1、數(shù)據(jù)機(jī)房專用低噪聲方艙電站概述

數(shù)據(jù)機(jī)房應(yīng)急備用柴油發(fā)電機(jī)組一般功率級(jí)較高，多為多臺(tái)機(jī)組并機(jī)供電，電壓等級(jí)為0.4kV和10.5kV.由于柴油發(fā)電機(jī)機(jī)房占地面積大，建設(shè)周期長，擴(kuò)展性差，嚴(yán)重制約了數(shù)據(jù)機(jī)房的建設(shè)和擴(kuò)展。

以低噪聲方艙電站的形式為數(shù)據(jù)機(jī)房提供應(yīng)急備用電源，可省去機(jī)房建設(shè)的周期和費(fèi)用，配置和組合相當(dāng)靈活，機(jī)組可選低壓0.4kV，也可選高壓10.5kV，可以單臺(tái)配置，也可多臺(tái)并聯(lián)，最多可實(shí)現(xiàn)32臺(tái)的并聯(lián)。方艙電站為組合式低噪聲電站，可方便拆卸和運(yùn)輸，安裝后不用再做降噪處理，極大地減少了噪聲對(duì)周圍環(huán)境的影響。

2、10.5kV高壓方艙電站

隨著數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的發(fā)展，將會(huì)出現(xiàn)許多高供電負(fù)荷的數(shù)據(jù)機(jī)房單體建筑或建筑群，每棟單體建筑的供電負(fù)荷可達(dá)20000kVA，甚至超過30000kVA，而且這種規(guī)模的建筑的單層面積相對(duì)較大。對(duì)于這種數(shù)據(jù)機(jī)房樓，若采用傳統(tǒng)形式的低壓發(fā)電機(jī)組，將會(huì)造成首層大量建筑面積的占用，并影響高低壓變配電設(shè)備的布置及空調(diào)制冷設(shè)備的布置，在機(jī)房面積相對(duì)較小的情況下，發(fā)電機(jī)房的進(jìn)排風(fēng)也難以解決。

若低壓發(fā)電機(jī)組設(shè)置在樓外獨(dú)立設(shè)置的發(fā)電機(jī)房內(nèi)，低電壓、大電流、長距離也會(huì)造成能量損耗，而且給施工和運(yùn)行維護(hù)等方面帶來不便。

高壓機(jī)組因機(jī)組的輸出電壓10.5kV與機(jī)房市電供電系統(tǒng)電壓一致，可直接接入供電系統(tǒng)，省去了大筆供配電系統(tǒng)的設(shè)備投資。同時(shí)由于機(jī)組的輸出電壓高，輸出電流小，在動(dòng)力傳輸過程功率損失最小，適合遠(yuǎn)距離輸送。高壓方艙電站可在機(jī)樓外獨(dú)立配置，占地面積小，配置和組合相當(dāng)靈活。

高壓方艙電站并機(jī)系統(tǒng)采用液晶智能主控模塊，集發(fā)電機(jī)組的操作、控制、保護(hù)、參數(shù)顯示、并機(jī)、負(fù)載分配于一體，最多可實(shí)現(xiàn)32臺(tái)機(jī)組的并聯(lián)。

并機(jī)系統(tǒng)采用全數(shù)字式控制，并機(jī)精度極高，并機(jī)環(huán)流小于1%，無觸點(diǎn)設(shè)計(jì)，故障率極低。并機(jī)投入及解列僅需一鍵操作，不存在誤操作可能。并具備帶載并聯(lián)、平滑負(fù)載轉(zhuǎn)移功能。

其主要特點(diǎn)和功能有：

a.模塊化無觸點(diǎn)結(jié)構(gòu)，微處理器快速管理，精確設(shè)置和可靠性高。

b.最多可達(dá)32臺(tái)機(jī)組全自動(dòng)并車，滿足不同功率段應(yīng)急電源的需要，最大單機(jī)功率可達(dá)2000kW.并機(jī)后最大功率可達(dá)64000kW.

