应急柴油发电机基本条件、选用要求与布置案例

摘要：本文对备用康明斯发电机组的购买规划，从选择规划基础、规划要求和设计等方面进行了主要梳理和综述，要点备用发电机组类型选用能够确保满足各工况功用需求，且柴发发电机组要具有良好的性能，包括安全可靠性、启动性能和辅助系统独立性；发电机组布置要考虑主风向和排烟管走向危害以及发电机组附件与结构干涉总述。cummins公司归纳了选取布置要点，可为用户选购应急发电机组的选取设计提供参考。

      应急发电机组作为海上油气生产平台（简称“海上平台”）核心设备之一，是海上平台详细的应急电源装置，当主电源供电失效时，向吊机、消防、救生、通讯、照明、伴热和应急关断等装置供电；一般情况下，应急发电机组还用于海上油气田海底管线备用置换、井口平台压井以及中心平台黑启动操作，对海上平台安全持续稳定生产起着非常重要的作用。目前，国内文献尚未看到海上平台应急发电机组选型规划方面的推荐。本文通过浅析渤海某海上井口平台备用发电机组在基础规划阶段选择设计和安装设计情形，梳理海上平台应急发电机组购买设计关键因素，为后续海上平台工程规划供应参考和借鉴。

      海上平台备用发电机组采用柴油机驱动，其规划基本详细包括平台现场环境条件、电负荷（包括备用电负荷、黑启动电负载）以及安装型式等。

      海洋环境有别于陆地环境国产十大品牌发电机排名，相对湿度大、盐雾环境等对备用发电机组的要求十分苛刻，应急发电机组暴露在苛刻的海洋环境中，要保证可靠性和使用时限20~30年的要求。以渤海某海上井口平台为例，常用的环境参数，如表1所示。

      通常情况下，应急电负载分为通常应急工况、火灾工况、置换工况、压井工况，对于带主电站的中心平台还要考虑黑起动工况电负荷，取较大值作为应急发电机组购买基础。在一般应急工况的应急电负荷基本上，火灾工况要考虑电动消防泵等设备用电量，置换工况要考虑应急置换泵等设备用电量，压井工况要考虑压井泵等设备用电量。

      应急发电机组及其日用柴油罐一般装配于海上平台应急柴油机房间内；也有少量备用发电机组要点以集装箱型式供货，日用柴油罐集成在集装箱内部或者底橇内，直接安装在海上平台开敞空间（即采取集装箱代替了备用柴油机房），这种情形下集装箱组成强度以及与海上平台连接布置应充分考虑风速危害。渤海某海上井口平台应急发电机组装配在应急柴发机房间内。

      渤海某海上井口平台备用电负载分为一般备用工况、火灾工况、置换工况、压井工况，计算结果如表2所示。该井口平台由外部平台供主电，不设置主电站，因此没有黑起动工况。从表2可知，各工况下寒冬电负荷比夏季大，主要因由是寒冬应急电伴热用电量较大；该井口平台较大备用电负荷出现在冬天火灾工况，为615kW。

      通常在基本规划阶段，备用发电机组负载率不超过90%，结合备用发电机组规格等级，选择1台800kWe柴油机驱动应急发电机组，输出电制：400V交流电，三相，50Hz。与此同时，要校核在所选取备用发电机组型号下，用电量较大的装置是否能够启动成功，该井口平台使用备用电的较大用电量装置为350m3/h电动消防泵，轴功率约200kW，经建模计算，800kWe规格备用发电机组能够实现电动消防泵的启动。

      备用发电机组为备用电负载涉及的关键装置而设置康明斯发电机康明斯柴油发电机结构图，安全可靠是应急发电机组选择规划首要要素。根据工程经验，所选用的发电机组应是批量生产的成熟产品，因此应急发电机组的原动机多数选取1500r/min及以上的高速柴油机。康明斯发电机组侧面和平面外观如图1、图2所示，其规范要点如下：

      应急发电机应在主电源供电失效的情况下，确保在45s之内自动起动和供电。

      备用发电机组应能在使用的较低环境温度下易于冷机起动。如不具备这种能力，应装设一个经检查系统认可的辅助预热设备，以保证机组的冷机起动性能。

      应急发电机组应设有经查看机构认可的启动设备，并配备至少能供六次连续起动的能源。此外，宜配备在30分钟内能启动三次的第二能源，但人工起动能被证明有效的除外。根据工程经验，通常选择二组配有充电器的24V直流电瓶作为启动能源，每组电瓶应能在较低环境温度条件下提供6次冷启动而不需要充电，且要求电瓶每次冷启动持续时间15s，启动间隔时间为15s。

