水冷式发电机组安装技术.pdf

工艺与设备 广东 建材2 0 1 1 年第7 期 水冷式发电机组安装技术 叶 明 ( 广东省工业设备安装公司) 摘 要：在民用建筑中， 发电机作为一种应急和备用的供电设备， 为节省空间， 发电机房在设汁之仞 往往存在摆放空间不足 的情况 ， 从而导致 一系列影响环 保和 设备 的问题 。 我司进行 了风 冷式和水冷式 发电机组 方案 的对 比和 论证 ， 并探讨 了水冷式发 电机组的技术 ， 不仅提 高了发电机房空间使用率 ， 还 可 以使设备运行更加稳 定可靠 ， 并降低 了设备维护保养的费用 。 关键词：水冷式发电机组； 冷却塔配置方案； 远置散热器配置方案 1引言 我公司负责承建的某 电气工程 ，拟使用五 台 ( 4 2 0 0 0 K V A + I 1 7 0 0 K V A ) 柴油发电机机组作为项 目负荷 的 备用 电源， 机房设计定在 2 M层设备间， 面积约 5 2 0 m 。 ， 机 房净空高度 5 4 m ， 因机房中部设置楼梯及管井、 风井等 建筑结构 占用 了较大面积 ，使发 电机组摆放空间不足 ( 如图 1 ) 。 图 1发电机房建筑平面图 2 原设计风冷式发电机组安装存在的问题 ( 1 ) 发电机组摆放空间不足 ， 组间与墙间净距达不到 国家规范要求导致无法通过验收 ， 并使发 电机组散热不 良造成寿命缩短。 按照国家相关规范 ( 参见 民用建筑 电气设计规 范 J G J 1 6 2 0 0 8 9 第 6章 6 1 ： 自备应急柴油发电机组 第 6 I 3 条) 规定： 机组之间、 机组外廊至墙 的净距应满 足 设备运输 、 就地操作、 维护检修或布置辅助设备的需 要， 标准机房风冷 式大功率机组 ( 1 6 0 0 K V A 一 2 0 0 0 K V A ) 间 距 至少要求 2 5 m ，且发电机组与墙壁 的间距为 2 0 2 5 m ， 以确保各发 电机组就位安装 、 单机 维修调试工作 的操作空间 ( 如图 2 ) 。 一 6 8 图 2发电机布置图 按现有 发电机房布局采用最小外形尺寸的风冷式 发 电机组布置 ， 各发 电机组之间间距 、 机组与机房内墙 间距、 机房高度与国家规范相关数据的比较表如表 l ： 表 1风冷式发电 机组布置方案的对比 表 现有布局最 国家规范要 亭号 间距名称 结论 大 间距 ( m ) 求 间距 ( m ) 1 内墙至 G l 机组 1 4 9 2 2 O 2 5 不符合规范要求 2 G 1 机组至 G 2机组 1 3 9 4 2 5 不符合规范要求 3 G 2机组至 G 3机组 1 9 9 4 2 5 不符合规范要求 4 G 3机组至内墙 1 。 2 9 9 2 O 符合规范要求 5 内墙至 G 4机组 1 2 3 3 2 0 2 5 不符合规范要求 6 G 4机组至 G 5机组 1 6 6 4 2 5 不 符合规范要求 7 机房净 高 5 4 5 O -7 0 符合规范要求 根据 以上数据 的比较得 出， 机房现行布局不能满足 规范中对于发电机组之间净距的要求 ， 无法通过验收。 按照机房现行布局采用风冷式发 电机组， 由机房 顶引进的新风无法做到完全冷却发电机及发动机 ， 造成 相邻发 电机组表面散热不 良导致 电机温升过快 ， 启动及 运行温度过高影响发电机组输出功率 ， 导致发 电机在正 常负荷下长期低输 出功率运转， 在大量浪费燃油的同时 加快各个零部件的老化速度 ， 直接造成发 电机组的使用 万方数据 广东建材2 0 1 1 年第7 期 工艺与设备 寿命大大减短。同时， 相邻发电机组因散热不 良而产生 的热辐射造成整个发 电机房的温升过大， 必将影响到所 有发电机组的正常运转， 并对机房内的操作人员身体健 康及工作环境产生直接影响。 ( 2 ) 根据现有发电机房排风井道的尺寸 ， 部分发电机 组使用的排风井道的深度不足 ， 不能满足风冷式发电机 组排风槽有效降噪长度的要求 。不能满足 降噪 目的， 达 不到环保规范要求 。 ( 3 ) 根据发电机组进排风口所处的楼层位置考虑， 采 用风冷式发 电机组不仅会 占用机房 内外宝贵 的空间和 建筑面积， 而且较大 的进排风 区域和较强的进排风风力 会造成声污染和产生安全隐患。 工程建筑只有四层， 若采用风冷冷却方式发 电机 组从三层进风不仅会 占用很大空间， 而且会产生较大的 进风噪音 ； 若直接从 四层天面进风 ， 则由于进风量较大 将会对天面造成声污染 ， 且会使天面 的风流速度增大及 风力增强， 不仅影响到四层使用功能， 甚至可能发生雨 水、 物件 、 沙石、 植被等被强风吸入等险情。 