2800kW箱式柴油发电机组集装箱设计

第３Ｏ卷２０１３年２月　第ｌ期　内燃机与动力装置Ｉ．Ｃ．Ｅ＆Ｐｏｗｅｒｐｌａｎｔ　Ｖ０１．３０　Ｎｏ．１　Ｆｅｂ．２０１３　【设计开发】　２８００ｋＷ箱式柴油发电机组集装箱设计　赵睿。孟浩　（北车（大连）柴油机有限公司技术部，辽宁大连１１６０２１）　摘要：本文介绍２８００ｋＷ箱式柴油发电机组集装箱的设计。　关键词：箱式柴油发电机组；集装箱；安装座；叠层橡胶减震器　中图分类号：ＴＫ４２６．４文献标志码：Ａ文章编号：１６７３—６３９７（２０１３）０１—００１１—０４　Ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｃｏｎｔａｉｎｅｒ　ｆｏｒ　２８００　ｋＷ　Ｃｏｎｔａｉｎｅｒｉｚｅｄ　Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ　Ｓｅｔ　ＺＨＡ０　Ｒｕｉ，ＭＥＮＧ　Ｈａｏ　（ＣＮＲ（Ｄａｌｉａｎ）Ｄｉｅｓｅｌ　Ｅｎｇｉｎｅ　Ｃｏ．，Ｌｔｄ，Ｄａｌｉａｎ　１　１６０２２，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ　ａｒｔｉｃｌｅ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ　ｔｈｅ　Ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｃｏｎｔａｉｎｅｒ　ｆｏｒ　２８００　ｋＷ　Ｃｏｎｔａｉｎｅｒｉｚｅｄ　Ｇｅｎｅｒ－　ａｔｏｒ　Ｓｅｔ．　Ｋｅｙ　Ｗｏｒｄｓ：Ｃｏｎｔａｉｎｅｒｉｚｅｄ　Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ　Ｓｅｔ；Ｃｏｎｔａｉｎｅｒ；Ｍｏｕｔｉｎｇ　Ｓｅａｔ；Ｌａｍｉｎａｔｅｄ　Ｄａｍｐｅｒ　引　言　ｌ　２８００ｋＷ箱式柴油发电机组的集装箱设计　目前，箱式柴油发电机组由于灵活性高，越来越　受到客户欢迎，特别是在一些石油资源丰富的国家。　但已有机组功率大多在ｌＯ００ｋＷ以下，价格昂贵，要　组建相当规模的电站，就需要较多数量的机组，使得　采购成本上升，运用维护工程量巨大，越来越不适应　所在地区日益增加的用电需求。而要采用大型机　组，则柴油发电机组的箱体安装、快捷运输成为设计　难点。　现有小功率箱式柴油发电机组是将柴油发电机　ｌ一风冷散热装置；２—２０哏散热装置集装箱；３一软连　组安装在公共底座上，然后再整体安装于标准集装　接；４一排气系统；５一进气系统；６一油水系统辅助单元；７　柴油机；８—４０哏开顶高集装箱：９一高弹联轴器；１０一　箱内固定。公共底座结构复杂、重量较大、制造成本　发电机；１１一电气系统。　高，大功率柴油发电机组因尺寸原因无法采用此结　图１单机组布局　构形式。　２８００ｋＷ箱式柴油发电机组由４０　开顶高集　为解决此问题，必须采用全新结构设计，使大功　装箱、２Ｏ　散热装置集装箱、２０Ⅱ尺电控集装箱组成。　率箱式柴油发电机组集装箱能够具备良好的强度及　４０叹开顶高集装箱内安装１６Ｖ２４０ＺＤ型柴油机、发　刚性，从而确保柴油机的运行安全。所有结构应能　电机、高弹联轴器、电气控制柜以及油水系统辅助单　够安装于标准尺寸的集装箱内，同时箱体结构便于　元等。２０　散热装置集装箱内安装风冷散热装置，　安装及检修。　并通过软连接与４０叹开顶高集装箱内的油水系统　辅助单元连接。２０叹电控集装箱内安装局域控制　作者简介：赵睿（１９７１一），男，黑龙江省齐齐哈尔人，高级工程师，主要研究方向为柴油机动力装置设计。　收稿日期：２０１２—１１—２２　内燃机与动力装置　柜，可根据需要对多台机组进行集中控制，可根据现　橡胶减震器，结构简单、重量轻，保证机组正常工作。　柴油机、发电机通过螺栓联接安装于柴油机、电　场情况任意安放。各箱体所有结构改变部位相应加　固，确保箱体强度不受影响，包括满足运输过程的垒　机的安装座上，通过高弹联轴器将柴油机与发电机　连接。柴油机、电机安装座与箱底盘及底侧梁焊接　叠，不超过箱体运输额定重量，箱体重量分布合理，　符合标准集装箱运输要求。