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          康明斯發電機組避免局部通風不良影響散熱

          文章出處:杭州康明斯發電機 人氣:發表時間:2020-08-10

            2020年8月10日康明斯柴油發電機組將渦輪增壓空氣管理與排放后處理整合為單緊耦合系統,并搭載新型旋轉渦輪控制(RTC)技術。靜音箱式柴油機發電機組設計成套與匹配靜音箱式柴油機發電機組以其可移動性、安裝方便適用于柴油發電機野外發電工程.有利于充分利用較偏遠區域的油田伴生氣、煉化尾氣及煤層氣等資源。本文針對設計過程中遇到的重量大、重心高、低頻隔振、散熱通風、高集成等問題,通過已完成設計匹配并經實際運行驗證的靜音箱式柴油機發電機組進行逐一闡述所采取的解決方案。

            柴油發電機發電機組;靜音箱;重心;隔振;通風引 言隨著人們對認知的提高以及對供電能源需求的增加。偏遠區域的油田伴生氣、煉化尾氣、煤層氣等清潔能源的利用問題日漸迫切,使用內燃式發電機組可將該類能源轉換成高品質電能,同時還降低了因直接排放造成的污染問題。靜音箱式柴油機發電機組以其布置靈活、施工周期短、占地面積小、土建工程量少、安裝移機方便、靜音降噪、全密閉安全運行、高度集成化等特性,能夠更好的應用于該領域目前,油田伴生氣因其組分較復雜,含有大量的C 、H化合物可燃組分,柴油發電機熱值高、抗爆性差,同時還含有一定量的H,s腐蝕性物質,國內外大功率機組應用較少。本文針對某公司禮德動力700kW靜音箱式油田伴生氣發電機組設計開發過程中遇到的一系列問題及所采取的解決方案進行闡述。

            箱體及內部設備整體運輸≤6001.2 油田伴生氣柴油機(杭州康明斯)主要技術參數表3 油田伴生氣引擎主要技術參數式樣直列、四沖程、自然吸氣、火花塞點火、開式燃燒室引擎型號汽缸數汽缸直徑/活塞行程/ram壓縮比額定轉影(r/min)

          康明斯發電機組避免局部通風不良影響散熱

            額定功率/kW額定負荷熱耗率/(MJ/排氣溫度/~C發火順序冷卻方法起動方法/T一28300/38011:16o0770≤ 10.5≤600強制閉式循環水冷壓縮空氣2 箱式機組設計成套主要問題診斷以某公司禮德動力油田伴生氣柴油機發電機組為設計對象,該型機組柴油機為直列式,具有缸徑大、行程長、RPM低等特點,對熱值高、抗爆性差的柴油機具有良好的適應性,但在進行靜音箱式成套設計時仍面臨諸多問題2.1 機組重量大油田伴生氣發電機組分柴油機(杭州康明斯)、發電機、公共底架等部分組分,機組本體自重約20500kg。較大且重量分布集中,要求靜音箱箱體有足夠的結構強度,且能夠承受機組運行時的沖擊。

            2.2 機組重心高機組用柴油機為直列、正置式,活塞行程長.柴油機(杭州康明斯)占總體比重大,導致機組的重心較高。常規配置時.機組重心距離公共底架下底面為1218mm,在箱式機組選用柔性減震后,容易造成機組上部振幅被放大,易對設備及周邊連接管造成損壞。

