摘要: 本文介紹了靜音集裝箱式柴油發(fā)電機房的設(shè)計過程，對集裝箱式機房結(jié)構(gòu)進行了詳細的介紹與分析: 利用“PRO/MECHANICA Structure 結(jié)構(gòu)分析模塊”對機房結(jié)構(gòu)強度進行了校核，并介紹了機房通風(fēng)、降噪方案，通過計算對上述方案進行了校驗。通過以上分析及計算，論證了該靜音機房結(jié)構(gòu)的正確性、合理性。

引 言

隨著我國分布式柴油發(fā)電產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，集裝箱式靜音型柴油發(fā)電機( 又稱可移動電站) 以其“土建施工量少、建站周期短、高度集成化( 節(jié)省土地) 、節(jié)水節(jié)能( 配套臥式多風(fēng)扇水箱) 、可靈活調(diào)整電站容量、噪聲低”等優(yōu)點，完全滿足“交鑰匙工程”要求，受到了越來越多用戶的青睞。為此，集團公司開發(fā)設(shè)計了集裝箱式靜音靜音發(fā)電機組。

集裝箱式靜音靜音發(fā)電機組外形尺寸圖如圖 1 所示。

整個靜音發(fā)電機組由靜音機房、低噪音箱式柴油發(fā)電機兩部分構(gòu)成，靜音機房分為發(fā)電機房、近機監(jiān)控室兩部分，靜音發(fā)電機組安置在機房左側(cè)發(fā)電機房內(nèi)，并將與其配套的臥式多風(fēng)扇水箱及進排氣管系等安置在機房頂上，靜音發(fā)電機組集成化程度較高。

機房參照標(biāo)準(zhǔn)集裝箱結(jié)構(gòu)進行設(shè)計，機房框架選用多種型鋼，結(jié)合機房內(nèi)低噪音箱式柴油發(fā)電機尺寸，并考慮必要的操作維護空間，機房外形尺寸確定為: L × B × H =8000 ×3000 ×2900。機房吊裝方式與標(biāo)準(zhǔn)集裝箱相同，為帶靜音發(fā)電機組整體四角頂部吊裝。

1 機房整體吊裝時結(jié)構(gòu)強度校核

機房吊裝方式采用標(biāo)準(zhǔn)集裝箱吊裝方式中的頂部四角吊裝，吊裝示意圖如圖 3 所示。

因機房采用頂部四角整體吊裝( 含低噪音箱式柴油發(fā)電機) ，柴油發(fā)電機的重心偏左，右側(cè)頂點的作用力臂最大，變形也就最大，由于頂點位置三根梁是焊接在一起的，大變形可能引起應(yīng)力比較大，此處容易變形斷裂; 同理，右側(cè)的 H 型鋼橫撐上的彎曲變形也比較大，相應(yīng)的應(yīng)力較大，容易變形斷裂。故需對吊裝時機房總體結(jié)構(gòu)強度進行校核。而上述兩處將作為分析的重點考察部位。

1． 2 施加約束和載荷施加約束和載荷后模型如圖 5 所示。

低噪音箱式柴油發(fā)電機總質(zhì)量為 12500kg，機房總質(zhì)量為 5500 kg，故機房吊裝時承重總質(zhì)量為: 18000 kg。靜音發(fā)電機組吊裝時鋼絲繩與機房頂面夾角設(shè)為 60°，則根據(jù)計算可以得出機房頂部四頂點受力絕對值為( 以機房長度方向由圖 6 可 以 看 出: 吊 裝 時，最 大 應(yīng) 力 值 為 208． 6MPa，危險部位出現(xiàn)在 1、2、3 三根梁上，此處我們分別提取該三根梁的應(yīng)力曲線圖。

最大應(yīng)力值出現(xiàn)在梁 1 上，即最大應(yīng)力點出現(xiàn)在機房底盤最右側(cè)兩個減震座右側(cè)的 H 型鋼橫撐上，大小為 208． 6MPa，小于 Q235A 材料的屈服極限，表明本機房結(jié)構(gòu)強度滿足吊裝要求。

發(fā)電

排煙

高溫水

低溫水

其它

33%

32%

16%

9%

10%

以 600kW 柴油發(fā)電機計算，通過機身向機房

內(nèi)散熱功率:

P = ( 600 /33% ) 10% =182kW。

2． 2 機房內(nèi)換風(fēng)量計算假設(shè)機房內(nèi)允許的溫升為△t = 10℃，則根據(jù)公

式: Q = c·m·△t 上式中: Q 為每小時靜音發(fā)電機組向機房內(nèi)的散熱量; c 為 1 標(biāo)準(zhǔn) 大 氣 壓 下，0 ～ 50℃ 干 空 氣 的 定 壓 比 熱 容:

1． 005kJ/( kg·℃) ; m 為流過機房內(nèi)的空氣質(zhì)量流量( kg/s) ; 將以上數(shù)據(jù)代入上式，可得:

m = Q/( c·△t)

=182 kW·s/［10℃ ×1． 005kJ/( kg·℃) ］

=18． 1 kg/s

每小時空氣質(zhì)量流量為:

