50%以下运行。（4）注意铭牌的标称工作功率和长期运行功率的要求。
2.3柴油发电机房排烟及通风设计
（1）散热设计。柴油发电机的散热设计主要通过散热器在地上部分进行散热，散热器根据其不同的形式可以分为联机式散热器机组和远置散热器机组，前者为最常用的散热方式，通过随机安装的散热器和风扇来进行散热；后者主要适用于进排风口面积无法满足柴油发电机风量需求的情况，采用远置水箱来代替发动机上皮带驱动的风扇和冷却水。（2）通风排烟设计。柴油发电机的通风排烟主要通过排烟通道和通风井进行，此类设计也分为联机式和远置式，联机式的通风口或通风井宜设置在发电机的两端或前端，进风口面积大于散热水箱面积的1.8倍，排风口面积大于散热水箱面积的1.5倍。对于设置在地下的发电机则主要采用远置式通风排烟设计，设计的主要控制参数是机房的换气量应该大于维持寄放室温所需新风量和柴油机燃烧所需新风量之和。
2.4柴油发电机的控制系统
柴油发电机的控制系统在进行设计的过程中需要注意以下几点：（1）对各种运行参数进行监视或控制，以保证机组的正常运行，并且在适时的时候发出故障报警信息。（2）需设有过负荷、短路、欠电压等方面的保护装置，且开关设为手动操作。（3）设置具有通用网关支持的符合开放性标准的可拓展现场总线接口的控制装置。（4）单独设置蓄电池组来作为控制电源，容量需保证发电机的连续启动次数≥6次；设置输出电压大于蓄电池电压一半以上的整流充电设备，并且其输出电流≥蓄电池10h内的放电率电流。（5）机组电压在±0.5%的调整率内须满足满载启动状况。（6）变压器主电源与柴油发电机备用电源切换配电系统采用主、备供电源自动转换装置，自动切换主要通过智能通用控制器，实施双路电源的互换来完成；工作方式为自动控制方式。机组始终处于准备启动状态，当市电中断时，机组应立即启动，并在30s内供电；市电恢复时，机组自动退出工作，并延时停机。（7）在系统和应急发电机供电开关之间装设机械闭锁
2.5柴油发电机组冷却系统设计
对于柴油发电机组而言，目前市场上常用的发电机组冷却类型主要有两种，一种是风冷式发电机组，另一种是水冷式发电子组。其中，前者又称为是封闭式的自循环水冷却发电机组。在柴油发电机组设计过程中，具体采用何种类型的冷却系统和方式，主要是由暖通专业人员根据现场工况条件以及机组的优化配合方式来确定。从实践来看，选择何种类型的冷却方式，会对柴油发电机房的大小、位置以及布设情况等，产生一定的影响。柴油发电组冷却系统设计过程中，还应当考虑通风系统和客观需要。比如，一台柴油发电机组燃料燃烧产生的热量中，有20%左右被冷却液系统散发掉，有30%为废气热量排放，而只有3~8%是交流发电机产生的热量；同时，还有5%是机组自身的热辐射，作为电能的仅有36%；根据上述，不同形式的热量采用相应的方法将其从柴发电机组消除，这样才能保障发动机的正常运行温度。
结语
柴油发电机组作为一种自备应急电源设备，在工程实践中通常作为首选自备应急电源设置。在工程设计中配合土建合理布局柴油发电机房，合理预留进风、排风、排烟等土建条件，采用有效、经济的烟气处理措施，对于工程项目可以有效节约建设和运行成本、节约能源、保护生态环境。因此设计人员必须具有足够的知识储备来将这些因素进行综合考虑，并且与土建等专业进行配合，从而将柴油发电机组的设计达到最优。
参考文献：
[1]《建筑设计防火规范》（GB50016-2014）.中国计划出版社.
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[4]《全国民用建筑工程设计技术措施》（2009）电气.中国计划出版社.
[5]《工业与民用供配电设计手册》（第四版）.中国电力出版社.
[6]《柴油发电机组设计与安装》（15D202-2）.中国建筑标准设计研究院.
论文作者:彭健锋
论文发表刊物:《建筑细部》2018年1月中
论文发表时间:2018/8/13
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