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柴油发电机房的通风设计探讨摘要：介绍了民用建筑室内地下柴油发电机房的通风冷却方式，并给出了相应的通风量计算方法以及在通风设计时应该注意的事项。
关键词：柴油发电机通风冷却1.引言越来越多的民用建筑将柴油发电机组作为应急电源或备用电源，以此来保证其供电的可靠性。
柴油发电机自身的额定功率受到机房内的环境温度的影响，环境温度过高或过低都将引起额定功率的降低或设备发生故障。
因此，保持机房内适宜的环境以及为柴油发电机燃烧提供所需的空气是柴油发电机房通风的主要目的。
当机房处于地面以上时，其通风问题比较容易解决，但由于柴油发电机所产生的噪声对周围环境影响较大，加之城市用地寸土寸金，故机房多设于地下室，使通风问题变得相对复杂。
2．柴油发电机房的通风柴油发电机在一定的环境条件下才能发挥其额定功率。
若环境参数有所改变，会直接影响柴油发电机的功率。
柴油发电机的额定功率系指外界大气压力为100kPa，环境温度为20℃,空气相对湿度为50%的情况下,能以额定方式连续运行12h的功率（包括超负荷10%运行1h）。
为保证机组的正常运行，机房各房间的温度，湿度要求应符合表一所列的数值。
表一机房各房间温湿度要求柴油发电机房一般设平时通风和运行时通风两个系统。
平时通风风量一般包括排除机房内的潮气所需风量和储油间的事故通风量，机房内通风量一般按6次/h计算，储油间的平时通风量按不小于5次/h计算，事故通风量按12次/h 计算。
运行时通风系统通风量应能同时满足排除机组余热和排除有害气体的要求。
一般排除余热所需的风量要大于排除有害气体的风量。
2.1 排除有害气体通风量计算柴油发电机组运行时，由于设备性能和操作维护等原因，少量烟气会从柴油机和排烟管的缝隙泄漏出来，机油和柴油遇热会挥发，使机房内空气有害气体浓度不断增加。
一般排除有害气体的风量按柴油发电机通过机组不严密处溢出能使人中毒的CO和败脂醛计算，排毒所需风量可采用15～25m3/(h×kW)。
柴油发电机组发展趋势柴油发电机组是一种将柴油燃料转化为电力的设备，广泛应用于建筑工地、工业生产、农村电力供应和应急备用电源等领域。
随着社会的快速发展和对电力质量和可靠性要求的提高，柴油发电机组的发展也面临着新的趋势和挑战。
首先，环保和节能是柴油发电机组发展的主要趋势之一。
传统的柴油发电机组在工作过程中会产生大量的废气和废热，对环境造成污染。
因此，新一代柴油发电机组广泛采用了先进的排放处理技术，如颗粒捕集器和SCR催化剂，可有效减少废气排放。
同时，通过改进燃烧系统、增加余热回收装置等手段，能够提高发电机组的燃烧效率，降低燃油消耗，实现节能减排的目标。
其次，智能化和自动化是柴油发电机组发展的另一个趋势。
随着信息技术和自动控制技术的快速发展，柴油发电机组也在不断引入智能化和自动化的元素。
通过安装传感器、监控设备和远程控制系统，可以对柴油发电机组的运行状态进行实时监测和控制，提前预警故障，并进行远程维护和故障排除。
同时，智能化还可以实现柴油发电机组的自动启停和负载调节，以适应不同负载需求的变化，提高系统的稳定性和可靠性。
第三，绿色能源和新能源的发展也对柴油发电机组产生了影响。
随着可再生能源的快速发展和应用，如太阳能和风能等，柴油发电机组的市场需求逐渐受到压缩。
为了适应绿色能源和新能源的发展趋势，柴油发电机组正在不断改进和升级，引入混合能源系统。
通过与太阳能电池板或风力发电机等新能源设备的结合，可以实现能量的互补和协调运行，提高能源利用效率，减少对传统能源的依赖。
第四，高效可靠和持续稳定是柴油发电机组发展的关键目标。
对于柴油发电机组而言，其核心任务是提供稳定可靠的电力供应，特别是在紧急情况下的应急备用。
为了实现高效可靠和持续稳定，柴油发电机组在设计和制造上需要更加注重质量和性能的提升。
采用高效的发动机、可靠的发电机和稳定的控制系统，可以提高柴油发电机组的整体性能，保证其长时间、高负荷运行的工作要求。