      备用发电机组的柴油机应有独立的冷却装置，通常采取外部风冷型的柴油机，冷却风扇由柴油机自驱动，从而免去了间接冷却海水供应问题。该井口平台应急发电机组型号800kWe是柴油机驱动发电机的净发电量，已经扣除了柴油机驱动冷却风扇的功耗。

      备用发电机组的柴油机应有独立的燃油供给系统，通常在备用发电机组房间内设置日用柴油罐，通过平台柴油装置定时补充柴油，日用柴油罐供油时间一般按照18h考虑，该井口平台设置了1个净容积5m3的日用柴油罐。

      备用发电机组作业时，柴油机燃烧和室内通气用空气来自进气百叶窗，备用发电机组散热由通风挠性接头连接至排烟百叶窗，空气进气先冷却发电机组表面散热至机房空气的热量（确保机房温度不高于45℃），再冷却发电机组风冷散热器，最后热空气通过排气百叶窗排出室外。进、排烟百叶窗通常选用电控气动驱动开启（设置空气瓶，气源来自海上平台仪表风装置），靠重力或弹簧闭合。进、排气百叶窗均为双层结构，外层由发电机组运行状态控制开或关，内层由灭火状态控制开或关。应急发电机组不作业时，进、排气百叶窗均关闭，此时室内通风由专设的通气机完成。

      应急发电机组一般装配在位于非危险区的房间内，且尽量远离危险区。在此基础上，应急发电机房位置的采取以及排烟管走向应使发电机组的排气应尽可能处于主风向的下风口，降低发电机组排烟对海上平台设施的影响，同时减轻排烟通过进气百叶窗被吸入机房的概率。机房设计如图3所示。排烟管向北伸出平台边缘，排烟沿主风向方向散去，对机房影响较小。

      应急发电机房进、排气百叶窗应尽可能相互远离，增加通气散热效果。由于应急柴油机房墙壁上通常规划有组块组成斜撑，因此需要校核进、排烟百叶窗与斜撑干涉情形，并调整组块结构斜撑位置或更改百叶窗位置。该井口平台应急油机房北墙墙体和东墙墙体各有1个斜撑，根据应急发电机组百叶窗尺寸初步信息、主风向和排气管走向，经综合浅述，进气百叶窗规划在西墙，排烟百叶窗设计在东墙北侧避开东墙斜撑。平面布局如图4所示。

      通常在柴油发动机气缸上部的房顶设置滑道梁并配置电动葫芦，用于维修时提缸操作，需要校核滑道梁与平台组块组成主梁的干涉，确保电动葫芦沿滑道梁的畅通。此外，由于组块组成主梁不允许穿越，也要校核机房内外排气管是否与主梁、立柱干涉，若存在干涉应适当减少排气管的高度或重新布置走向。该井口平台应急发电机房侧面视图如图5所示。先期规划排气管从东墙穿出后再向北伸出平台边缘，经校核若保持现有高度则排气管与东墙顶上的主梁产生干涉，若将减少排气管高度则消音器与冷却设备、排烟百叶窗产生干涉。经过解说，维持排烟管高度，排气管从应急发电机房北墙直接穿出向北伸出平台边缘。

      本文依据海上平台环境条件、电负荷、安装型式等选购布置基本，开展了应急发电机组选取布置，并主要梳理和解析了备用发电机组选购布置要点和发电机组规划内容。总结如下：

（1）以应急发电机组作用需求各工况较大电负载为基础，开展应急发电机组类型采取，同时要确保较大用电量设备能够起动成功。

（2）安全可靠是备用发电机组选定规划首要条件。备用发电机组要有良好的启动性能、独立的冷却装备和燃油供给系统。原动机多数采用高速柴油机。

（3）备用柴发机房配置进、排气百叶窗，冷却发电机组表面散热和缸套水等散热。确保机房温度不超过45℃。

（4）备用发电机房位置采取和排气管走向，应使得发电机组的排气应尽可能处于主风向的下风向，降低排气危害。

（5）确保进、排烟百叶窗不与备用发电机组房墙体斜撑干涉；确保机房内滑道梁以及机房内外排气管不与结构主梁干涉。