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1、word 集装箱式静音发电机组机房结构设计集装箱式静音发电机组机房结构设计2011年第2期(总第122期)内燃机与动力装置I.C.E&Powerplant【设计开发】集装箱式静音发电机组机房结构设计毕红亮,薛晓旭(胜利油田胜利动力机械有限公司,山东东营257032)摘要:本文介绍了集装箱式静音发电机组机房的设计过程,对集装箱式机房结构进行了详细的介绍与分析:利用”PR0/MECHANICAStructure结构分析模块”对机房结构强度进行了校核,并介绍了机房通风,降噪方案,通过计算对上述方案进行了校验.通过以上分析及计算,论证了该静音机房结构的正确性,合理性.关键词:集装箱;静音机房;

2、通风;降噪中图分类号:TM314文献标志码:B文章编号:16736397(2011)02002504DesignonEngineRoomStructureforContainerGeneratorSetBIHongliang,XUEXiaoXU(ShengliOilFieldShengliPowerMachineryGroupCo.,Ltd.,Dongying257032,China)Abstract:Thispaperdiscussesthedesignofthesoundproofengineroomforthecontainergeneratorsetandanalyzesindetai

3、lsengineroomstructureandintroducestheplanningofairventilationandnoisereductiondesignedfortheengineroom.ItsstructuralintensionischeckedbythePRO/MECHANICAStructuressoftandtherelatedplanningiscalculatedandverified.Theresultsshowthattheengineroomstructureiscorrectandreasonable.KeyWords:Container;Soundpr

4、oofEngineRoom;Ventilation;NoiseReduction引言随着我国分布式燃气发电产业的不断发展,集装箱式静音发电机组(又称可移动电站)以其”土建施工量少,建站周期短,高度集成化(节省土地),节水节能(配套卧式多风扇水箱),可灵活调整电站容量,噪声低”等优点,完全满足”交钥匙工程”要求,受到了越来越多用户的青睐.为此,集团公司开发设计了集装箱式静音机组.集装箱式静音机组外形尺寸图如图1所示.整个机组由静音机房,发电机组两部分构成,静音机房分为发电机房,近机监控室两部分,机组安置在机房左侧发电机房内,并将与其配套的卧式多风扇水箱及进排气管系等安置在机房顶上,机组集成化程度

5、较高.机房参照标准集装箱结构进行设计,机房框架选用多种型钢,结合机房内发电机组尺寸,并考虑必要的操作维护空间,机房外形尺寸确定为:LXBXH=800030002900.机房吊装方式与标准集装箱相同,为带机组整体四角顶部吊装.1机房整体吊装时结构强度校核机房吊装方式采用标准集装箱吊装方式中的顶部四角吊装,吊装示意图如图3所示.作者简介:毕红亮(1983一),男,蒙古族,内蒙古通辽人,助理工程师,本科,3机房吊装方式因机房采用顶部四角整体吊装(含发电机组),燃气发电机组的重心偏左,右侧顶点的作用力臂最大,变形也就最大,由于顶点位置三根梁是焊接在一起的,大变形可能引起应力比较大,此处容易变形断裂;同

6、理,右侧的H型钢横撑上的弯曲变形也比较大,相应的应力较大,容易变形断裂.故需对吊装时机房总体结构强度进行校核.而上述两处将作为分本机房在设计过程中采用了”PRO/MECHANI-CAStructure”结构分析模块对机房结构进行”桁架”简化建模,模拟集装箱式机房整体吊装时的约束和载荷情况,对机房的结构强度进行了分析.“PRo/MEcHANIcAStructure结构分析模块”是集静态,动态结构分析于一体的有限元模块,能够模拟真实环境为模型施加约束和载荷,测算出模型的应力,应变等参数,实现结构强度分析,以下为分析计算过程.1.1机房”桁架”简化建模将机房底盘,机房顶部框架及四根立柱简化为线条,并

7、添加各线条所对应的材料截面属性,创建出机房”桁架”简化模型如图4.图4机房”桁架”简化模型1.2施加约束和载荷施加约束和载荷后模型如图5所示.发电机组总质量为12500kg,机房总质量为5500,故机房吊装时承重总质量为:18000kg.机组吊装时钢丝绳与机房顶面夹角设为60.,则根据计算可以得出机房顶部四顶点受力绝对值为(以机房长度方向2011年第2期毕红亮,等:集装箱式静音发电机组机房结构设计图5施加约束和载荷后的机房模型为轴,宽度方向为Y轴,高度方向为z轴):Fx=24.4kN,Fy=9.1kN,Fz=45kN.机房底盘与发电机组底盘通过减震座连接,将结合面处进行位移约束,并对机房顶部四