综上所述，柴油发电机组在环保节能、智能化自动化、绿色能源和新能源应用、以及高效可靠持续稳定等方面都面临着新的发展趋势。
随着我国综合国力的增强，重要办公建筑的供电保障要求越来越高。
柴油发电机组经常作为应急或备用电源使用，柴油发电机组设计的合理性和安全性至关重要。
本论文以亚洲基础设施投资银行总部项目(简称“亚投行项目”)为例，总结了柴油发电机组在系统设计中的一些经验和想法。
希望通过本文的探讨，对电气设计师在柴发机组设计方面有所助益。
1项目概况亚投行项目位于中轴线西侧建筑序列的最北端;总建筑面积为389 972 m2，地上面积256 872m2，地下面积133 100m2。
地上16层，地下3层;建筑高度80m。
机动车停车位1 670辆。
本项目为一次性建设，分三期使用。
亚投行项目为一类高层办公建筑。
车库属于大型Ⅰ类汽车库;地下一层设置的数据机房为B级机房。
项目耐火等级为一级;结构类型为钢管混凝土框架－钢板墙核心筒结构，基础类型为桩筏基础。
2供配电系统设计2.1负荷等级本工程为一类高层办公建筑、超甲级写字楼、大型Ⅰ类汽车库。
根据供电方案，本工程为一级负荷用户。
具体负荷分级如下。
一级负荷中特别重要负荷:主要业务和计算机系统、电子信息设备机房、重要弱电机房用电(含空调用电);安防系统用电;值班照明、警卫照明;首层安检区用电、变配电室用电;办公区重要负荷;档案室用电、交易办公区用电、董事会会议室及行长办公区用电、V I P电梯;厨房冷库用电;地下一层B级数据机房及其精密空调设备用电;为数据机房和厨房冷库服务的冷却水等空调设备用电。
一级负荷:消防控制室、火灾自动报警及联动控制装置、火灾应急照明系统、防烟及排烟设施、自动灭火系统、消防水泵、消防电梯及其排水泵、电动的防火卷帘及门窗、阀门等消防用电;走道照明;客梯用电;排污泵、生活水泵用电;副行长/首席顾问办公区。
二级负荷:货梯、自动扶梯、换热泵房、擦窗机、中水泵房用电。
三级负荷:除一、二级负荷以外的其他负荷。
2.2各级负荷供电方式一级负荷中的特别重要负荷:采用双重电源供电，在最末一级配电装置处自动切换;采用柴油发电机组作为备用电源，根据设备允许中断供电时间的要求设置U P S保证供电连续性。
柴油发电机组安全隐患由于现在通信行业用的柴油发电机组后端负载未达到满负荷运载，甚至大部分低于半载运行，属于大马拉小车现象，这样平时不易及时发现问题和处理问题。
在应急情况下，市电停后，柴油发电机组必须马上向后端负载提供用电，虽然通信设备都有蓄电池和UPS等后备电源，但这都属于短时间供电设备，所以柴油发电机组就成为了通信后备电源的最后一道保障，一旦柴油发电机组的带载能力和各项电特性指标不符合通信用电要求，将无法正常供电，就会导致通讯中断，这种事故时有发生，全国各地都有，我们可以把产生这种事故的原因分析一下，以便提出有效的解决方案。
根据我们在通信行业后备电源的长期调查研究，总结以下几点需要特别引起重视：一、柴油发电机组竣工后的验收由于没有专门的仪器进行加载试机，因此无法检测工程竣工后输出额定功率及带载能力能否达到设计要求，直接影响工程验收;有的机组房加装降噪设备后环境噪声虽然减小了，但对机组输出功率却存在一定影响，无法检测究竟损失了多少机组输出功率，降噪工程质量按原设计是否满足合同要求以及保证机组的合理损耗功率是多少。
如何延长发电机的使用寿命，让发电机发挥最大的能量，柴油发电机组的前期安装十分重要，以下是安装注意事项：1、安装地点需通风良好，发电机端应有足够的进风口，柴机组端应有良好的出风口。
出风口面积应大于水箱面积1.5倍以上;进风口不畅或不符合要求，进入汽缸的空气较少，这样就会造成气缸内的燃料不充分，产生积碳，影响柴油发电机组的带载能力;同样排气管不符合要求，机房内空气含氧量降低，也会造成气缸内的燃料不充分，产生积碳，影响柴油发电机组的带载能力。
2、安装地的周围应保持清洁，避免在附近放置能产生酸性、碱性等腐蚀性气体和蒸汽的物品。
有条件的应配置灭火装置。