c.電站之間僅需通過通信線并用快速接插件連接，簡單快捷，現(xiàn)場(chǎng)無需調(diào)整即能投入使用。

d.不同功率和不同品牌電站均可以并機(jī)運(yùn)行。

e.通過啟動(dòng)負(fù)載儲(chǔ)備及運(yùn)行負(fù)載儲(chǔ)備等的設(shè)定，可保證在負(fù)載變動(dòng)時(shí)提供穩(wěn)定的電源和最佳的節(jié)能運(yùn)行。

f.機(jī)組之間通過CAN工業(yè)控制器高速總線進(jìn)行通訊，抗干擾能力強(qiáng)。

g.方便地實(shí)現(xiàn)多臺(tái)電站不停電負(fù)載平穩(wěn)轉(zhuǎn)移，確保長時(shí)間連續(xù)供電。

3、組合式低噪聲方艙電站結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

組合式低噪聲方艙電站包括柴油機(jī)、發(fā)電機(jī)、安裝底座、冷卻水箱、啟動(dòng)蓄電池組、減震橡膠墊、組合式降噪方艙、排煙消聲裝置、日用油箱和系統(tǒng)集成的控制和開關(guān)柜等。

柴油機(jī)和發(fā)電機(jī)通過彈性聯(lián)軸器對(duì)中定位連成一體，柴油機(jī)的飛輪盤和發(fā)電機(jī)的輸入軸通過聯(lián)軸器連接傳遞動(dòng)力。散熱水箱是機(jī)組的散熱器，由柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇把冷風(fēng)吹進(jìn)散熱水箱的散熱片間隙，將冷卻水的熱量傳遞給大氣，降低冷卻水的溫度。安裝底座是發(fā)動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)的公共底座，其結(jié)構(gòu)是一個(gè)剛性的鋼結(jié)構(gòu)框架。柴油機(jī)、發(fā)電機(jī)和散熱水箱直接安裝在公共底座上。降噪方艙是機(jī)組的防護(hù)罩殼，由控制柜方艙、動(dòng)力方艙、進(jìn)風(fēng)擴(kuò)展艙和排風(fēng)擴(kuò)展艙組成。降噪方艙內(nèi)置進(jìn)、排風(fēng)消聲器和排煙消聲裝置，在保證機(jī)組正常通風(fēng)量的前提下降低噪聲的傳播。機(jī)組的安裝底座下面安裝橡膠減震墊并固定在降噪方艙底板的骨架上，以阻滯機(jī)組工作時(shí)震動(dòng)的傳遞和運(yùn)輸時(shí)車輛震動(dòng)對(duì)機(jī)組的損害。啟動(dòng)蓄電池組為柴油機(jī)的直流啟動(dòng)馬達(dá)提供電力，直流啟動(dòng)馬達(dá)帶動(dòng)曲軸旋轉(zhuǎn)，使柴油機(jī)啟動(dòng)。啟動(dòng)蓄電池組布置在靠近機(jī)組啟動(dòng)馬達(dá)的方艙內(nèi)底板上并給予固定。日用油箱為柴油機(jī)提供燃油�？刂崎_關(guān)柜是機(jī)組的控制系統(tǒng)和電力輸出系統(tǒng)總成，包括啟動(dòng)，保護(hù)，通信等各種功能和機(jī)組電力輸出的總開關(guān)。電力輸出的總開關(guān)是連接機(jī)組和負(fù)載的中間節(jié)點(diǎn)。

組合式方艙根據(jù)運(yùn)輸條件設(shè)計(jì)成滿足運(yùn)輸條件的四個(gè)獨(dú)立的小方艙，到達(dá)使用地點(diǎn)后再拼裝成整體，大大方便移動(dòng)和運(yùn)輸。該四個(gè)小方艙分別在其對(duì)應(yīng)的連接面上用螺栓和密封條聯(lián)結(jié)，它們?yōu)榭刂乒穹脚�、�?dòng)力方艙、進(jìn)風(fēng)擴(kuò)展艙及排風(fēng)擴(kuò)展艙，其中，控制柜方艙、動(dòng)力方艙設(shè)置在組合式方艙的下部，進(jìn)風(fēng)擴(kuò)展艙及排風(fēng)擴(kuò)展艙分別設(shè)置在控制柜方艙、動(dòng)力方艙的頂面。

排煙管、油管分別用法蘭和密封墊片連接，電纜用母排連接。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上充分考慮了方艙拆裝的工藝性和可靠性。