单台机组布局见图１。　１．１　４０口只开顶高集装箱　４０Ⅱ尺开顶高集装箱内布置有１６Ｖ２４０ＺＤ型柴　油发电机组、电气开关柜、电气控制柜、蓄电池组、充　为一整体，保证机组安装后的箱体刚度。为方便电　机安装于安装座上，在底侧梁上开４个工艺孔，方便　电机螺栓的安装与拆卸。　根据机组尺寸确定选用４Ｏ　高集装箱标准，外　形尺寸为１２１９２ｍｍ×２４３８ｍｍ×２８９６ｍｍ。箱顶盖为　电机和变压器。该箱在充分考虑了机组进风量的同　时又能满足防风防沙要求；箱体上的排烟口和燃油、　水管路的连接口均作防雨、防沙处理；箱体内部采用　相应的消音降噪措施；箱顶安装消音器，该部位由安　装接口支撑，确保该部位强度。　４Ｏ叹开顶高集装箱外形尺寸为标准集装箱尺　活顶盖设计，方便机组各设备从箱上部吊装安装。　根据柴油机、电机的重量与外形尺寸，通过计算确定　底侧梁及底盘的设计尺寸，并根据电机位置确定工　艺孑Ｌ的位置，完成设计、制造后，按ＩＳ０１４９６—１《一　般货物用集装箱一技术条件与试验方法》的标准进　行试验。确保箱体能够保证机组的正常工作。具体　结构见图２和图３。　寸，其箱底盘及底侧梁为全新设计，使其具有柴油发　电机组公共底座的功能，箱底与地面之间安装叠层　图２　４０眠开顶高集装箱设备布置图　机组在正常工作状态下，箱内安装设备总重量　为４４．５ｔ，因此底侧梁采用工字梁结构，该结构承载　量大，结构简单并易于制造生产，制造成本低。经强　度及刚度计算，该结构满足箱式发电机组设计要求。　图４底侧梁与柴油机、电机安装座结构图　根据柴油机、电机的结构尺寸，设计其安装座，在　满足强度要求的前提下，进行了轻量化优化设计，使　其结构简单并且方便柴油机与电机的安装与调试。　柴油机安装于４ＯⅡ尺开顶高集装箱内，柴油机最　高点与箱顶盖的间隙为２０ｍｍ，柴油机最低点与箱　地板的间隙为１８．５ｍｍ，充分利用了箱内部空间尺　图３　４０　开顶高集装箱横剖面图　寸，彻底解决了２８００ｋＷ柴油发电机组不能安装于　２０１３年第１期　赵睿，等：２８００ｋＷ箱式柴油发电机组集装箱设计　标准集装箱内部的问题。　为方便对机组进行检修，箱两侧开有检修门，并　在箱两侧开有发电机排风口、集装箱进风口、电缆出　线口。电气端为对开大门，方便维修人员检修设备，　在大门上开有小门，操作人员只需打开小门，即可操　作设备、记录数据。辅助单元端有检修门、油水系统　辅助单元连接口、增压器进气口。顶盖上开有集装　箱通风口及柴油机气缸盖拆卸吊装口，如需更换气　缸盖，无需将整个顶盖吊起更换，方便柴油机维修，　降低劳动强度，节省维修时间。　叠层橡胶减震器安装在箱式发电机组４０眠集　图５柴油机安装座结构图　喃喧铺一　装箱底与地面之问，缓冲发电机组工作时对地面的　冲击，减少发电机组的振动。　柴油发电机组总质量：ｍ＝４６．６ｔ＝４５６６８０Ｎ，额　定转速：ｎ＝９００ｒ／ｍｉｎ，激振圆频率：　＝９４．２ｒａｄ／ｓ。　图６电机安装座结构图　口　柴油机　检修门　　ｌ㈣咖　圈衄咖　　ｌ皿　ｌ　皿唧唧皿　　ＩⅡ　　ｌ｜　、　ＩＩ　：．，　～　一　一　～　口＼　一　电机徘风口＼集装箱进风口　箱进风　口　图７　４０Ⅱ尺开顶高集装箱外形图　根据文献［３］得：　（１）频率比ｚ　Ｋ＝　２＝　１×４５６６８０×９４．２　选取隔震系数叼＝０．０９，则频率比：［叼取值范　围（０．２５～０．０１）最佳（０．１　１～０．０４）］　ｚ≥　１：　：３．３３　＝２５３２７５８６９．７（Ｎ／ｍ）　采用２８个隔振器，对称布置，１个隔振器刚度　为：　Ｋ　＝Ｋ／２８＝２５３２７５８６９．７／２８＝９０４５５６６．８（Ｎ／ｍ）　＝￣／叼　选择Ｚ＝４　（２）隔振器刚度Ｋ　隔振器总刚度　Ｏ．０９　９．０５（ｋＮ／ｍｍ）　（３）阻尼比　系统固有圆频率　内燃机与动力装置　２０１３年２月　（－Ｏｎ　一　Ｚ　：　：　：２３　５５（ｄ／Ｚ３．）３　ｒａｄ／　ｓ）阻尼系数Ｃ：表征阻尼大小的常数。　阻尼比　：指阻尼系数与临界阻尼系数之比，表　设阻尼系数Ｃ＝０．１０［Ｃ取值范围（０．０９～　０．１５）］　２８个隔振器的阻尼系数为２．８　＝达结构体标准化的阻尼大小。