3、在室内使用，必须将排烟管道通导室外，管径必须消音器的出烟管直径，所接之管路的弯头不宜超过3个，以保证排烟畅通，并应将管子向下倾斜5-10度，避免雨水注入;若排气管时垂直向上安装的，则必须加装防雨罩。
柴油发电机的应用研究作者：仝真来源：《科技资讯》2012年第32期摘要：柴油发电机组其中两个重要组成部分分别是主、备用电源。
目前，随着电力工业的逐步发展壮大，在各个企业中应用非常广泛。
本文简要介绍了柴油发电机的工作原理和常见的故障，以及维护保养的部分内容。
关键词：柴油发电机故障工作原理及维护保养中图分类号：TP393.11 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2012）11（b）-0031-02现代社会处处需要用电，电能变得越来越不可缺少。
发电机可以将其他形式的能转变为电能，驱动其工作的主要有汽轮机、柴油机、水轮机和其他一些动力机械，将气流、水流、燃料燃烧产生的能量转换成机械能传递至发电机，然后再由发电机将其转为电能。
1 发电机工作原理1.1 柴油发电机的结构柴油发电机由发电机和柴油机构成，由柴油机产生动力带动发电机继而发电。
一普通的柴油发电机组主要由三部分组成：发电机、柴油机和控制系统，发电机及柴油机主要有两种连接方式，一种是刚性连接，用螺栓将柴油机飞轮盘和发电机钢性连接片连接组成；另一种是柔性连接，用连轴器将两部分连接，如今，市场上的柴油发电机使用前者的要多一些。
发电机、柴油机连接好之后装在一个底架上，之后配上各种保护性传感器把柴油机的状态告诉操作员，并且由这些传感器设定某个上限值，在达到或超过此限定值时，控制系统就会发出警告，若操作员未采取措施，控制系统会自动停掉机组保证安全。
传感器起接收及反馈信息的作用，控制系统起显示数据及执行保护功能，控制屏通过电线与传感器和发电机连接起来，显示电参数及运行参数，一般情况下控制屏安装在发电机上即背包式控制屏，分体式控制屏是独立的一个屏放置于操作室内。
1.2 柴油发电机工作过程四行程单缸柴油机的基本工作过程：通过动力使柴油发电机曲轴转动，继而使活塞在封闭气缸中作往复运动来启动柴油机。
活塞完成四个冲程分别是进气、压缩、工作和排气冲程。
第一冲程是进气冲程，在曲轴的带动下，活塞由上止点移至下止点，此时排气门关闭，进气门打开，由于气缸内容积的增大，外界大气压高于气缸内的压力，在气缸内外压力差下，外界的空气通过进气门进入气缸中，由于进气系统存在阻力，进入气缸的空气压力低于大气压，温度要高于外界大气温度。
柴油发电机组节能探讨
由于目前国际原油价格上涨导致柴油机价格居高不下，在很大程度上加大了企业的运营成本，作为机械的主要动力设备，柴油机电机却普遍存在出力不足，远远达不到设备铭牌出力，导致生产负荷开工不足，相对增加了单位运营油耗。
究其根本原因，很重要的一个方面就是对柴油发电机侧的无功功率补偿认识不足形成的，未能有效且合理地进行柴油发电机侧的无功功率补偿来挖掘柴油发电机的发电潜力。
1、柴油发电机的基本工作原理
柴油发电机组由柴油机，三相交流同步发电机，控制线（屏），散热水箱，联轴器，燃油箱，消声器及公共底座等组件组成，属交流供电设备的一种类型，是一种小型独立的发电设备，以内燃机作动力，驱动同步交流发电机而发电，简而言之，就是柴油机驱动发电机运行。
2、柴油发电机的基本容量
柴油发电机的基本容量主要取决于柴油机驱动原动力、匹配发电机的容量和工作负载特性等，本文将重点关注用电系统的无功损耗和供电功率因素对发电设备输出功率的影响。
因为当柴油发电机配备后其基本柴油机驱动原动力的大小和发电机的容量就不能发生改变，从根本上讲发电机的视在功率就决定了，在理论上达到了设备铭牌的视在功率KV A。
在一定程度上就由企业电网内的工作负载来影响柴
油发电机的实际出力大小。
3、有功功率、无功功率和视在功率之间有如下关系：
S2=P2+Q2
图1 功率三角形
式中S——视在功率，VA；
P——有功功率，KW；
Q——有功功率，Kvar。
功率因素cosΦ=P/S
