關(guān)注：
在高層建筑中，作為應(yīng)急電源或備用電源，幾乎毫無例外地選擇柴油發(fā)電機組，這是因柴油發(fā)電機組的特點所決定的。本文就高層建筑中柴油發(fā)電機組的設(shè)置原則、機組選擇、機房設(shè)計等問題提出一些粗淺的認識。
一、設(shè)置原則
在高層建筑供電設(shè)計中，首先必須明顯什么情況下應(yīng)設(shè)置柴油發(fā)電機組，我們先從高層建筑的負荷等級談起：
�、俑邔咏ㄖ械南浪谩⒎琅艧熢O(shè)施、消防電梯、應(yīng)急照明等消防用電，按照《高層民用建筑設(shè)計防火規(guī)范》(GB50045-95)9.1.1條規(guī)定，一類高層建筑應(yīng)安一級負荷要求供電，二類高層建筑應(yīng)按二級負荷要求供電。
�、诎础睹裼媒ㄖ姎庠O(shè)計規(guī)范》(JGJ/T16-92)3.1條規(guī)定，高層建筑中許多部位的負荷為一級負荷，如一、二級旅館的宴會廳、娛樂廳、高級客房、廚房，重要辦公建筑的客梯電力、主要辦公室、會議室照明，大型百貨商店的營業(yè)廳照明；還有一些部位的負荷為二級負荷，如百貨商店的自動扶梯、客梯電力，部、省級辦公建筑的主要辦公室、會議室照明等。一級負荷中還含有特別重要負荷，如重要的交通樞紐、通訊樞紐以及經(jīng)常用于重要國際活動的大量人員集中的公共場所等的一級負荷。
一級負荷應(yīng)由兩個電源共電。二級負荷當條件允許時也宜由兩個回路供電，特別是屬于消防用電的二級負荷，應(yīng)按二級負荷的兩個回路要求供電。由此可見，高層建筑對供電的可靠性要求較高，都要求兩個電源供電。因此，考慮設(shè)置柴油發(fā)電機組的原則如下：
�、賹﹄娋W(wǎng)能夠提供二個獨立電源的高層建筑，按規(guī)范已經(jīng)滿足了一、二級負荷的要求，原則上可不設(shè)柴油發(fā)電機組。但是，對于特別重要的高層建筑(如超高層建筑)，其內(nèi)部含有特別重要負荷，應(yīng)考慮一電源系統(tǒng)檢修或故障時，另一電源系統(tǒng)又發(fā)生故障的嚴重情況，此時一般應(yīng)設(shè)柴油發(fā)電機組做應(yīng)急電源。
�、趯τ诋�?shù)仉娋W(wǎng)只能提供一路電源、或取得第二電源有困難或不經(jīng)濟合理的高層建筑，應(yīng)設(shè)柴油發(fā)電機組提供第二電源。此時，柴油發(fā)電機組是作為備用電源使用，不僅僅是應(yīng)急用。
�、郯凑瘴覈糜物埖晷菢O標準，四星級及五星級賓館應(yīng)設(shè)自備發(fā)電系統(tǒng)。以上是設(shè)置柴油發(fā)電機組的基本原則。值得一提的是，在國內(nèi)外一些高層建筑中，即使市網(wǎng)供電相當可靠，可以滿足規(guī)范要求，但也都設(shè)置了自備應(yīng)急發(fā)電機組，以便當市網(wǎng)萬一中斷供電，一方面能保證停電期間消防用電的需要，同時也能使大廈的基本秩序得以維持。
二、機組型式選擇
1.起動方式
柴油機在起動時，必須依靠外力驅(qū)動曲軸旋轉(zhuǎn)，當達到一定轉(zhuǎn)速時，氣缸內(nèi)的空氣被壓縮到一定的壓力和溫度，使噴進氣缸的燃油開始燃燒，柴油機才開始正常地運轉(zhuǎn)起來。柴油機的起動方式有三種，①手搖起動，通過手搖裝置把柴油機起動起來；②電動起動,利用電動機作為動力，通過傳動機構(gòu)來驅(qū)動曲軸旋轉(zhuǎn)，從而使柴油機起動起來，電起動所用的電源為蓄電池，電壓一般為24V；③壓縮空氣起動，把壓縮空氣導(dǎo)入柴油機氣缸中，利用它的壓力來推動活塞，使柴油機曲軸旋轉(zhuǎn)，當達到一定轉(zhuǎn)速時停送空氣，而向燃燒室噴入燃油，便可把柴油機起動起來。當采用自動信號控制起動電動機或控制壓縮空氣閥，并對潤滑系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)采取措施后，便可實現(xiàn)機組自起動。
