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    常见技术问题 / 静音发电机组故障表现-康明斯柴油机维修方案

    静音集装箱式柴油发电机房的设计过程

    Date: 2020-12-08Hits:
    导读:本文介绍了集装箱式静音型柴油发电机机房的设计过程,对集装箱式机房结构进行了详细的介绍与分析: 利用“PRO/MECHANICA Structure 结构分析模块”对机房结构强度进行了校核,并介绍了机房通风、降噪方案,通过计算对上述方案进行了校验。通过以上分析及计算,论证了该静音机房结构的正确性、合理性。...

     摘要: 本文介绍了静音集装箱式柴油发电机房的设计过程,对集装箱式机房结构进行了详细的介绍与分析: 利用“PRO/MECHANICA Structure 结构分析模块”对机房结构强度进行了校核,并介绍了机房通风、降噪方案,通过计算对上述方案进行了校验。通过以上分析及计算,论证了该静音机房结构的正确性、合理性。


    引 言

    随着我国分布式柴油发电产业的不断发展,集装箱式静音型柴油发电机( 又称可移动电站) 以其“土建施工量少、建站周期短、高度集成化( 节省土地) 、节水节能( 配套卧式多风扇水箱) 、可灵活调整电站容量、噪声低”等优点,完全满足“交钥匙工程”要求,受到了越来越多用户的青睐。为此,集团公司开发设计了集装箱式静音静音发电机组。

    集装箱式静音静音发电机组外形尺寸图如图 1 所示。

    康明斯静音柴油发电机组外形尺寸图.png

     

    整个静音发电机组由静音机房、低噪音箱式柴油发电机两部分构成,静音机房分为发电机房、近机监控室两部分,静音发电机组安置在机房左侧发电机房内,并将与其配套的卧式多风扇水箱及进排气管系等安置在机房顶上,静音发电机组集成化程度较高。

    机房参照标准集装箱结构进行设计,机房框架选用多种型钢,结合机房内低噪音箱式柴油发电机尺寸,并考虑必要的操作维护空间,机房外形尺寸确定为: L × B × H =8000 ×3000 ×2900。机房吊装方式与标准集装箱相同,为带静音发电机组整体四角顶部吊装。

    1 机房整体吊装时结构强度校核

    机房吊装方式采用标准集装箱吊装方式中的顶部四角吊装,吊装示意图如图 3 所示。

    集装箱式柴油发电机组结构图.png
    因机房采用顶部四角整体吊装( 含低噪音箱式柴油发电机) ,柴油发电机的重心偏左,右侧顶点的作用力臂最大,变形也就最大,由于顶点位置三根梁是焊接在一起的,大变形可能引起应力比较大,此处容易变形断裂; 同理,右侧的 H 型钢横撑上的弯曲变形也比较大,相应的应力较大,容易变形断裂。故需对吊装时机房总体结构强度进行校核。而上述两处将作为分析的重点考察部位。

    1. 2 施加约束和载荷施加约束和载荷后模型如图 5 所示。

     

    低噪音箱式柴油发电机总质量为 12500kg,机房总质量为 5500 kg,故机房吊装时承重总质量为: 18000 kg。静音发电机组吊装时钢丝绳与机房顶面夹角设为 60°,则根据计算可以得出机房顶部四顶点受力绝对值为( 以机房长度方向由图 6 可 以 看 出: 吊 装 时,最 大 应 力 值 为 208. 6MPa,危险部位出现在 1、2、3 三根梁上,此处我们分别提取该三根梁的应力曲线图。

    最大应力值出现在梁 1 上,即最大应力点出现在机房底盘最右侧两个减震座右侧的 H 型钢横撑上,大小为 208. 6MPa,小于 Q235A 材料的屈服极限,表明本机房结构强度满足吊装要求。

    发电

    排烟

    高温水

    低温水

    其它

    33%

    32%

    16%

    9%

    10%

    以 600kW 柴油发电机计算,通过机身向机房

    内散热功率:

    P = ( 600 /33% ) 10% =182kW。

    2. 2 机房内换风量计算假设机房内允许的温升为△t = 10℃,则根据公

    式: Q = c·m·△t 上式中: Q 为每小时静音发电机组向机房内的散热量; c 为 1 标准 大 气 压 下,0 ~ 50℃ 干 空 气 的 定 压 比 热 容:

    1. 005kJ/( kg·℃) ; m 为流过机房内的空气质量流量( kg/s) ; 将以上数据代入上式,可得:

    m = Q/( c·△t)