4、低噪聲工作原理

4.1、滿功率低噪聲工作

大功率柴油發(fā)電機(jī)組運(yùn)行時(shí)，通常會(huì)產(chǎn)生110dB（A）以上的噪聲，如果沒有采取必要的降噪措施，機(jī)組運(yùn)行時(shí)的震動(dòng)、噪聲將對(duì)周圍環(huán)境造成嚴(yán)重?fù)p害。為了保護(hù)和改善環(huán)境質(zhì)量，必須對(duì)震動(dòng)、噪聲進(jìn)行控制。本項(xiàng)目降噪方艙通過減震和隔震裝置及機(jī)艙采用高效吸音材料，用降噪消聲裝置對(duì)進(jìn)、排風(fēng)通道和排氣系統(tǒng)進(jìn)行了降噪處理，極大地減少了噪聲對(duì)周圍環(huán)境的影響。

一般來說，方艙降噪處理改變了機(jī)組正常的工作環(huán)境，稍有不慎即會(huì)影響機(jī)組的功率輸出，嚴(yán)重時(shí)會(huì)停機(jī)保護(hù)。我們通過對(duì)機(jī)組進(jìn)排風(fēng)量和排氣背壓的準(zhǔn)確設(shè)計(jì)，很好的把握了滿功率輸出和降噪的平衡點(diǎn)，確保機(jī)組在滿足通風(fēng)冷卻及許用排氣背壓條件下實(shí)現(xiàn)低噪聲工作的要求，實(shí)現(xiàn)了滿功率低噪聲工作。

4.2、減震功能

整體結(jié)構(gòu)柴油機(jī)和發(fā)電機(jī)通過飛輪和彈性聯(lián)軸器和發(fā)電機(jī)定位連成一體，能保證柴油機(jī)和發(fā)電機(jī)連接的同軸度，最大限度的減少機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)主軸上的扭振。

橡膠減震墊布置在安裝底座和動(dòng)力方艙底板骨架之間，有效的隔斷機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的震動(dòng)向方艙傳遞和緩沖運(yùn)輸時(shí)車輛震動(dòng)對(duì)機(jī)組的沖擊。

橡膠減震墊結(jié)構(gòu)為一種壓剪復(fù)合型橡膠隔震墊，這種結(jié)構(gòu)具有較高的承載能力，較低的剛度和較大的阻尼比，固有頻率可做到5Hz.由于很低的固有頻率，使減震墊在機(jī)組開動(dòng)時(shí)或方艙電站移動(dòng)時(shí)不容易引起共振，而較大的阻尼比使震動(dòng)時(shí)的激震很快衰減。同時(shí)，上蓋板特有的碗型設(shè)計(jì)能很好保護(hù)橡膠材料，剛性十足的漏斗型底板和橢圓型平面結(jié)構(gòu)使底板的安裝強(qiáng)度大大增強(qiáng)。碗型上蓋板和漏斗型底板凹凸相扣，當(dāng)極端情況下橡膠墊遭到破壞時(shí)機(jī)組也不會(huì)因橡膠墊損壞而造成結(jié)構(gòu)破壞。

有效的減震和隔震衰減了震動(dòng)噪聲的傳播。

4.3、吸聲、消聲措施

4.3.1、動(dòng)力方艙的吸聲處理

動(dòng)力方艙天花及四周墻壁均用高效吸音材料鋪設(shè)，里層襯以沖孔率很高的鍍鋅沖孔鋼板，沖孔鋼板和高效吸音材料的完美配合就像無數(shù)聲音活塞，當(dāng)噪聲穿過沖孔鋼板小孔沖擊吸音材料時(shí)，就像推動(dòng)活塞運(yùn)動(dòng)一樣，聲波引起吸聲材料孔隙中的空氣和細(xì)小纖維的震動(dòng)。由于摩擦和粘滯阻力，把一部分噪聲能量變成聲音活塞的動(dòng)能消耗掉，從而減少了一部分噪聲的向外傳播。

4.3.2、排煙消聲系統(tǒng)

排煙噪聲是柴油機(jī)空氣動(dòng)力噪聲的主要部分。其噪聲一般要比柴油機(jī)整機(jī)高10-15dB（A），是首先要進(jìn)行降噪控制的部分。消聲器是控制排煙噪聲的一種基本方法。正確選配消聲器（或消聲器組合）可使排氣噪聲減弱30-40dB（A）以上。

