發(fā)電機(jī)組輔助系統(tǒng)的模塊化設(shè)計(jì)

秦川

摘要：燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組及配套供能系統(tǒng)作為常用的冷、熱、電聯(lián)供的分布式供能設(shè)備在我國已廣泛應(yīng)用，為滿足機(jī)組正常運(yùn)行，需為其配套冷卻水系統(tǒng)、滑油補(bǔ)給系統(tǒng)、煙氣系統(tǒng)和電控系統(tǒng)，由于系統(tǒng)復(fù)雜，輔助設(shè)備多，導(dǎo)致能源站空間利用率不高和施工周期長?？紤]到結(jié)構(gòu)的合理性，為解決此類問題，將冷卻水系統(tǒng)和滑油補(bǔ)給系統(tǒng)集成在一個(gè)撬體上，使其模塊化。

關(guān)鍵詞：冷卻水系統(tǒng)、滑油補(bǔ)給系統(tǒng)、模塊化、空間利用率、工期

0 引言

為滿足燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組正常運(yùn)行，配套的冷卻水系統(tǒng)和滑油補(bǔ)給系統(tǒng)。由于系統(tǒng)內(nèi)設(shè)備多，管路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，導(dǎo)致空間利用率不高。由于輔助系統(tǒng)以發(fā)電機(jī)組為裝配定位基準(zhǔn)，受到工序限制，影響施工周期。

為解決空間利用率和工期問題，現(xiàn)將冷卻水系統(tǒng)和滑油補(bǔ)給系統(tǒng)做成模塊化產(chǎn)品，管路模塊與發(fā)動(dòng)機(jī)之間的接口均為軟管連接，做到誤差可控，避免受工藝影響而拖延工期。同時(shí)管路模塊內(nèi)各設(shè)備及管附件合理布置，極大提高空間利用效率。

1 系統(tǒng)原理介紹

1.1滑油補(bǔ)給系統(tǒng)

系統(tǒng)PID圖如下：

如圖1所示，滑油補(bǔ)給系統(tǒng)包含油箱補(bǔ)液系統(tǒng)、發(fā)動(dòng)機(jī)滑油補(bǔ)液系統(tǒng)、發(fā)動(dòng)機(jī)廢油排放系統(tǒng)，設(shè)備及附件包含滑油箱、滑油駁運(yùn)泵、電磁閥、液位傳感器、三通球閥、球閥。

當(dāng)滑油箱作為潤滑油存儲(chǔ)容器，其頂部裝有液位傳感器和滑油駁運(yùn)泵，當(dāng)滑油箱內(nèi)液位低時(shí)，控制系統(tǒng)發(fā)出低位報(bào)警信號(hào)提示工作人員補(bǔ)充油液。補(bǔ)液時(shí)將駁運(yùn)泵前后的三通閥切換至油箱補(bǔ)液系統(tǒng)對(duì)外管接口與油箱聯(lián)通，其余管路切斷，開啟滑油駁運(yùn)泵，可自動(dòng)將需加注的油液注入滑油箱內(nèi)。當(dāng)滑油液位處于高點(diǎn)時(shí)，控制系統(tǒng)自動(dòng)停止滑油駁運(yùn)泵，停止滑油加注?；拖溲a(bǔ)液工作完畢后，需將滑油駁運(yùn)泵前后三通閥切換至滑油箱與發(fā)動(dòng)機(jī)油底殼之間連通，其余管路斷開。

當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)油底殼液位處于低位時(shí)，控制系統(tǒng)自動(dòng)開啟滑油駁運(yùn)泵及電磁閥，將滑油箱內(nèi)油液加注到油底殼內(nèi)。當(dāng)油底殼液位處于高位時(shí)，控制系統(tǒng)停止滑油駁運(yùn)泵，補(bǔ)液工作結(jié)束。

當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)油底殼油液使用一定時(shí)間后，滑油品質(zhì)降低，需將殼內(nèi)廢液派出時(shí)，打開發(fā)動(dòng)機(jī)預(yù)潤滑油泵后端閥門，切換至發(fā)動(dòng)機(jī)油底殼與外界連通，其余管路斷開，啟動(dòng)預(yù)潤滑油泵，將廢油排出，排出后恢復(fù)至原管路狀態(tài)。

1.2冷卻水系統(tǒng)

PID圖如下

如圖2所示，冷卻水系統(tǒng)分缸套水系統(tǒng)和中冷水系統(tǒng)。其中缸套水系統(tǒng)為發(fā)動(dòng)機(jī)本體冷卻，并作為進(jìn)氣增壓后中冷一級(jí)冷卻。中冷水系統(tǒng)為進(jìn)氣增壓后二級(jí)冷卻。其兩路系統(tǒng)均包含空冷器、冷卻水循環(huán)泵、電動(dòng)三通閥、膨脹水罐、安全閥、手動(dòng)蝸輪蝶閥、蝶閥、壓力表等。

