柴油發(fā)電機(jī)組在大型體育場(chǎng)館安裝施工技術(shù)

國家速滑館作為2022年北京冬奧會(huì)北京主賽區(qū)標(biāo)志性場(chǎng)館的冰上競(jìng)賽場(chǎng)館，其供電系統(tǒng)的負(fù)荷以及可靠性有著極高的要求，可減少因回路供電中斷造成的經(jīng)濟(jì)損失，為賽事、新聞攝影、電視轉(zhuǎn)播等精密儀器與設(shè)備提供可靠的電力供應(yīng)，充分保證賽時(shí)電力供應(yīng)的連續(xù)性。柴油發(fā)電機(jī)組作為主電源故障或臨時(shí)停電時(shí)的救急手段，在保障場(chǎng)館供電的安全性與連續(xù)性上發(fā)揮著重要的作用。1?柴油發(fā)電機(jī)組的選定國家速滑館投影大致呈橢圓形，南北長約240?m、東西寬約174?m、高約33.8?m。下沉冰面位置面積巨大，總面積達(dá)10?514?m2，其余位置房間為功能用房及設(shè)備用房，使用面積較小，柴油發(fā)電機(jī)組的選定不僅要考慮負(fù)荷與經(jīng)濟(jì)方面的要求，更要對(duì)其尺寸、運(yùn)輸、安裝等各方面的因素進(jìn)行分析。1.1?柴油發(fā)電機(jī)組容量的選定國家速滑館作為特級(jí)體育場(chǎng)館，采用三路供電，要求三路電源不會(huì)同時(shí)發(fā)生故障或受到損壞。計(jì)時(shí)計(jì)分、升旗控制系統(tǒng)、電視轉(zhuǎn)播、消防安防、場(chǎng)地照明等特別重要負(fù)荷及一級(jí)負(fù)荷的供電方式在賽時(shí)三路市電的基礎(chǔ)上均加入了應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)組供電（表1）。表1?國家速滑館負(fù)荷分級(jí)為滿足一級(jí)負(fù)荷中特別重要負(fù)荷及消防應(yīng)急負(fù)荷在市電故障時(shí)連續(xù)供電的要求，在國家速滑館地下2層南北兩側(cè)分別設(shè)置柴油發(fā)電機(jī)房，每個(gè)柴油發(fā)電機(jī)房設(shè)置1臺(tái)常用功率1?320?kW低壓柴油發(fā)電機(jī)組，容量負(fù)荷見表2。表2?柴油發(fā)電機(jī)組負(fù)荷計(jì)算表1.2?柴油發(fā)電機(jī)組選定制約因素

根據(jù)國家速滑館比賽的特殊需求、柴油發(fā)電機(jī)房面積以及后續(xù)安裝運(yùn)輸條件，柴油發(fā)電機(jī)組應(yīng)結(jié)構(gòu)緊湊、安裝運(yùn)輸靈活，在使用過程中應(yīng)啟動(dòng)迅速，短時(shí)間內(nèi)可帶動(dòng)全部應(yīng)急負(fù)荷，熱效率高效。2?柴油發(fā)電機(jī)組安裝與調(diào)試柴油發(fā)電機(jī)組的安裝是一個(gè)系統(tǒng)工程，包括柴油發(fā)電機(jī)房的選定、機(jī)組吊裝方法與運(yùn)輸路線的策劃、設(shè)備系統(tǒng)的安裝，其中又涉及電系統(tǒng)、油路系統(tǒng)、通風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與施工以及整體系統(tǒng)的調(diào)試與并網(wǎng)。由于這幾部分之間相輔相成，其中任一部分的影響都可制約柴油發(fā)電機(jī)組整體的性能特點(diǎn)。2.1?柴油發(fā)電機(jī)房的選定根據(jù)國家速滑館變配電室分布特點(diǎn)，配電負(fù)荷基本以南北分布為主，地下2層為機(jī)電各系統(tǒng)機(jī)房，故在地下2層南北兩側(cè)分別設(shè)置柴油發(fā)電機(jī)房。機(jī)房內(nèi)應(yīng)有足量的新鮮空氣供機(jī)組燃燒及冷卻使用。空間能滿足機(jī)組運(yùn)送、安裝和維護(hù)。2.2?柴油發(fā)電機(jī)組的吊裝國家速滑館建筑跨度大，吊裝口上方空間狹小，與“冰絲帶”（鋼結(jié)構(gòu)幕墻）距離近，柴油發(fā)電機(jī)房分布較遠(yuǎn)，垂直與水平運(yùn)輸距離長，吊裝運(yùn)輸方案應(yīng)側(cè)重安全、可靠、快速、經(jīng)濟(jì)的原則。