因本项 目采用五台大功率发 电机组， 若采用风冷 冷却方式从 2 M层排风，又从三层进风会造成热风短路 情况发生 ， 不仅会使发 电机房室 内温 升加速 ， 且会造成 机组的寿命缩短及发 电功率的大幅降低；且 2 M层机房 内排风 口尺寸较大，其相应的风管会 占用较多空间 ， 使 原本发 电机房较低 的层高更加低矮， 造成机房有效容积 减小， 导致机组设备安装及环保设备安装 困难， 以及维 修保养工作的巨大不便。 3 风冷式和水冷式发电机方案的对比 在现有发 电机房结构无法改变 的条件下， 可将风冷 式发 电机方案改成水冷式发电机组方案 ， 表 2为水冷式 与风冷式方案 的进排风差异表： 表2水冷式与风冷式发电机组方案的进排风差异 机型 风冷式发电机组 水冷式发电机组 差别 最小进风面积 4 6 m 2 1 5 7 6 3 0 最小排风面积 4 4 2 4 m 1 2 8 l m 2 3 l m 进 风量 6 3 2 5 2 0 # h 2 1 8 7 6 0 m 3 h 4 1 3 7 6 0 m 3 h 排风量 5 9 1 1 2 0 m 3 h i 7 7 3 6 0 # h 4 1 3 7 6 0 # h 安装进 风机 ( 台) 1 9台 7台 ( T 3 5 1 卜8 ) 7台 安装排风机 ( 台) 机 组风扇排风 5台 ( T 3 5 - 1 卜8 ) 采用水冷式发电机组方案具有如下优点： ( 1 ) 水冷式发 电机组方案不需对现有发 电机 房结构 进行更改。如本项目使用风冷式发电机组方案， 则必须 扩充发电机房面积及进排风风道的深度 ； 而采用水冷式 发 电机组， 则 因解决了风冷冷却所必须考虑 的进排风问 题而不需进行更改建筑结构的工作 ， 使设备运行更加稳 定可靠 ， 同时使得因风冷冷却造成的噪音 、 温升、 进排风 管道及风 口所浪费的建筑面积等难题得 到了良好 的解 决。 ( 2 ) 水冷发电机组方案在设备保养维护工作、 发电机 组使用寿命、 发电机房操作舒适度 ( 合理的温升、 操作空 间、 噪音等) 等方面大大优于风冷发电机组方案。 水冷式 发电机组 由发 电机组 、 热交换器 、 冷却设备 ( 冷却塔 、 外 置式散热器等) 及管路附件 ( 包括各类 阀门、 仪表等) 构 成 ， 不仅在设备维护、 保养等方面具有维护成本低、 系统 故 障易于掌握 、 系统运行稳定可靠等优势 ， 而且会大大 延长发 电机设备 的使用寿命 ，降低设备维护保养的费 用 。 4水冷式发电机技术的探讨 4 1 发电机参数 工程使用 四台常用功率 2 0 0 0 K V A和一 台常用功率 1 7 0 0 K V A水冷式发 电机组，现参照英国 F G W I L S O N原 装进 口柴油发 电机 组 2 0 0 0 K V A及 1 7 0 0 K V A机型的设备 性能参数进行水冷方案的设计及冷却系统设备的选型。 4 I 1 发电机组主要技术参数 表 3 P 2 0 0 0 & P 1 7 0 0 主要技术参数 序号 主要参数 P 2 0 0 0 P l 7 0 0 1 机组功率 2 0 0 0 K V A I 7 O O K V A 2 柴油机型号 4 0 l 6 - T A G 2 A 4 0 l 6 T W G 2 3 排烟量 3 8 7 m 3 m i n 3 4 0 m m i n 5 燃烧空气量 1 4 5 m m i n l 2 6 m 3 m i n 6 总散热 1 7 2 K W 1 4 0 K w 7 排烟温度 4 9 3 4 9 5 8 外形尺寸 5 7 2 5 2 3 0 0 3 0 2 0 5 8 1 5 2 0 7 0 2 5 5 0 9 重量 1 5 5 0 0 K G 1 4 4 7 0 K G 4 1 2 热交换器选型及技术参数 热交换器选用英 国 F G W I L S O N原装产 品， 具体参 数如表 4 。 4 1 3 循环水泵选型及技术参数 循环水泵因安装于 2 M发电机房 ， 考虑占用面积、 振 动及噪音等因素， 选用国产优质品牌管道泵 1 0台， 每套 发电机组水冷系统均采用一用一备方式， 加装手 自动切 换及远程控制元件以保证安全运行， 主要技术参数如表 5所示。 