8、角施加上述计算出的载荷,并设置自由度,便可模拟集装箱机房在整体四角吊装时的真实情况,如图5所示.1.3分析结果机房吊装时应力分析结果分别如图6所示.墩yo大nMi椿ses戍力(w)#(k荷P蜒a):L.adt1:Jlz1i.ANGx1A6瞧图6应力分析结果由图6可以看出:吊装时,最大应力值为208.6MPa,危险部位出现在1,2,3三根梁上,此处我们分别提取该三DO0O02000003000DO4000DO5000006000DO7000DO8000.DO一v0nMises应力(wcs)曲线弧长度(咖)图9梁3受力曲线图2机房通风方案及相关计算2.1机房封闭运行时机房内散热功率计算燃气发电机组

9、,燃料能量的33%左右转化为电能,其他约有32%随尾气排出,25%被发动机冷却水带走,通过机身散发等其它约占10%左右.发电l排烟I高温水l低温水l其它以600kW燃气发电机组计算,通过机身向机房内散热功率:P=(600/33%)10%=182kW.2.2机房内换风量计算假设机房内允许的温升为At=IOC,则根据公式:Q=c?m?At上式中:Q为每小时机组向机房内的散热量;C为1标准大气压下,050干空气的定压比热容:1.005kJ/(kg?oC);m为流过机房内的空气质量流量(kg/s);将以上数据代入上式,可得:m=Q/(C?At)=182kW?s/IOC1.005kJ/(kg?)=18.

10、1kg/s每小时空气质量流量为:M=18.13600=65160kg/h内燃机与动力装置2011年4月每小时空气体积流量为:Q:M/p=65160/1.293=50394N?m./h.2.3进出口流通面积计算根据经验,机房通风进风口流速lOm/s,所以进风口流通面积Al=(50394/10)/3600=1.4m;根据经验,机房通风出风口流速<5m/s,所以出风口流通面积A2:(50394/5)/3600=2.8m2.4机房通风降温方案每个机房共设置两个轴流风机给机房内强制换风,并通过变频器根据机房内温度控制通风量,进而保证机房内温度不致过高.轴流风机嵌入进风导流罩内,风机前设置布袋初效过

11、滤器(净化机房内进气)及阻性片式消声器(降低进风口噪声向外传播),出风口处设阻性片式消声器.另外,机房内的增压器废气蜗壳及排气管组等高温件采用隔热材料包覆,减少其向机房内的散热.2.5相关设备2.5.1风机选择型号为”900FZLC7P35LS6BZQ型”轴流风机,风机相关参数:功率:3.88kW(380V/AC);额定风量:25400N?m./h;静压为180Pa;噪声79dB(A).风机共两个,故总通风量Q通风=254002=50800N?m/h,满足设计要求.2.5.2布袋除尘器(共8个,每个进风导流罩内设4个)通风量为7100N?m/h,风阻为30Pa.2.5.3阻性片式消声器(进排风

12、口均设阻性片式消声器)消声量为:30dB(A),进风口阻性片式消声器阻力损失30Pa,排风口阻性片式消声器阻力损失50Pa.2.5.4风机静压校核布袋除尘器风阻+进风口阻性片式消声器风阻十出风口阻性片式消声器风阻=30Pa+30Pa+50Pa=110Pa<180Pa(风机静压).故风机静压有一定的裕量,可以用来克服当布袋除尘过滤器脏堵时增加的进风阻力,保证极限情况下(环境温度40时,机房内温度小于50)机房内通风量.3机房降噪方案及消声效果本机房作为静音机房,要求机组封闭运行,并要求机组运行时,机房外噪声能达到类噪声要求,即机房外lOm处噪声:白天75dB(A),夜间65dB(A).机组

13、密闭运行时,噪声对外传递的路径主要是进排风通道,机房门等,必须从这些地方着手降噪.3.1采取的主要降噪措施(1)机房内壁及顶面布置波峰消声棉,并外覆金属穿孑L板,设计消声量为:10dB(A);(2)进排风口设置阻性片式消声器,设计消声量为:25dB(A);(3)机房门与门框问加密封条,保证密封,最大限度减少机房门处噪声泄漏;(4)发电机组底盘与机房底盘问加橡胶减震座,减震降噪.3.2消声效果机组密闭运行时,机房内噪声为110dB(A),加装消声棉及阻性片式消声器后,经计算,机房进出风口处噪声可控制到75dB(A).机房外10m处噪声比进出风口处噪声显然要小,故上述降噪措施能够满足设计要求.4结论通过以上分析,计算,最终证明:(1)机房结构能够满足集装箱式整体吊装要求.(2)密闭运行时机房内温度相对环境温升10.(3)机房外噪声满足类噪声要求,即机房外10m处噪声:白天75dB(A),夜间<65dB(A).总之,该机房总体上达到了集装箱式发电机房可整体移动,密闭运行,低噪声的设计要求,填补了集团公司在集装箱式静音发电机组领域的空白,市场前景良好.参考文献:1祝凌云,李斌.Pro/ENGINEER野火版3.0一有限元篇.北京:人民邮电出版社,20082蔺海荣.材料力学.北京:国防工业出版社,2001.3吴炎庭,袁卫平.内燃机噪声振动与控制.北京:机械工业出版社,2005.