柴油發(fā)電機(jī)組的尺寸為6?200?mm×2?200?mm×2?200?mm，凈重量約為13.7?t，根據(jù)柴油發(fā)電機(jī)組尺寸與重量以及對(duì)現(xiàn)場(chǎng)吊裝口周圍環(huán)境的查看，選用50?t汽車式起重機(jī)進(jìn)行設(shè)備吊裝。需要注意，在起重機(jī)的選型中，要充分分析現(xiàn)場(chǎng)吊裝條件，在條件允許的情況下，盡量選擇起重量充裕的吊裝設(shè)備；仔細(xì)規(guī)劃起重機(jī)的進(jìn)場(chǎng)、出場(chǎng)路線；因大部分體育場(chǎng)館在柴油發(fā)電機(jī)組吊裝時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)路面均未進(jìn)行硬化，因此選擇起重機(jī)吊裝位置時(shí)應(yīng)考慮地面承載能力，嚴(yán)格按照吊裝方案進(jìn)行設(shè)備吊裝。2.3?柴油發(fā)電機(jī)組運(yùn)輸路線的確定由于南側(cè)柴油發(fā)電機(jī)房設(shè)置在設(shè)備吊裝口旁，因此可由設(shè)備吊裝口垂直吊下，直接運(yùn)輸至柴油發(fā)電機(jī)房設(shè)備基礎(chǔ)上（圖1）。圖1?南側(cè)柴油發(fā)電機(jī)組吊裝路線示意北側(cè)柴油發(fā)電機(jī)房周邊無設(shè)備吊裝口，柴油發(fā)電機(jī)組需由西側(cè)設(shè)備吊裝口垂直吊下，并在場(chǎng)館經(jīng)過一段水平運(yùn)輸后，方可運(yùn)送至柴油發(fā)電機(jī)房內(nèi)，故以此柴油發(fā)電機(jī)組運(yùn)輸為例，分析兩種運(yùn)輸路線利與弊，并最終確定合理可行的運(yùn)輸路線。經(jīng)過對(duì)比分析，雖然路線二對(duì)各個(gè)機(jī)房的設(shè)備安裝不產(chǎn)生影響，但運(yùn)輸路線過長、環(huán)廊空間狹小、吊頂管線標(biāo)高過低，均影響柴油發(fā)電機(jī)組的運(yùn)輸。雖然路線一需要在各個(gè)機(jī)房內(nèi)水平運(yùn)輸，但通過有序的施工組織協(xié)調(diào)可以解決，而且水平運(yùn)輸距離短，便于節(jié)約人力與物力資源，所以最終選擇路線一作為柴油發(fā)電機(jī)組的最終運(yùn)輸路線（圖2）。圖2?北側(cè)柴油發(fā)電機(jī)組吊裝路線示意2.4?柴油發(fā)電機(jī)組運(yùn)輸就位柴油發(fā)電機(jī)組的尺寸為6?200?mm×2?200?mm×2?200?mm，凈重量約13.7?t（運(yùn)行重量約21?t，為凈重量的1.5倍），體積大。垂直運(yùn)輸采用汽車式起重機(jī)吊裝，水平運(yùn)輸主要采用液壓叉車牽引，機(jī)組下方放置坦克輪輔助，倒鏈牽引調(diào)整至最終位置。柴油發(fā)電機(jī)組重量13.7?t，垂直吊裝達(dá)15?m，水平運(yùn)輸約為100?m，且運(yùn)輸路線為不規(guī)則弧形，運(yùn)輸難度極大，此次通過有序的施工組織以及合理的機(jī)具使用，有效提高了機(jī)組整體運(yùn)輸?shù)男?，為線路途經(jīng)的各個(gè)重要機(jī)房管線安裝節(jié)約了時(shí)間，創(chuàng)造了有利的條件，同時(shí)也驗(yàn)證了選擇路線一的正確性。通過此次柴油發(fā)電機(jī)組的運(yùn)輸，還應(yīng)注意以下幾點(diǎn)。（1）設(shè)備吊裝進(jìn)行水平長距離運(yùn)輸時(shí)，為減少運(yùn)輸過程中搬運(yùn)滾杠造成的大量人力資源使用量，將設(shè)備固定在坦克輪上，可有效提高運(yùn)輸效率。（2）機(jī)組吊至地下2層后，應(yīng)在機(jī)組運(yùn)輸路線上鋪設(shè)10?mm厚鋼板，此方法可有效減少水平運(yùn)輸時(shí)因機(jī)組重量對(duì)混凝土地面的破壞。