            2.3 低頻隔振機組RPM為600r/min,固有頻率為10Hz,主用橡膠類隔振器的頻率帶為7~14Hz。因此,在設備選型時需要綜合考慮隔振器固有頻率、高度、安裝方法等因素.在隔振器安裝后能夠盡量降低機組重心高度,在便于機組水平調整的同時,確保隔振器不會同機組共振2.4 散熱通風根據初步的設計,箱式機組發電機組室空間為長)x2800ram(寬)x2910mm(高),在發電機組運轉過程中機組的輻射熱約占總輸入熱量的3%。在箱體散熱通風設計時.在滿足機組運轉通風散熱的前提下,需同時考慮機組運轉中空氣的消耗、以及緊急情況下的強制通風要求.因此箱式機組通風設備與通風導流設施的匹配設計需要多方面因素綜合考慮。2.5 高集成該型箱式發電機組箱內需要安裝發電機組本體、潤滑油箱、機旁控制柜、余熱循環泵、通風裝置、柴油機進氣控制閥組、柴油機泄漏報警裝置以及照明、消防等設備。箱頂需安裝多級風冷散熱器、煙氣余熱回收裝置、消聲器等設備。設備安裝完成后,要求箱內設備能夠與箱體整體調運,在箱內預留火花塞更換空間:箱頂設備便于拆裝,且要求在箱頂預留汽缸蓋、活塞吊裝用的可拆卸式蓋板因為箱式機組設計的集成化要求較高,需要充分考慮人體工程學要求,確保箱體內部具有足夠的檢修使用空問。3 設計方案及成套、匹配3。1 機組降重心現有小功率箱式發電機組是將發電機組安裝在公共底座上,然后再整體安裝于準則集裝箱內。公共底座結構復雜、重量較大、制造成本高,大功率發電機組因尺寸原因無法選用此結構形式。在引擎、發電機重心無法改變的情況下,必須重新設計公共底座的結構實現降低機組重心目的。常規配置的禮德動力發電機組用公共底座為內置潤滑油箱,本次設計將潤滑油箱改為外置,更改內燃機與動力裝置 2017年8月設計后高度降低260mm。通過重新設計公共底座與減振器之間的安裝結構,實現降低高度120mm。在重新設計公共底座結構后.實現了機組重心整體降低380mm。原安裝方法與重新設計后公共底座高度對比如圖1、圖2所示。卜橡膠隔振器.2一常規公共底座圖1 常規用公共底座與隔振器安裝高度1一橡膠隔振器,2一重新設計公共底座圖2 重新設計后公共底座與隔振器安裝高度3.2 隔振匹配隔振設備目前應用比較廣泛的有彈簧隔振器、橡膠隔振器和橡膠隔振墊三類。實際應用過程中各自優缺點,見表4。表4 隔振設備優缺點對比根據重新設計后的機組參數及對比隔振器優缺點,本文選用橡膠隔振器,機組布置見圖3,設備匹配參數見表5、表6。經校核計算,在機組額定RPM600r/min時,基頻為10Hz。機組安裝14件隔振器,隔振系統垂直方向的固有頻率小于機組的基頻,隔振系統橫搖的固有頻率小于機組不平衡輸出扭矩的主諧次頻率,從隔振系統固有頻率和機組激勵特性的角度來看.選用該種隔振器后。機組的擾動力不會與隔振系統的固有頻率發生強烈共振。常規機房式機組安裝方法為調整墊鐵,僅起到調整水平作用,機組振動沖擊全部傳遞給設備基礎,本次匹配的該型隔振設備,可吸收緩沖絕大部分振動沖擊.實際應用及檢測隔振效果能夠達到92%,隔振效果見圖4。禮德動力靜音箱式柴油發電機發電機組設計成套與匹配3.3 箱內通風匹配根據油田伴生氣組分參數及機組的燃燒特性,機組滿負荷運行時所需空氣耗量為2575m /h。機組輻射熱量約為61kW/h,在高溫40℃條件下,如要箱內溫度50~C,所需散熱通風量約為18600m /h。按關柴油機發電設計規范,封閉結構的發電機房每小時通風量宜不小于機房室內容積的50倍,經計算通風量為~4800m /h。綜合考慮,箱內通風設備選配兩臺功率為3kW/h、流量為13000~17000m /h防爆軸流風機,在高溫天氣,兩臺軸流風機全開的情況下,可完全滿足控制箱內溫度50℃ 要求。兩臺風機能夠控制.且箱內設置溫度傳感器,能夠自動根據設定溫度聯動控制風機數量。隔聲與通風散熱是一對矛盾。發電機組的通風散熱口可以傳出噪聲,影響降噪。通風散熱主用風扇和百葉窗.風扇的可靠性影響電站的可靠性[2]。

            通風設計時,在進風口處設置導流板,實現箱內通風上下分布均勻,康明斯柴油機配件避免局部通風不良影響散熱。3.4 靜音箱匹配靜音箱底座選用20#工字鋼制作,沿機組軸線方向設置兩條加強縱梁,提高機組強度。柴油機發電機組的運行噪聲從產生的原因和部位上來分,主要包括以下幾部分:a)排煙噪聲;b)機械噪聲;c)燃燒噪聲;d)冷卻風扇和排風噪聲;e)進風噪聲;f)發電機噪聲。針對箱內設備噪聲,靜音箱箱體設計時,選用10#方鋼制作箱體框架,箱體墻壁內填充耐高溫吸音材料,配套進排風消聲組合及低噪聲軸流風機,通過箱體消聲降噪設計,箱體外1米處噪聲值不超過75Db(A)。靜音箱體頂蓋可整體拆卸,方便發電機組整體吊裝,同時,頂蓋為便于檢修汽缸蓋和活塞,設計有可拆卸式蓋板。4 箱式機組整體布置方案靜音箱內安裝有發電機組、外置潤滑油箱、潤滑油板式換熱器、機旁控制柜、余熱循環泵以及柴油發電機泄露報警等設備、管,總重量約41t,可實現箱內設備整體吊運。箱頂安裝有風冷散熱器、余熱回收裝置、消聲器、護欄、爬梯等,該部分設備在公司內完成管對接后拆除,運輸至使用現場后再進行整體組裝。箱式機組整體布置方案見圖5。1一靜音箱本體,2一多級風冷散熱器,3一橡膠隔振器,4一柴油機發電機組,5一機旁控制柜,6一余熱回收裝置,7一護欄、爬梯圖5 箱式機組整體布置方案該種布置方案,一方面提高了設備的集成度,有效降低現場安裝工程量,縮短施工時間,降低設備對現場條件要求:另一方面,能夠降低設備長距離運輸可能遇到的超高、超重負擔。5 結論箱式柴油發電機發電機組具有結構緊湊,技術領先、方便等特點,且實現機組的集成模塊化。首套機組已交付中石化某油田使用,輸出供電并入油田電網 煙氣余熱生產熱水用于原油輔助加熱 取得了良好效益。該機組的設計成套與匹配完成,不僅拓展了型靜音箱式柴油機發電機組的覆蓋范圍,也適應國家的相關產業政策.同時也有利于加強柴油發電機資源的利用.為作出了貢獻:以上列舉的各項問題及解決方案,也能夠作為行業內的參考依據。

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