一 6 9 万方数据 工艺与设备 广东建材2 0 1 1 年第7 期 表4热交 换器主要技术参数 2 0 0 0 K V A 空气中冷器 循环水中冷器 水箱 循环水流量 L S 1 9 l 2 6 进水温度 2 9 2 6 9 3 5 5 O 出水温度 6 8 0 8 3 8 9 8 O 4 最大工作压力 b a r 1 0 l 0 1 0 阻压 1 0 1 0 1 0 压降 p s i 2 3 5 2 9 6 1 2 2 1 散热量 K w 6 l 0 7 2 1 1 3 3 1 1 7 0 0 K V A 空气中冷器 循环水中冷器 水箱 循环水流量 L S 1 7 9 5 进水温度 2 4 5 4 9 3 5 5 O 出水温度 6 5 0 8 4 1 7 8 3 2 最大 工作压力 b a r 1 O 1 O 1 O 阻 压 l 0 l O l O 压降p s i 2 3 2 2 9 2 l 2 3 2 散热量 K W 4 9 0 6 2 5 1 1 1 5 表 5循环水泵主要技术参数 流量 扬程 转速 单级轴 效率 进出水口径 电机功 型号 ( m 3 h ) ( m ) ( r P m ) 功率 ( ) ( m m ) 率 ( K W ) F C E - 1 2 0 1 2 0 3 0 2 9 5 1 6 5 7 8 1 5 O l 7 5 F C E 一 1 0 0 1 0 0 3 0 2 9 5 0 l 4 8 7 8 1 5 0 1 5 4 1 4 管路及配件选型及设计参数 ( 1 ) 电控箱采用国产优质品牌及微 电脑 ( P L C ) 可编程 控制， 带多点信号保护及控制 ， 可按需求设定冷却塔及 循环水泵等设备 自动切换控制。 ( 2 ) 管路选用国产优质品牌热镀锌流体输送管， 阀门 管件 、 压力表及温度显示控制选用 国产优质品牌。 4 2 冷却塔配置方案 发 电机组水冷系统 由热交换器、 循环水泵组 、 冷却 塔及相关管路及仪表配件等组成， 通过发 电机组原厂选 一 7 0 一 配热交换器进行机组工作产生热能的水冷系统吸收达 到机组降温的既定效果； 产生的热循环水通过循环泵组 加压至裙楼天面 ， 由冷却塔降温至既定温度后循环至发 电机组热交换器 ，从而达到发电机组降温效果 ( 如 图 3 ) 。 发电机组水冷系统各环节的设备选型如下： 考虑裙楼天面的可使用面积较有限， 经过论证选用 5台超低噪音冷却塔组合式安装，尺寸： 3 8 0 0 m m ( W ) 1 4 5 6 0 m m( L ) 4 7 0 0 m m( H ) ， 冷却塔安装于四层 ， 至 L 2 M发 电机房垂直高度为 1 6 m ，外饰面配合裙楼天面环境， 主 要技术参数如表 6所示。 表6冷却塔主要技术参数 冷却水量 水压 冷 却能力 噪声 电机 运行 型号 功率 重量 m 3 h k p a K c a l d B A K W k g H T 2 0 0 L S B X 4 4 6 0 3 8 0 1 1 ， 6 8 4 ， 0 0 0 6 5 5 7 5 4 1 2 ， 9 2 0 H T - 1 7 5 L S B 1 0 O 3 8 0 2 ， 8 2 0 ， 0 0 0 6 2 0 5 5 3 ， 2 5 0 根据以上数据可知： 发电机组水冷系统不仅在功能 上完全满足项 目需求 ， 而且水冷系统相 比风冷系统具有 维护便利 、 操控简单、 在 降温 降噪方面效果更加稳定等 优势。就裙楼天面冷却塔安装位置局 限的难题， 如采用 低噪 声组合式冷 却塔 占地面积 仅为 5 5 m z ，塔高仅 为 4 7 m ， 且噪音值最高仅为 6 5 d B A ， 完全满足本项 目的要 求 。 4 3 远置散热器配置方案 发电机组水冷系统 由热交换器 、 循环水泵组、 远置 散热器及相关管路及仪表配件等组成 ， 通过发电机组选 配热交换器进行机组工作产 生热能的水冷系统吸收达 图 3冷却塔配置原理图 万方数据 广东建材2 0 1 1 年第7 期 工艺与设备 图 4 远 置散 热 器配 置原理 图 到机组降温的效果； 产生的热循环水通过循环泵组加压 冷侧压 降： 5 0 P a 。 至裙楼天面， 由远置散热器 降温至既定温度后循环至发 ( 2 ) 高温水散热器 ： 电机组热交换器，从而起到发 电机组 降温效果( 如 图 冷侧空气流量： 2 7 4 6 m 。 s ； 4 ) 。 冷却液温降： 4 9 “C； 发电机组水冷系统各环节的设备选型简单叙述如 冷侧空气温升： 1 7 I C； 下： 冷却液 出口温度 ： 8 8 I C； 4 3 1 水散热器性能参数 对数温差： 2 3 3 8 “C ； ( 1 ) 低温水散热器 ： 冷却液流速