根據(jù)消聲原理，消聲器結(jié)構(gòu)可分為阻性消聲器和抗性消聲器兩大類：

a.阻性消聲器是利用多孔吸聲材料，以一定方式布置在管道內(nèi)，當(dāng)氣流通過阻性消聲器時(shí)，聲波便引起吸聲材料孔隙中的空氣和細(xì)小纖維的震動(dòng)。由于摩擦和粘滯阻力，聲能變?yōu)闊崮芏�吸收，從而起到消聲作用�?/p>

b.抗性消聲器是利用不同形狀的管道和共振腔進(jìn)行適當(dāng)?shù)慕M合，借助于管道截面和形狀的變化而引起的聲阻抗不匹配所產(chǎn)生的反射和干涉作用，達(dá)到衰減噪聲的目的。其消聲效果，與管道形狀、尺寸和結(jié)構(gòu)有關(guān)。一般選擇性較強(qiáng)，適用于窄帶噪聲和低、中頻噪聲的消減。

機(jī)組排煙系統(tǒng)的降噪處理：在柴油機(jī)允許的排煙背壓范圍內(nèi)，我們應(yīng)用一個(gè)波紋減震節(jié)、一個(gè)阻性消聲器和一個(gè)抗性消聲器的組合，有效地隔斷了排煙震動(dòng)和排煙噪聲的傳播。同時(shí)，對(duì)排煙管道進(jìn)行隔熱隔音包扎，也改善了機(jī)組的運(yùn)行環(huán)境和由排煙管引起的噪聲。

4.3.3、進(jìn)、排風(fēng)通道的消聲處理

進(jìn)、排風(fēng)通道是機(jī)組燃?xì)饬抗��?yīng)、冷卻和熱風(fēng)排出的通道，同時(shí)也是機(jī)組噪聲泄出的出口。為保證機(jī)組的正常通風(fēng)量使機(jī)組滿功率輸出和減少噪聲排放，在機(jī)組的進(jìn)、排風(fēng)通道布置阻性片式消聲器，片式消聲器通道的有效面積滿足正常通風(fēng)量的要求，新風(fēng)路徑為電動(dòng)百頁窗-擴(kuò)張腔——動(dòng)力方艙。噪聲通過進(jìn)風(fēng)通道泄出的路徑沿新風(fēng)路徑逆向。熱風(fēng)沿排風(fēng)通道排出的路徑為散熱水箱-消聲器-擴(kuò)張腔-消聲器-擴(kuò)張腔-電動(dòng)百頁窗排出方艙外。噪聲沿排風(fēng)通道泄出與熱風(fēng)同向。由于布置了擴(kuò)張腔，使噪聲在經(jīng)過片式消聲器衰減后再經(jīng)擴(kuò)張腔擴(kuò)張產(chǎn)生聲阻抗不匹配的反射和干涉作用，達(dá)到噪聲再衰減的目的。同時(shí)由于進(jìn)、排風(fēng)路徑的拉長，使噪聲在泄出過程中自然衰減，增加了降噪效果。

5、結(jié)束語

數(shù)據(jù)機(jī)房專用低噪聲方艙電站以輸出高壓10.5kV為其主要特點(diǎn)，可以由多臺(tái)并聯(lián)滿足超大功率等級(jí)用電需求。又由于方艙電站由4個(gè)小方艙組合成，可方便拆卸和道路運(yùn)輸。方艙電站占地面積小，布置靈活方便，特別適用于一些原來沒有預(yù)留大功率柴油發(fā)電機(jī)組機(jī)房的數(shù)據(jù)機(jī)房樓和樞紐站樓擴(kuò)容應(yīng)用。同時(shí)對(duì)新建數(shù)據(jù)機(jī)房，選用高壓方艙電站，可節(jié)省機(jī)房建設(shè)投資，減少對(duì)大樓有限建筑物優(yōu)質(zhì)資源的占用、方便分期擴(kuò)容、縮短建設(shè)周期。數(shù)據(jù)機(jī)房專用低噪聲方艙電站是一種理想的備用電源解決方案。


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