M =18． 1 ×3600 =65160kg/h

每小時空氣體積流量為:

Q = M/ρ =65160 /1． 293 =50394N·m3 /h。

2． 3 進出口流通面積計算根據(jù)經(jīng)驗，機房通風(fēng)進風(fēng)口流速≤10m/s，所以進風(fēng)口流通面積

A1 = ( 50394 /10) /3600 =1． 4m2;

根據(jù)經(jīng)驗，機房通風(fēng)出風(fēng)口流速≤5m/s，所以出風(fēng)口流通面積A2 = ( 50394 /5) /3600 =2． 8m2

每個機房共設(shè)置兩個軸流風(fēng)機給機房內(nèi)強制換風(fēng)，并通過變頻器根據(jù)機房內(nèi)溫度控制通風(fēng)量，進而保證機房內(nèi)溫度不致過高。軸流風(fēng)機嵌入進風(fēng)導(dǎo)流罩內(nèi)，風(fēng)機前設(shè)置布袋初效過濾器( 凈化機房內(nèi)進氣) 及阻性片式消聲器( 降低進風(fēng)口噪聲向外傳播) ，出風(fēng)口處設(shè)阻性片式消聲器。另外，機房內(nèi)的增壓器廢氣蝸殼及排氣管組等高溫件采用隔熱材料包覆，減少其向機房內(nèi)的散熱。

2． 5． 1 風(fēng)機

選擇型號為“900FZL － C7P35LS6BZQ 型”軸流風(fēng)機，風(fēng)機相關(guān)參數(shù): 功率: 3． 88kW( 380V/AC) ; 額定風(fēng)量: 25400 N·m3 /h; 靜壓為 180Pa; 噪聲≤79dB

( A) 。風(fēng)機共兩個，故總通風(fēng)量 Q通風(fēng) = 25400 × 2 =

50800 N·m3 /h，滿足設(shè)計要求。

2． 5． 2 布袋除塵器( 共 8 個，每個進風(fēng)導(dǎo)流罩內(nèi)設(shè)

4 個)

通風(fēng)量為 7100N·m3 /h，風(fēng)阻為 30 Pa。

2． 5． 3 阻性片式消聲器( 進排風(fēng)口均設(shè)阻性片式消聲器)

消聲量為: 30 dB( A) ，進風(fēng)口阻性片式消聲器阻力損失 30 Pa，排風(fēng)口阻性片式消聲器阻力損失

50 Pa。

2． 5． 4 風(fēng)機靜壓校核

布袋除塵器風(fēng)阻 + 進風(fēng)口阻性片式消聲器風(fēng)阻 + 出風(fēng)口阻性片式消聲器風(fēng)阻 = 30 Pa + 30Pa + 50 Pa =110 Pa ＜ 180Pa( 風(fēng)機靜壓) 。故風(fēng)機靜壓有一定的裕量，可以用來克服當(dāng)布袋除塵過濾器臟堵時增加的進風(fēng)阻力，保證極限情況下( 環(huán)境溫度 40℃ 時，機房內(nèi)溫度小于 50℃) 機房內(nèi)通風(fēng)量。

本機房作為靜音機房，要求靜音發(fā)電機組封閉運行，并要求靜音發(fā)電機組運行時，機房外噪聲能達到Ⅱ類噪聲要求，即機房外 10m 處噪聲: 白天≤75dB( A) ，夜間≤65dB ( A) 。靜音發(fā)電機組密閉運行時，噪聲對外傳遞的路徑主要是進排風(fēng)通道、機房門等，必須從這些地方著手降

噪［3］。

( 1) 機房內(nèi)壁及頂面布置波峰消聲棉，并外覆金屬穿孔板，設(shè)計消聲量為: 10dB( A) ;

( 2) 進排風(fēng)口設(shè)置阻性片式消聲器，設(shè)計消聲

通過以上分析、計算，最終證明:

( 1) 機房結(jié)構(gòu)能夠滿足集裝箱式整體吊裝要求。

( 2) 密閉運行時機房內(nèi)溫度相對環(huán)境溫升≤

10℃。

( 3) 機房外噪聲滿足Ⅱ類噪聲要求，即機房外

10m 處噪聲: 白天≤75dB( A) ，夜間≤65dB( A) 。

總之，該機房總體上達到了集裝箱式發(fā)電機房可整體移動、密閉運行、低噪聲的設(shè)計要求，填補了集團公司在集裝箱式靜音型柴油發(fā)電機領(lǐng)域的空白，市場前景良好。

量為: 25 dB( A) ;

( 3) 機房門與門框間加密封條，保證密封，最大限度減少機房門處噪聲泄漏;

( 4) 低噪音箱式柴油發(fā)電機底盤與機房底盤間加橡膠減震座，減震降噪。

靜音發(fā)電機組密閉運行時，機房內(nèi)噪聲為 110dB( A) ，加裝消聲棉及阻性片式消聲器后，經(jīng)計算，機房進出風(fēng)口處噪聲可控制到≤75dB( A) 。機房外 10m 處噪聲比進出風(fēng)口處噪聲顯然要小，故上述降噪措施能夠滿足設(shè)計要求。