摘要：柴油发电机组设计与安装是购买设备的重要规划事项，应遵循现行国家建筑标准设计图集15D202-2的规定，发电机房应靠近重要负荷或配变电站，可设置在建筑物一层、地下一层或地下二层，不得设置在地下三层以下或底层。同时发电机房的位置应尽量远离居民区，以减少机组噪声及排放对居民的影响。机房应尽量在开阔场地上修建，以利于机组及附件的进出和通风散热。机房的空间应充分考虑机组及附件的体积，保证机组和附件有足够的安装空间和散热空间。本文围绕发电机房基本要求、机房基础设计与安装两大方面，系统阐述隔声、通风散热、设备隔振、照明配置、机房防尘五项基本要求，以及柴油发电机组基础、机房通风系统、发动机冷却系统、排烟系统、燃油系统五个关键设计环节的技术规范与计算方法，为柴油发电机组的规范化安装提供技术参考。
一、发电机房基本要求
发电机房设计和安装时，必须达到这些要求。
1. 机房隔声
（1）隔声基本要求。发电机房外的噪声应符合国内任何规范的限制，机房内除地面外的五处壁面可作吸声处理。
（2）噪声治理的基本思路。噪声治理方法主要有两种，一种是降低声源噪声；另一种是控制噪声传播途径，发电机房噪声治理主要是在传播途径上做文章，降低声源噪声主要由生产厂家实现的。控制噪声传播途径的核心是利用声波在传播中自然衰减作用去缩小噪声的污染面。
（3）具体措施。具体措施有以下几种：吸声处理、隔声处理、改变传播方向等。在实际工程中有时用其一种，有时三种手段并用，如对进机房进排风口进行吸声、隔声处理；排烟口改变噪声传播方向；墙面及吊顶进行吸声处理等。
2. 通风散热
（1）进排风平衡要求。进风和排风达到平衡，使通风散热效果明显。
（2）通风的重要性。通风是发电机房建设很重要的内容。通风不良，会直接影响发动机的燃烧和机房温升，降低发动机输出功率。
（3）通风不足的后果。由于机房狭小，进排风口面积不足，将导致机房散热不良，柴油发电机将无法给出额定功率。
3. 设备隔振
（1）振动的危害。振动的产生会使柴油发电机组的技术性能和使用寿命下降，传输到地面的振动也会影响到其它的设备和一起，甚至是建筑物本身，使各部分零部件性能变差，甚至遭到破坏。
（2）减小起振力。减小起振力，如发电机组旋转部分的平衡，应尽量减小往复质量惯性的不平衡力及力偶。即便如此，对其余振动也要安装防振装置，以便衰减起振力的传输。
（3）隔振器隔振。通常是采用隔振器隔振，将柴油发电机组运行中产生的振动隔绝起来。用此种方法防振效果较明显，因而采用较多。
4. 合理配置照明系统
（1）照明的基本要求。若发电机房采光及照明不够理想，整个机房亮度不够，不利于工作人员检修机组，因此对发电机房采光照明也应提出要求。
（2）采光窗的隔声要求。如果机房进行了降噪处理，采光窗必须使用隔声采光窗，防止噪声传出。
（3）照明灯的配置。如果机房进行了通风防尘处理，进排风使用百叶窗，机房内亮度不够，还须增设采光窗。机房必须安装照明灯，最好使用防爆灯泡。不管采光还是照明，都要保证机房有足够的亮度。
5. 机房防尘
（1）防尘与通风的矛盾。机房防尘不好，也会对设备产生危害，它和通风是相互矛盾的。
（2）防尘处理办法。处理办法是将油机房进排风窗改成防雨防尘百叶窗。在原来玻璃窗的位置，加装内、外两层百叶窗，在两层百叶窗的空腔部分进行防尘处理，安装铝合金过滤网，防尘尼龙网，既能防止小动物进入，又能遮拦灰尘。
（3）进排风的优化处理。若条件允许，机房内的进排风部分还可做些处理，如在机组排风处增加排风导流罩，在进风百叶窗处加装进风通道。这样既能保证机房通风，又能杜绝灰尘杂物进入，还能起到一些降噪的作用。
二、发电机房的设计与安装
1. 柴油发电机组基础
（1）基座设计原则。基座必须能支撑机组全部湿重（含附属设备和机带液体），保持发动机、发电机与附属设备间的安装位置，并隔离振动对周围结构的影响。
（2）混凝土机座设计准则。强度须能支撑机组湿重外加动负载25%，并联运行时须承受2倍湿重；外围尺寸须超出机组边缘至少300mm；机座深度须大于承受湿重所需深度。可参考图1设计。
（3）机座深度估算公式：
式中，FD——机座深度（米）；W——机组总重量（kg）；D——混凝土密度（取值2402.8kg/m³）；L——机座长度（米）；B——机座宽度（米）。
（4）基础养护与楼板连接。钢筋混凝土基础须保证养护期后方可就位设备。机房地面为楼板或混凝土结构时，可采用高出地面100mm~200mm的混凝土基础，基础筋与楼板连接方式包括：与楼板筋均匀焊接、植筋焊接、膨胀螺丝焊接。
图1 柴油发电机组混凝土基座厚度
2. 机房通风系统
机房通风主要提供足够冷却空气带走机组散热量，同时提供燃烧所需空气，并控制空气流动不影响操作人员舒适。
（1）远置式散热器的通风量计算：
式中，V——通风量（m³/min）；H——发电机组至机房的辐射热（kW）；DCF——温度修正系数，DCF=-0.011×TER+1.3187（TER为实际机房温度℃）；Combustion Air——燃烧空气需要量（m³/min）；D——空气密度，1.099kg/m³（38℃时）；CP——空气比热（0.017kw·min/kg℃）；ΔT——机房允许温升（℃）；F——通风路由系数（参考图2、图3）。