    =182 kW·s/[10℃ ×1. 005kJ/( kg·℃) ]

    =18. 1 kg/s

    每小时空气质量流量为:

    M =18. 1 ×3600 =65160kg/h

    每小时空气体积流量为:

    Q = M/ρ =65160 /1. 293 =50394N·m3 /h。

    2. 3 进出口流通面积计算根据经验,机房通风进风口流速≤10m/s,所以进风口流通面积

    A1 = ( 50394 /10) /3600 =1. 4m2;

     

    根据经验,机房通风出风口流速≤5m/s,所以出风口流通面积A2 = ( 50394 /5) /3600 =2. 8m2

    2. 4 机房通风降温方案

    每个机房共设置两个轴流风机给机房内强制换风,并通过变频器根据机房内温度控制通风量,进而保证机房内温度不致过高。轴流风机嵌入进风导流罩内,风机前设置布袋初效过滤器( 净化机房内进气) 及阻性片式消声器( 降低进风口噪声向外传播) ,出风口处设阻性片式消声器。另外,机房内的增压器废气蜗壳及排气管组等高温件采用隔热材料包覆,减少其向机房内的散热。

    2. 5 相关设备

    2. 5. 1 风机

    选择型号为“900FZL - C7P35LS6BZQ 型”轴流风机,风机相关参数: 功率: 3. 88kW( 380V/AC) ; 额定风量: 25400 N·m3 /h; 静压为 180Pa; 噪声≤79dB

    ( A) 。风机共两个,故总通风量 Q通风 = 25400 × 2 =

    50800 N·m3 /h,满足设计要求。

    2. 5. 2 布袋除尘器( 共 8 个,每个进风导流罩内设

    4 个)

    通风量为 7100N·m3 /h,风阻为 30 Pa。

    2. 5. 3 阻性片式消声器( 进排风口均设阻性片式消声器)

    消声量为: 30 dB( A) ,进风口阻性片式消声器阻力损失 30 Pa,排风口阻性片式消声器阻力损失

    50 Pa。

    2. 5. 4 风机静压校核

    布袋除尘器风阻 + 进风口阻性片式消声器风阻 + 出风口阻性片式消声器风阻 = 30 Pa + 30Pa + 50 Pa =110 Pa < 180Pa( 风机静压) 。故风机静压有一定的裕量,可以用来克服当布袋除尘过滤器脏堵时增加的进风阻力,保证极限情况下( 环境温度 40℃ 时,机房内温度小于 50℃) 机房内通风量。

    3 机房降噪方案及消声效果

    本机房作为静音机房,要求静音发电机组封闭运行,并要求静音发电机组运行时,机房外噪声能达到Ⅱ类噪声要求,即机房外 10m 处噪声: 白天≤75dB( A) ,夜间≤65dB ( A) 。静音发电机组密闭运行时,噪声对外传递的路径主要是进排风通道、机房门等,必须从这些地方着手降

    噪[3]。

    3. 1 采取的主要降噪措施

    ( 1) 机房内壁及顶面布置波峰消声棉,并外覆金属穿孔板,设计消声量为: 10dB( A) ;

    ( 2) 进排风口设置阻性片式消声器,设计消声

    4 结 论

    通过以上分析、计算,最终证明:

    ( 1) 机房结构能够满足集装箱式整体吊装要求。

    ( 2) 密闭运行时机房内温度相对环境温升≤

    10℃。

    ( 3) 机房外噪声满足Ⅱ类噪声要求,即机房外

    10m 处噪声: 白天≤75dB( A) ,夜间≤65dB( A) 。

    总之,该机房总体上达到了集装箱式发电机房可整体移动、密闭运行、低噪声的设计要求,填补了集团公司在集装箱式静音型柴油发电机领域的空白,市场前景良好。

    量为: 25 dB( A) ;

    ( 3) 机房门与门框间加密封条,保证密封,最大限度减少机房门处噪声泄漏;

    ( 4) 低噪音箱式柴油发电机底盘与机房底盘间加橡胶减震座,减震降噪。

    3. 2 消声效果

    静音发电机组密闭运行时,机房内噪声为 110dB( A) ,加装消声棉及阻性片式消声器后,经计算,机房进出风口处噪声可控制到≤75dB( A) 。机房外 10m 处噪声比进出风口处噪声显然要小,故上述降噪措施能够满足设计要求。 


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