當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后，冷卻水溫度未達(dá)到設(shè)計(jì)的高溫點(diǎn)時(shí)，無需空冷器進(jìn)行冷卻，此時(shí)，空冷器不做功，循環(huán)冷卻水不流經(jīng)空冷器。當(dāng)冷卻水溫升高后，空冷器開啟，為冷卻水系統(tǒng)帶去多余的熱量，帶去的熱量多少通過電動(dòng)三通閥自動(dòng)控制。

2結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案介紹

2.1原結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案

如圖3所示，該結(jié)構(gòu)是某產(chǎn)品平面布置圖，右圖中可見，各管路系統(tǒng)以發(fā)電機(jī)組為基準(zhǔn)，分別布置在艙室內(nèi)部，發(fā)電機(jī)組周圍空間均被占用，給發(fā)電機(jī)組維保帶來不便。且裝配時(shí)，由于各系統(tǒng)的定位需以發(fā)電機(jī)組本體接口為基準(zhǔn)，只有將發(fā)電機(jī)組定位安裝完成后，方可進(jìn)行輔助系統(tǒng)管路裝配工作，在施工周期上，受到影響。

2.2模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案

如圖4、5所示，可明確外觀及結(jié)構(gòu)。圖中詳細(xì)標(biāo)注模塊各設(shè)備及接口名稱。缸套水和中冷水分布在模塊底撬上的兩側(cè)，便于設(shè)備維修和接口連接。補(bǔ)油系統(tǒng)布置在兩路冷卻水系統(tǒng)中間，接口設(shè)置在模塊端部，便于接口連接。詳細(xì)闡述內(nèi)容如下：

缸套水：缸套水系統(tǒng)布置在模塊邊側(cè)，便于設(shè)備維修和接口連接。設(shè)備包含：壓力表、安全閥及泄放管、缸套水泵、電動(dòng)三通閥、膨脹水罐;接口包含：模塊（接機(jī)組）缸套水進(jìn)水口、模塊（接機(jī)組）缸套水出水口、缸套水泄放/補(bǔ)水接口、缸套水安全閥泄放接口、缸套水板換進(jìn)水口（預(yù)留）、模塊（接散熱裝置）缸套水進(jìn)水口、模塊（接散熱裝置）缸套水出水口。

中冷水：中冷水系統(tǒng)布置在模塊邊側(cè)，便于設(shè)備維修和接口連接。設(shè)備包含：壓力表、安全閥及泄放管、中冷水泵、電動(dòng)三通閥、膨脹水罐;接口包含：模塊（接機(jī)組）中冷水進(jìn)水口、模塊（接機(jī)組）中冷水出水口、中冷水泄放/補(bǔ)水接口、中冷水安全閥泄放接口、中冷水板換進(jìn)水口（預(yù)留）、模塊（接散熱裝置）中冷水進(jìn)水口、模塊（接散熱裝置）中冷水出水口。

滑油補(bǔ)給系統(tǒng)：由于滑油補(bǔ)給系統(tǒng)設(shè)備少，結(jié)構(gòu)簡單，因此設(shè)立在兩路冷卻水系統(tǒng)中間，接口設(shè)在模塊端部，便于連接。設(shè)備包含：油箱、滑油駁運(yùn)泵、三通閥、電磁閥。接口包含：滑油箱補(bǔ)油口（對(duì)外）、油底殼排油口（對(duì)外）、油底殼排油接口（接機(jī)組）、油底殼補(bǔ)油接口（接機(jī)組）

底撬：底撬作為各系統(tǒng)的支撐平臺(tái)，滿足模塊在起吊及設(shè)備運(yùn)行過程中的強(qiáng)度需求。底撬設(shè)固定孔板，便于整體固定。底撬設(shè)吊耳，便于模塊整體吊裝。

2.3模塊化管路設(shè)計(jì)在案例中的展示

1.發(fā)電機(jī)組模塊;2.集裝箱模塊;3.管路模塊;5.進(jìn)風(fēng)模塊;6.燃?xì)膺M(jìn)氣模塊;7.配電柜;9.控制柜

如圖所示，該模塊置于發(fā)電機(jī)組正時(shí)端，模塊接口與發(fā)電機(jī)組本體接口均通過軟管連接，避免掉施工誤差。該方案使得發(fā)電機(jī)組兩側(cè)留有足夠的維修操作空間，且空間利用率大大提升。同時(shí)，管路施工不受到發(fā)電機(jī)組裝配周期的影響，極大縮短整體施工周期。

3 結(jié)語

通過模塊化設(shè)計(jì)，使各系統(tǒng)之間相互獨(dú)立，可單獨(dú)生產(chǎn)，產(chǎn)品整體生產(chǎn)周期不受各系統(tǒng)的施工順序影響，使得生產(chǎn)效率有極大的改善。具體優(yōu)化方向總結(jié)如下：

（1）尺寸優(yōu)化：將冷卻水系統(tǒng)與滑油補(bǔ)給系統(tǒng)集成在同一個(gè)公共底座上，有效的提高空間利用率，且移動(dòng)靈活，使用于多種場(chǎng)景。

（2）裝配進(jìn)度優(yōu)化：改變了裝配方案，成功的避開了發(fā)電機(jī)組裝配與管路施工之間的工藝順序影響，縮短施工周期，提高施工效率。