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图2 分体式柴油发电机组机房通风量系数（示例1） |
图3 分体式柴油发电机组机房通风量系数（示例2） |
表1 各种环境条件下典型的空气流动速度
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m/min |
条件 |
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15.2 |
一般办公室 |
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30.5 |
工厂车间 |
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45.7 |
灰尘的速度 |
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305~610 |
最大暴露空间 |
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396 |
暴风、雨 |
（2）连体式散热器的通风量要求：
散热水箱出口空气流背压不超过0.1275kPa；散热器导风罩面积一般要大于散热器芯面积的1.5倍以上。设计可参考图4。
图4 连体式柴油发电机组机房通风系统图
（3）导风管背压计算：
L——导风管总长度（m）；S——352.5/（T+273.16），温度为T时的空气密度（kg/m³）；Q——空气流量（m³/min）；D——导风管内径（mm），矩形截面（a×b）时D=2ab/（a+b)。
弯管等效长度：标准弯头L=33D/1000；长弯头L=20D/1000；45度弯头L=15D/1000。
3. 发动机冷却系统
（1）发动机热平衡。约40%作功，30-40%排气，20-40%冷却，6-8%摩擦和辐射。
（2）冷却系统带走热量的来源：缸套水回路、润滑油冷却器、涡轮增压后冷却器。
（3）冷却回路方式：单独冷却回路、混合式冷却回路、空气对空气后冷却回路。
（4）冷却系统形式：开式冷系统（不推荐使用）、闭式冷却系统。
（5）散热器分类：安装于发动机的散热器、远置式散热器（不要高于发动机水泵17.4m）、热交换器（管壳式和板式）、冷却塔。
（6）冷却液流量计算：
式中，Flow——冷却液流量（L/min）；Heat Rejection——冷却回路散热量（kW）；∆T——冷却回路温升（℃）；Density——冷却液密度（kg/L）；Spec.Heat——冷却液比热（kw·min/kg℃）。
表2 柴油机冷却液密度和比热值
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冷却液密度和比热值 |
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冷却液 |
密度 （kg/L) |
比热 （kw-min/kg℃) |
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纯水 |
0.98 |
0.071 |
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50%乙烯乙二醇/50%水 |
1.03 |
0.06 |
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50%丙烯乙二醇/50%水 |
1.01 |
0.065 |
水套水回路流速一般控制在0.6~2.5米/秒。
表3 柴油机管道水流速度
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水流最高速度（米/秒）
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加压管线
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4.5
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加压薄壁管
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2.5
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吸入管线（水泵进口）
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1.5