在高層建筑中宜采用電起動方式，避免采用壓縮空氣起動方式。一類高層建筑中一定要選擇帶自起動裝置的柴油發(fā)電機組，一旦市網(wǎng)供電中斷，必須在15秒內(nèi)供電(高規(guī)要求30秒)。二類高層建筑中有條件時，也宜采用帶自起動裝置的機組，有困難時也可采用手動起動裝置。
2.轉(zhuǎn)速
柴油發(fā)電機組按轉(zhuǎn)速分高、中、低三類。高速轉(zhuǎn)速≥1000轉(zhuǎn)/分；中速轉(zhuǎn)速在300～1000轉(zhuǎn)/分；低速轉(zhuǎn)速≤300轉(zhuǎn)/分。在高層建筑中應(yīng)選用轉(zhuǎn)速1000～1500轉(zhuǎn)/分的高速機組。此種機組具有體積小、重量輕、運行可靠等優(yōu)點。
3.冷卻方式
柴油機在運行中由于柴油的燃燒產(chǎn)生高溫，為保證柴油機受熱機件及增壓器外殼等部分不受高溫的影響，并保證各工作面的潤滑，就要在受熱部分進行冷卻。柴油機冷卻不良、機件溫度過高時，將會引起一些故障。柴油機機件也不能過度冷卻，機件溫度太低也會造成不良后果。由此可見，冷卻系統(tǒng)的功用是從各受熱機件傳走部分熱量，使機件保持正常的工作溫度。柴油機的冷卻方式有水冷和風冷兩種。水冷方式即用水冷卻氣缸，風冷方式即用風冷卻氣缸。水冷機組中一種為封閉式自循環(huán)水冷卻機組，它是由散熱水箱、水泵柴油機體的水冷腔，再返回到散熱水箱，而散熱水箱是利用機組上的風扇進行冷卻的，另一種為開式循環(huán)冷卻機組。在高層建筑中，一般情況下應(yīng)選擇閉式水循環(huán)冷卻的整體機組，此種機組所占面積和空間較小。
4.勵磁系統(tǒng)
勵磁系統(tǒng)是發(fā)電機的主要組成部分。勵磁系統(tǒng)調(diào)節(jié)的主要任務(wù)是維持電壓于一定水平、增加輸送功率和輸送距離、提高系統(tǒng)的動態(tài)穩(wěn)定性等。勵磁裝置有很多種，高層建筑中一般選擇無刷型自動勵磁裝置。采用此種勵磁方式的發(fā)電機組特點是：當與自動電壓調(diào)整裝置配套使用時，其靜電壓調(diào)整率可保證在±2.5%以內(nèi)，這種類型機組能適應(yīng)各種運行方式，易于實現(xiàn)機組自動化或?qū)Πl(fā)電機組的遙控。
三、機房設(shè)計
1.柴油發(fā)電機房的選址
考慮到柴油發(fā)電機組的進風、排風、排煙等情況，如果有條件時機房最好設(shè)在首層。但是，高層建筑造價昂貴，特別是首層通常用于對外營業(yè)，屬黃金地帶，因此機房一般都設(shè)在地下室。由于地下室出入不宜、自然通風條件不良，人機房設(shè)計帶來一系列不利因素，設(shè)計中要注意處理好。機房選址時應(yīng)注意以下幾點：
�、俨粦�(yīng)設(shè)在四周無外墻的房間，為熱風管道和排煙管道導(dǎo)出室外創(chuàng)造條件；②盡量避開建筑物的主入口、正立面等部位，以免排煙、排風對其造成影響；③注意噪音對環(huán)境的影響；④宜靠近建筑物的變電所，這樣便于接線，減少電能損耗，也便于運行管理。
2.通風
柴油發(fā)電機房的通風問題是機房設(shè)計中要特別注意解決的問題，特別是機房位于地下室時更要處理好，否則會直接影響柴油機發(fā)電機組的運行。機組的排風一般應(yīng)設(shè)熱風管道有組織地進行，不宜讓柴油機散熱器把熱量散在機房內(nèi)，再由排風機抽出。機房內(nèi)要有足夠的新風補充。柴油機在運行時，機房的換氣量應(yīng)等于或大于柴油機燃燒所需新風量與維持機房室溫所需新風量之和。維持室溫所需新風量由下式計算：
