word 集装箱式静音发电机组机房结构设计.docx

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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;通风;降噪

中图分类号:

TM314文献标志码:

B文章编号:

1673—6397（2011）02—0025—04

DesignonEngineRoomStructureforContainerGeneratorSet

BIHong—liang,XUEXiao—XU

（ShengliOilFieldShengliPowerMachineryGroupCo.,Ltd.,Dongying257032,China）

Abstract:

Thispaperdiscussesthedesignofthesoundproofengineroomforthecontainergen—

eratorsetandanalyzesindetailsengineroomstructureandintroducestheplanningofairventilation

andnoisereductiondesignedfortheengineroom.ItsstructuralintensionischeckedbythePRO/

MECHANICAStructuressoftandtherelatedplanningiscalculatedandverified.Theresultsshow

thattheengineroomstructureiscorrectandreasonable.

KeyWords:

Container;SoundproofEngineRoom;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

=

8000×3000×2900.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,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=IO~C,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,0～50℃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/[IO~C×1.005kJ/（kg?

℃）]

=18.1kg/s

每小时空气质量流量为:

M=18.1×3600=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=2.8m

2.4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”900FZL—C7P35LS6BZQ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=25400×2=

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+50

Pa=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Ⅱ类噪声要求,即

机房外lOm处噪声:

白天≤75dB（A）,夜间~65dB

（A）.机组密闭运行时,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Ⅱ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,2008

[2]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.