（3）經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)考察發(fā)現(xiàn)，在建筑物底層地面（回填土層）臨時(shí)放置柴油發(fā)電機(jī)組時(shí)，應(yīng)考慮地面負(fù)載能力，應(yīng)采用多根200?mm×300?mm×6000?mm的方木進(jìn)行地面保護(hù)，以防止地面發(fā)生下沉風(fēng)險(xiǎn)。2.5?柴油發(fā)電機(jī)組基礎(chǔ)的要求由于柴油發(fā)電機(jī)組自重大（約13.7?t），運(yùn)行時(shí)震動(dòng)較大，設(shè)備基礎(chǔ)應(yīng)足夠滿足機(jī)組運(yùn)行及樓板荷載要求?；炷粱A(chǔ)做法如圖3所示。圖3?基礎(chǔ)做法示意基礎(chǔ)高200?mm，臺(tái)面平整光滑，混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C30。鋼筋選用三級(jí)螺紋鋼筋，10@150雙向螺紋鋼縱橫扎成網(wǎng)狀，邊部植入疊合墊層60?mm，混凝土保護(hù)層厚度為20?mm。2.6?柴油發(fā)電機(jī)組電氣系統(tǒng)安裝柴油發(fā)電機(jī)組電氣系統(tǒng)包含柴油機(jī)與發(fā)電機(jī)本身的機(jī)電安裝、饋電系統(tǒng)的電氣安裝以及弱電自動(dòng)控制系統(tǒng)的集成技術(shù)。2.6.1?柴油機(jī)性能柴油機(jī)燃油消耗率應(yīng)為210?g/（kW·h）以下，做功能力強(qiáng)，熱效率和性價(jià)比高，維護(hù)保養(yǎng)費(fèi)用低。結(jié)構(gòu)緊湊，即單位功率重量小而單位體積功率大。柴油機(jī)整機(jī)噪聲聲壓級(jí)低，為96dB（A）。適用性好，適合在惡劣的環(huán)境下正常工作。起動(dòng)性能好，能在低溫和特殊場(chǎng)合下快速起動(dòng)。機(jī)組采用全電子調(diào)速器，調(diào)節(jié)精度高，調(diào)節(jié)速度快。2.6.2?發(fā)電機(jī)性能無刷勵(lì)磁發(fā)電機(jī)體積小、重量輕、效率高，為提高勵(lì)磁系統(tǒng)的可靠性，其轉(zhuǎn)子采用整體凸極結(jié)構(gòu)以及導(dǎo)熱性、熱固性好的絕緣膠，使其整體性好。發(fā)電機(jī)斷路保護(hù)具有短路、過載、欠壓等保護(hù)功能，有較高的保護(hù)特性和精度。2.6.3?饋電系統(tǒng)的電氣安裝配電柜及柴油發(fā)電機(jī)組的基礎(chǔ)應(yīng)做良好的接地，用40mm×4mm鍍鋅扁鋼在基礎(chǔ)的兩端分別與接地網(wǎng)進(jìn)行可靠焊接。應(yīng)注意成排安裝配電柜正面和側(cè)面的垂直度。柜內(nèi)饋線應(yīng)接線正確，因配電柜均為配電廠家成套產(chǎn)品，需對(duì)出廠安裝質(zhì)量進(jìn)行復(fù)查。柴油發(fā)電機(jī)組饋出端與配電柜之間采用封閉母線連接，配電柜與封閉母線直接用銅母排連接，安裝時(shí)保證相間距符合低壓電氣產(chǎn)品安裝要求。柴油發(fā)電機(jī)組饋出端與封閉母線連接采用軟連接，因機(jī)組運(yùn)行震動(dòng)較大，防止震動(dòng)時(shí)對(duì)線路造成破壞。2.6.4?弱電自動(dòng)控制系統(tǒng)的集成技術(shù)柴油發(fā)電機(jī)組自動(dòng)控制系統(tǒng)的集成，可使柴油發(fā)電機(jī)組各個(gè)組成部分均處于最佳的工作狀態(tài)，提高應(yīng)急事件的響應(yīng)時(shí)間，機(jī)組完善的巡檢保護(hù)功能極大地節(jié)約了人力，使運(yùn)行經(jīng)濟(jì)可靠。2.7?柴油發(fā)電機(jī)組進(jìn)風(fēng)、排風(fēng)系統(tǒng)安裝柴油發(fā)電機(jī)房進(jìn)、排風(fēng)百葉窗有效通風(fēng)面積不少于50??%，具有良好的流線及低氣流阻力。