阻尼比也可以表述成　耗损的振动能量与总机械振动能量的比值关系。　（　２　＝２．８／（２×２３．５５）＝０．０５９　见图６，阻尼比　在０．０５～０．２０范围内，加速和停　机造成的共振不会太大，隔震效果也不会降得很低。　８　——　●一　——一　—一　－—————一　８　图９叠层橡胶减震器　阻尼系数　图８阻尼表　９，７６５　６．３９０　３１６　厂　１．１４０　　ｌＪ＿Ｆ于Ｉ　一　一　Ｉ　０　ｃ，　＿　曲。　口　］　Ⅱ　口　日　ｔ３　口　曲　——　——　——＿●　Ｉ　０　１ｃ　。‘　１丹　厂　２。７６８．５　口＿　一口　Ⅲ　四　ｌ　Ｅｊ　ｒ　７５０　７５０　７５０　７５０　７５０　７５０　１．５００　１．７５０　图１０叠层橡胶减震器布置图　１．２　２０Ⅱ尺散热装置集装箱　表１　２０叭散热装置集装箱有关尺寸单位：ｍｍ　项目　　ｌ长　宽　　ｌ高　２０Ⅱ尺散热装置集装箱是作为箱式电站柴油发　电机组散热装置的工作承载和运输承载的集装箱。　柴油发动机组散热水箱安装在箱内，通过管路　与柴油机连接，采用高、低温散热结构，散热风扇采　外部尺寸　ｌ　６０５８　内部尺寸　ｌ　５８７３　门口尺寸　ｌ　２４３８　２３３２　１９３２　ｌ　　Ｉ　ｌ２５９１　２２９８　２２８０　用风机散热，散热器正对的箱体采用开顶，散热器的　散热面积能够满足环境温度为５０￣Ｃ时的散热要求。　箱上部为开顶，箱子一端开门，方便维修人员进　入检修。另一端开口与柴油机连接。箱地板为钢制　地板，散热装置通过螺栓连接到安装垫板上，将安装　垫板焊接到箱地板上。如需更换散热装置，只需要　＿　ｌｌｌ　＼、　静　奇　装垫钙　松开螺栓，即可将散热装置从箱顶部吊出。箱两侧　上部为波板结构，下部为金属网格，保证冷气空气从　箱两侧下部进入，从箱顶部排出，完成冷却。　ｆ　］　图ｌ１　２０叹散热装置集装箱外形图　（下转第１８页）　内燃机与动力装置　２０１３年２月　２３　结语　制泵滤清器、换挡阀、换向阀、两个电空阀及相应的　风油管路等相关零部件，降低了生产和制造成本，在　生产效益和用户评价上都取得了很好的成绩。　通过试验验证和运用跟踪，采用单一控制装置　结束语的液力传动箱装车运行，经过了一年多时间的运用　考核液力传动箱无任何故障，特别是液力传动箱控　参考文献：　制系统彻底解决了原设计控制系统故障率高的问　［１］铁道部．ＤＦ４型内燃机车段修规程［Ｍ］．北京：中国铁道　题，新加的故障阀在运行中证明具有良好的解除故　出版社，１９９３．　障能力，解决了自动换挡换向装置不起作用，即机车　［２］李晓村．内燃机车总体［Ｍ］．北京：中国铁道出版社，　换挡手柄在自动位时机车不动作的故障，验证了单　２００１．　控制系统设计的实用性和可靠性。　［３］徐灏．机械设计手册［Ｍ］．北京：机械工业出版社，２０００．　同时由于新的单一控制系统省去了控制泵及控　（上接第１４页）　１．３　２０Ⅱ尺电控集装箱　有良好的防沙、防水功能，箱体内部采用相应的消　２０　电控集装箱作为局域电站监控室（箱内带　音、降噪、保温措施。　空调，以确保主控室设备及人员工作正常，可根据需　表２　２０口尺电控集装箱有关尺寸单位：ｍｍ　要多台机组使用一台局域电站监控柜），局域电站　项目　长　宽　高　监控室具有对各台机组进行起动、停机、并机、解列、　外部尺寸　６０５８　２４３８　２５９１　负荷分配、报警、监控等功能，系统应包括集装箱之　内部尺寸　５７５６　２１５６　２２９１　间的所有联络电缆、管道、信号。　门口尺寸　１１７０　２０５０　箱内设有照明系统。箱内电缆、管道的开口具　７　占　２０Ⅱ尺电控集装箱外形图　参考文献：　２８００ｋＷ箱式柴油发电机组的优点在于，该功　［１］ＩＳＯ１４９６—１：一般货物用集装箱一技术条件与试验方法．　率柴油发电机组能够安装于标准尺寸集装箱内，国　［２］中华人民共和国铁道行业标准铁道车辆强度设计及试　内首创。安装结构简单、重量轻，机组工作正常，并　验鉴定规范．　可根据需要进行多台机组组合，集中控制。由于是　［３］成大先．机械设计手册，第四版［Ｍ］．化学工业出版社，　标准尺寸集装箱，在运输方面非常便捷，大大降低运　２００２．　输成本，推广前景广阔。　图