从功率三角形可以看出，在一定的有功功率下，用电设备的功率因素越小，则所需要的视在功率也越大。
同时，要求的供电容量也越大。
这样不仅降低设备利用率，也将增加线路损耗等。
反之在一定的视在功率下，用电设备的功率因素越小，则能利用的有功功率越少。
所以对用户而言，必须有效地提高功率因素，才能提高经济运行效益。
4、负荷特点
结合电气系统实际情况，按负荷性质与功率因素的对应变化关系来分，基本上可分三类：
4.1一般负荷
其特点是工作周期长，负荷变化缓慢或不大，且功率因素随负荷的增加而有所提高；或功率因素随负荷的增加而又所下降等。
如：照明系统、电加热器、电气控制系统等。
4.2周期性变化负荷
其特点是有一定的工作周期，负荷发生周期性变化但功率因素仍能随着负荷的增加而相应提高或降低。
5、用无功补偿来挖掘柴油发电机的发电潜力
首先在柴油发电机构成的电器系统中，由于绝大多数负荷为鼠笼式感应电动机，其阻抗特性为电感性负荷，由此产生的无功电流的存在必然就会加重柴油发电机的负荷，产生一定的损耗，极大地影响电器系统的经济性。
其次在电器系统中，各种负载在各不相同的时间段投入的负载也不相等，特别是存在相当大的感性负载的波动负载，如：压缩机电机、冷却水风机电机等较大功率电机的启动停止作业等，必然导致电气系统电压矢量的波动变化，也极大的影响柴油机的处理大小，在一定范围内表现出柴油机过载故障，如：水温升高等。
我们知道由于受到电抗的作用，发电机发出的交流电流与交流电压相位角不再为零，即发电机发出的电能不能完全被用电设备吸收，只有一部分被吸收出来。
当功率因素过低时，发电设备送出的有功功率会明显减小，而输出的无功功率的比例明显增大，使柴油机的发电潜力得不到充分利用，不仅造成电能巨大浪费，而且会影响用电器的正常工作。
具体分析为：
（1）在设备容量（S视在功率）不变的条件下，由于提高了功率因数可以少送无功功率，因此可以多送有功功率。
可多送的有功功
率ΔP计算如下：
ΔP=P1－P2=S(Cosφ1－Cosφ2)=SΔCosφ
即：有功功率的提升与功率因素的提高是正比关系。
（2）如需要的有功不变，则由于需要的无功减少，因此所需要的供电设备容量也相应的减少ΔS计算如下：
ΔS=S1－S2=P( 1/Cosφ1－1/ Cosφ2)
可以减少供电设备容量占原容量百分比为ΔS / S计算如下：ΔS / S=（Cosφ1－Cosφ2）/ Cosφ1=(1－Cosφ2 / Cosφ1 ) 考虑到柴油发电机的容量为66.9Kw，而用电设备总功率为（7.5*6+0.9*8+0.45*8）=55.8Kw,平均功率因素为0.83，则需要视在功率为55.8/0.83=67.23Kva
若在发动机端并入一台20Kvar的无功补偿器，则需要的视在功率为S2=P2+(Q－Q1)2从而求的S=58.48Kva，为原柴油机容量的86.98%。
按照单位柴油机油耗量237克/千瓦小时计算，每小时可以节约柴油31克，占单位柴油消耗量的13.02%。
（3）由计算可以知道，按照无功补偿设备，可以使发电机多发有功功率。
系统采取无功补偿后使无功负荷降低，发动机就可以少发无功，多发有功，充分提高设备效率。
不过应该注意的是，在安装自动和手动功率因素补偿设备时不要出现超前功率因素补偿，否则对于发动机的运行经济性影响很大。
（4）无功补偿的经济可行性
由于用电设备的特点，绝大多数为感性负载的设备，考虑企业的
发电成本，建议尽量并接入无功补偿设备，随着负荷变化而适时进行无功补偿，形成事实上的发电侧的简易无功补偿模式，这在理论上是可行的，但在机报车在实际运营过程中，存在着一些特殊情况，比如：需要一次性的设备加装改造投资，而且在具体的安装方案方面，还需要进行一些有益的探索和尝试等等。
但不可否认的是，在能源日益紧张的国际环境下，无功补偿的实现和应用，将大大改善现有设备的利用状况，提高设备的改造效率，延长设备的使用寿命，从而给企业带来可观的经济效益。
荣昌有限责任公司进口设备修理厂
陈德修
2011年6月7日。