C=0.078PT
式中：?——需要的新風量((m3/s)
P——柴油機額定功率(kW)
T——機房溫升(℃)。
維持柴油機燃燒所需新風量可向機組廠家索取，若無資料時，可按每千瓦制動功率需要0.1m3/min算(柴油機制動功率按發(fā)電機主發(fā)電功率千瓦數(shù)的1.1倍配備)。柴油發(fā)電機房的通風一般采取排風設(shè)置熱風管道，進風為自然進風的方式。熱風管道與柴油機散熱器連在一起，其連接處用軟接頭，熱風管道應(yīng)平直，如果要轉(zhuǎn)彎，轉(zhuǎn)彎半徑盡量大而且內(nèi)部要平滑，出風口盡量靠近且正對散熱器熱風管理直接伸出管外有困難時可設(shè)管中導(dǎo)出。進風口與出風口宜分別布置在機組的兩端，以免形成氣流短路，影響散熱效果。機房的出風口、進風口的面積應(yīng)滿足下式要求：
S1≥1.5SS2≥1.8S
式中：S——柴油機散熱面積；
S1——出風口面積；
S2——進風口面積；
在寒冷地區(qū)應(yīng)注意進風口、排風口平時對機房溫度的影響，以免機房溫度過低影響機組的起動。風口與室外的連接處可設(shè)風門，平時處于關(guān)閉狀態(tài)，機組運行時能自動開啟。
3.排煙
排煙系統(tǒng)的作用是將氣缸里的廢氣排放到室外。排煙系統(tǒng)應(yīng)盡量減少背壓，因為廢氣阻力的增加將會導(dǎo)致柴油機出力的下降及溫升的增加。排煙管敷設(shè)方式常用的有二種：①水平架空敷設(shè)，優(yōu)點是轉(zhuǎn)彎少、阻力小，缺點是增加室內(nèi)散熱量，使機房溫度升高；②地溝內(nèi)敷設(shè)，優(yōu)點是室內(nèi)散熱量小，缺點是排煙管轉(zhuǎn)彎多，阻力相對較大。高層建筑中常用的是水平架空敷設(shè)。排煙管應(yīng)單獨引出，盡量減少彎頭。排煙溫度在350～550℃，為防止燙傷和減少輻射熱，排煙管宜進行保溫處理。排煙噪聲在機組總噪聲中屬最強烈的一種，應(yīng)設(shè)消音器以減少噪音。
4.基礎(chǔ)
基礎(chǔ)主要用于支撐柴油發(fā)電機組及底座的全部重量，底座位于基礎(chǔ)上，機組安裝在底座上，底座上一般都采取減震措施。
在高層建筑中一般采用高速柴油發(fā)電機組，當機組安裝在樓板上即不在最底層時，都注采用重混凝土基礎(chǔ)，以免基礎(chǔ)過重而增加樓板荷重，設(shè)計時需把機組荷栽提供給結(jié)構(gòu)專業(yè)。當機組位于建筑物底層時，應(yīng)按機組要求設(shè)置混凝土基礎(chǔ)。底角螺絲可預(yù)埋，也可以等機組到達后在用電鉆打孔安裝。
5.機房接地
柴油發(fā)電機房一般應(yīng)用三種接地：①工作接地：發(fā)電機中性點接地；②保護接地：電氣設(shè)備正常不帶電的金屬外殼接地；③防靜電接地：燃油系統(tǒng)的設(shè)備及管道接地。各種接地可與高層建筑的其它接地共用接地裝置，即采用聯(lián)合接地方式。
6.燃油的存放
機房內(nèi)需設(shè)置3～8小時的日用油箱，其容積可按下式計算：V=G.ν.A.t
式中：V——日用油箱容積((m3)；
G——柴油機燃油消耗量(kg/h)，由樣本查出；
V棗燃油重度(kg/m3)，輕柴油為810～860(kg/m3)；
ν—油箱充滿系數(shù)，一般取0.90；
V棗供油時間，一般取3～8小時。
當機房設(shè)在高層建筑內(nèi)時，日用油箱應(yīng)設(shè)專用房間，用防火墻與柴油發(fā)電機隔開。
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