百葉窗內(nèi)側(cè)應(yīng)裝有鳥類防護(hù)網(wǎng)，但不得阻礙冷卻及排出空氣的自由流動(dòng)。排風(fēng)百葉窗通過耐熱防油的軟性連接與機(jī)組散熱水箱相連（圖4）。圖4?機(jī)組散熱連接示意根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件，柴油發(fā)電機(jī)房在地下2層采用自然進(jìn)風(fēng)方式。排風(fēng)采用直吹（發(fā)電機(jī)組水箱風(fēng)扇）式排風(fēng)形式，排至排風(fēng)井。進(jìn)氣與排風(fēng)位置應(yīng)加裝消聲器，并對(duì)機(jī)組運(yùn)行時(shí)的空氣流動(dòng)產(chǎn)生的噪聲做降噪處理。2.8?柴油發(fā)電機(jī)組油路系統(tǒng)安裝柴油發(fā)電機(jī)房獨(dú)立設(shè)置室內(nèi)儲(chǔ)油箱，容積1?000?L、自重720?kg。油箱由3?mm鋼板焊接制作，輸油管采用DN?25無縫鋼管焊接，安裝完成后用壓縮空氣進(jìn)行試壓。在排風(fēng)井出口處設(shè)置加油口。油箱內(nèi)燃油高度應(yīng)盡量保持和燃油輸送泵入口等同高度，最高油面不能比機(jī)組底座高出2.5?m。在發(fā)動(dòng)機(jī)供油泵上須裝拉線關(guān)閉閥門，以便發(fā)生事故時(shí)在機(jī)房外手動(dòng)關(guān)閉機(jī)組。在主輸油管道上應(yīng)安裝雙筒式過濾器閥門，以便在清理過濾器時(shí)不影響系統(tǒng)正常工作。油路系統(tǒng)的防靜電等電位聯(lián)結(jié)應(yīng)可靠，不應(yīng)遺漏。2.9?柴油發(fā)電機(jī)組排煙系統(tǒng)安裝柴油發(fā)電機(jī)組排煙系統(tǒng)的作用是將氣缸里的廢氣經(jīng)過處理后通過煙道順利地排放到室外。由于本工程結(jié)構(gòu)特點(diǎn)特殊，地上外圈挑檐位置均為鋼結(jié)構(gòu)環(huán)桁架，挑空高，約30?m，空間狹小，煙道須途經(jīng)此位置才能安裝至屋頂上方，機(jī)電安裝難度極大（圖5）。

圖5?環(huán)桁架示意本工程煙道直徑為?500?mm，筒體采用自動(dòng)氬弧焊成型先進(jìn)工藝，內(nèi)膽與外殼采用優(yōu)質(zhì)不銹鋼材料，保溫材料為硅酸鋁纖維棉。煙道重65?kg/m，每隔10?m左右安裝一副固定支架（圖6），在固定支架間的樓層處和出屋面處設(shè)置一副導(dǎo)向支架（圖7），水平位置每隔20?m設(shè)置一副熱膨脹伸縮節(jié)，每隔2.5?m設(shè)置一副水平吊架（圖8），雙層成品煙道屬于低壓薄壁管道，自重輕，所受外力小，支架主要受力來自產(chǎn)品自重。煙道安裝采取分段吊裝方式，地下2層至2層作為第一段，2層以上為第二段。

圖6?固定支架示意圖7?導(dǎo)向支架示意圖8?水平吊架示意（1）第一段煙道安裝，在2層安裝手拉葫蘆及相應(yīng)的支架，1層設(shè)置安裝平臺(tái)，每節(jié)煙道長1.18?m，煙道最大重量為65?kg，上一節(jié)吊起后推入下一節(jié)煙道，每6節(jié)煙道連接后為一組，方可吊下，反復(fù)以上操作，最終完成2層以下煙道的垂直段安裝。（2）第二段煙道安裝，2層至屋面為鋼結(jié)構(gòu)環(huán)桁架結(jié)構(gòu)形式，挑空約11?m，需搭設(shè)腳手架進(jìn)行煙道安裝，腳手架基礎(chǔ)立于1層樓板，每根鋼管底部設(shè)底座或墊板，腳手架整體寬5.2?m，長7.2?m，高20?m，煙道安裝流程與第一段基本一致（圖9）。圖9?環(huán)桁架位置煙道安裝示意需要注意的是，在柴油發(fā)電煙道的安裝過程中要注意以下幾點(diǎn)。（1）通過井道對(duì)煙道豎管安裝基線的確定尤為重要，確保煙道安裝的垂直度應(yīng)符合要求。（2）煙道的搬運(yùn)過程中要注意對(duì)煙道不銹鋼層的保護(hù)，不應(yīng)使煙道產(chǎn)生變形。