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低速管线
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0.8
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冷却系统设计时须确保水循环回路外部管道阻力不超过循环水泵承受的最大允许值。
4. 排烟系统
系统组成主要包括排气歧管、涡轮增压器、波纹管、排烟管、消音器等。
（1）排气软连接：隔离排气管道重量施加于发动机，吸收排气系统部件震动。
（2）消音器：工业型（噪声降12-18dB）、住宅型（噪声降18-25dB）、高效型（噪声降25-35dB）。
（3）排烟管道：不要超过发动机排气允许背压；与周围易燃物隔离至少229mm；排烟管末端斜切成30°到45°角；防止雨水进入管道系统。敷设方式可参考图5。
（4）排气背压测量：通常在发动机额定满负载和额定转速条件下测量。
图5 柴油发电机组排烟管安装示意图
5. 燃油系统
燃油供给系统由燃油储存系统、燃油输送系统、燃油过滤系统组成。
（1）燃油存储箱（主油箱）。使用低碳钢或黑铁材料，避免镀锌接头、管道和油箱；最高油位不应超过发动机喷油器高度；定期从油箱底部排出水和沉淀物；油箱通气口释放气压并防止真空。
（2）辅助油箱（日用油箱）。主油箱低于发动机燃油泵超过3.7m、距发动机超过15m或高度超过喷油嘴高度时需增加辅助油箱。
（3）燃油管道。材料宜用黑铁，管径13mm以下可用铜管，阀门连接件用铸铁或青铜，不用黄铜；远离热源，进入喷油嘴最高温度不超过66°C；回油管道中不使用阀门，回油管进入箱顶部；进回油管直径不小于发动机对应接口；辅助油箱最高油位低于喷油嘴高度；回油出口外部压力不超过27kPa。
（4）发电机组底座油箱。康明斯功率小于440kW的发电机组标准配置可供满载运行8小时的燃油箱，位于底座之下，出厂成套安装完成。
（5）燃油箱接地。主油箱和辅助油箱都必须接地，底座油箱可与发电机组同一接地。
三、机房配套电气与消防设施
发电机房除满足基本要求与安装规范外，还须配置必要的电气与消防设施，以保障机组运行安全与操作人员人身安全。
1. 机房配电与照明供电
（1）机房配电箱。机房内应设置独立的配电箱，为照明、通风机、充电机、加热器等辅助设备供电。配电箱应设于便于操作且远离机组热源的位置。
（2）应急照明。机房内应设置应急照明，当市电失电时自动投入，确保操作人员在紧急情况下能够安全操作和撤离。
（3）插座配置。机房内应在便于检修的位置设置检修插座，容量应满足日常维护工具用电需求，插座回路应设漏电保护。
2. 机房消防设施
（1）灭火器配置。机房内应配置适用于电气火灾的灭火器，如二氧化碳灭火器或干粉灭火器，数量应根据机房面积和机组容量确定，一般不少于2具，并定期检查压力和有效期。
（2）火灾报警。重要机房的发电机房宜设置火灾报警装置，感烟探测器或感温探测器应安装于机组上方及电气控制柜附近，报警信号应传至值班室。
（3）消防隔离。机房与相邻房间之间应采取防火隔离措施，隔墙耐火极限及门窗防火等级应符合现行消防规范要求。
3. 机房接地与防雷
（1）保护接地。发电机组外壳、配电柜外壳、燃油箱及所有正常不带电的金属构件均应可靠接地，接地电阻应符合设计要求。
（2）防雷接地。机房建筑物应设置防雷接地装置，避雷带或避雷针的保护范围应覆盖整个机房及排烟管道。
（3）等电位连接。机房内电气设备、金属管道、金属构件之间应做等电位连接，防止电位差引发火花或电击事故。
4. 机房监控与通信
（1）运行参数监控。机组控制屏应能显示电压、电流、频率、转速、油压、水温等主要运行参数，重要机房宜设置远程监控接口。
（2）通信联络。机房内应设置与值班室或控制中心联络的通信设备，如电话或对讲机，便于紧急情况下及时联络。
（3）门禁管理。机房入口宜设置门禁管理，限制非授权人员进入，防止误操作或人为破坏。
结语
柴油发电机组机房设计与安装是一项涉及声学、热力学、结构力学、流体力学及电气工程的多学科综合性工作。发电机房基本要求涵盖隔声、通风散热、设备隔振、照明配置与机房防尘五个方面，每一项都直接影响机组的运行可靠性与使用寿命。在具体设计安装中，柴油发电机组基础必须满足湿重支撑与振动隔离要求，机房通风系统需根据散热器安装方式选择相应的通风量计算方法，发动机冷却系统应合理选择冷却回路形式与散热器类型并控制管道流速与阻力，排烟系统需严格控制排气背压并做好隔热与防雨措施，燃油系统则需规范油箱材料、管路走向与接地要求。机房配套电气与消防设施则从配电照明、消防灭火、接地防雷及监控通信等方面为机组安全运行提供保障。运维与设计人员应严格遵循现行国家建筑标准设计图集15D202-2的规定，结合机组技术参数与实际场地条件，科学规划、规范施工，方能保障柴油发电机组安全、稳定、高效运行。
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