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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.