（3）在煙道的路由設(shè)計(jì)上采取減少管長，增大管徑，減少彎曲的措施，使氣體自由流動(dòng)，可減少排氣的反壓力，過大的排氣反壓會(huì)嚴(yán)重影響發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出馬力。（4）在體育場(chǎng)館異形結(jié)構(gòu)空間安裝煙道，應(yīng)確保安裝人員的施工安全，論證安裝方案在保證安全方面的可行性。2.10?柴油發(fā)電機(jī)組的調(diào)試柴油發(fā)電機(jī)組的調(diào)試分為單機(jī)空載運(yùn)行試驗(yàn)與柴油發(fā)電機(jī)帶負(fù)載運(yùn)行試驗(yàn)，其中第二種試驗(yàn)在變配電系統(tǒng)調(diào)試階段進(jìn)行。試驗(yàn)前先檢查冷卻系統(tǒng)、燃油供應(yīng)系統(tǒng)工作是否正常，各項(xiàng)接線是否正確，絕緣電阻是否符合要求，以外觀檢查、靜態(tài)試驗(yàn)和運(yùn)轉(zhuǎn)試驗(yàn)為主要內(nèi)容。在柴油發(fā)電機(jī)組的調(diào)試過程中，不應(yīng)忽視機(jī)組的外觀檢查與靜態(tài)試驗(yàn)，機(jī)組接地端子的檢查、定子與轉(zhuǎn)子的交流工頻耐壓試驗(yàn)以及相序檢查都應(yīng)逐一進(jìn)行，變配電室安裝完畢后，應(yīng)進(jìn)行柴油發(fā)電機(jī)組的聯(lián)動(dòng)試驗(yàn)，應(yīng)注意自動(dòng)啟動(dòng)與自動(dòng)停機(jī)的邏輯控制順序、響應(yīng)時(shí)間、油溫變化以及對(duì)噪聲目標(biāo)的控制。3?柴油發(fā)電機(jī)組安裝的發(fā)展趨勢(shì)柴油發(fā)電機(jī)以柴油機(jī)為原動(dòng)機(jī)，帶動(dòng)同步發(fā)電機(jī)發(fā)電，并通過微機(jī)自動(dòng)控制技術(shù)全面監(jiān)控和管理其工作狀態(tài)，其中每一項(xiàng)發(fā)展都將促進(jìn)柴油發(fā)電機(jī)組性能的整體發(fā)展，除了機(jī)組本身性能的發(fā)展，機(jī)組安裝水平的進(jìn)步也將對(duì)產(chǎn)品的工作狀態(tài)產(chǎn)生重要的影響。提高機(jī)組整體的可靠性有以下兩方面。（1）機(jī)組工作狀態(tài)的可靠性，自動(dòng)控制技術(shù)的快速發(fā)展，通過在線監(jiān)控與參數(shù)調(diào)整，以確保機(jī)組最優(yōu)工作狀態(tài)，對(duì)正在發(fā)展中的故障可以早期預(yù)警，并采取相應(yīng)處理對(duì)策，顯著提高低負(fù)荷運(yùn)行能力。（2）各系統(tǒng)部件協(xié)調(diào)工作的可靠性，目前柴油發(fā)電機(jī)組已發(fā)展成為高度集成化產(chǎn)品，機(jī)組主要設(shè)備部件與控制系統(tǒng)均已在工廠安裝完畢，因此在現(xiàn)場(chǎng)安裝過程中，要重視各個(gè)系統(tǒng)之間銜接的安裝質(zhì)量，確保機(jī)組的工作性能，如電氣系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行與可靠接地、油路管道與機(jī)組的連接與布置、排風(fēng)系統(tǒng)與機(jī)組的可靠連接等。提高柴油發(fā)電機(jī)組整體的安裝效率，對(duì)柴油發(fā)電機(jī)組的安裝進(jìn)行全面的前期策劃，因?yàn)椴裼桶l(fā)電機(jī)組的安裝涉及機(jī)電多個(gè)專業(yè)，對(duì)各專業(yè)工序進(jìn)行合理優(yōu)化，現(xiàn)場(chǎng)仔細(xì)踏勘，整體實(shí)施可顯著提高柴油發(fā)電機(jī)組的安裝效率，有效節(jié)約資源與成本。提高機(jī)組運(yùn)行時(shí)的噪聲、震動(dòng)與排放物的控制，降低燃油和潤滑油的消耗成本。應(yīng)用數(shù)字化模型對(duì)柴油發(fā)電機(jī)組的安裝進(jìn)行數(shù)字建模，合理布局機(jī)組與各專業(yè)管線位置。柴