室外集装箱式柴油发电机组设备安装步骤

　　摘要：现代化高等级的大型数据中心，柴发机组意味着是最后一道用电保障，其在参数中心的运用具有单机功率大、电压等级高、台数众多的发展趋势。相对于传统的柴柴油发电机房占地空间大，建筑布置难度高的缺陷，cummins公司在本文中提出了室外型发电机组集装箱的模块化柴发的设计思路。集装箱式柴油发电机组是一种新兴的备载电源建设模式，将整个供电系统分为N+1若干个独立集装箱。各集装箱内柴油发电机的类型类型、功率负载、配置等均按照统一标准进行设计。并且随着电力需求的变化，可不断增加模块化集装箱发电机组，从而实现快速建设。

　　      近年来，随着客户需求的不断增强，对数据中心机房硬件方面的要点也越来越严格。其中，供应高度可靠的电力提供，成为必备要素之一。为做到这一点，数据中心通常都由两路独立大电供电，同时由备用电源和柴油发电机组配合，为关键装置提供市电中断时的后备电源。其中备用电源依靠后备电池组提供短时断电的备载保证，而较长时间的大电中断，则依靠柴油发电机组来供应电源。因此，柴油发电机组的正确选用，对参数中心的高可用性至关重要。针对上述应用特点，康明斯可以从设计阶段开始，就做出针对性的安排，以在经济合理的前提下，最大程度地增强其可靠性。

　　      在选择柴油发电机组功率时，首先需要确定的问题是发电机组的容量定义。按照国标GB/T2820(等效于ISO8528)，发电机组的功率定额分三种，即连续功率(COP)、基础功率(PRP)、限时运行功率(LTP)以及备用备用功率(ESP)。对集装箱式数据中心来说，通常都有两路大电供电，市电的可靠性非常高，所备柴油发电机组年运转时间不可能超过500h，因此，在确定发电机组容量定额时，应按限时运行功率来选购。

　　     此外，由于空间有限，一般参数中心普遍选取室外集装箱式柴发机组作为备用电源的方法的趋势越来越明显。其具体构成分为柴发机组和集装箱外罩，分别如图1和图2所示。

　　      柴发机组所带负荷中，如果非线性负载小于其额定功率的25%时，可以不必特别考虑其影响。而内以数据中心内以备用电源为主的非线性负荷，已经占到了发电机组额定容量的40%甚至更高，因此在设计柴发机组时，必须充分考虑备用电源的因素。备用电源对柴发机组的危害具体体现在两方面：

　　      尽管现在的备用电源在引入了输入滤波器后，已经很大程度上控制了谐波电流，但是在柴发机组供电时，因其容量远小于电网，相对而言存在比较大的内阻，当备用电源整流器的谐波电流注入到同步发电机定于绕组中时，会使交流输出电压产生畸变。这种畸变严重时就可能影响柴油发电机组本身，如调压机构和/或控制系统的正常工作、定子线圈的过热等，也可能危害其后续装置如备用电源的正常工作。

　　      处置办法除了选用输入谐波电流小的备用电源(如12脉冲整流或高频整流)外，在发电机组的选取上，可采取的相应对策包括：

　　① 发电机励磁机构采取永磁励磁，以保证调压器供电的稳定。选取永磁励磁，保证了调压器的电源与发电机负载无关，可以高效地避免因谐波电流对主磁场的扰动而对调压器的电源供应产生的不利危害。

　　② 调压器必须采取三相均方根(RMS)测定输出电压，必要时检测回路加隔离变压器或低通滤波器。因为谐波电流的存在，很显然单相测定可能引起调压器误调节。均方根(RMS)值也叫高效值，选择RMS测定，能有效地反应出总电流的发热能力，比其他测定方式如平均值等测量，能更准确地体现实际电流的效果。

　　③ 增大发电机功率。这是一种目前广泛采取的行之有效的清除柴发机组与备用电源兼容问题的步骤。增大功率的实质，是通过降低发电机的内阻，从而弱化谐波电流的不利影响。注意因为负荷的有功功率并不增大，因此柴油发电机功率并不需要放大，而仅选购较大功率的发电机，即俗称的“小马拉大车”方法。

　　      随着输入滤波器的应用，备用电源输入功率因数提高，输入谐波电流失真度(THDD减小，这是一个很好的改良。但是，这种备用电源在空载或轻载的时候，输入特点呈容性负荷，且容量因数非常低发电机价格，甚至接近于理想的容性负荷负荷，此时柴油发电机组的运转可能会产生问题。

　　      尽管这种因备用电源空载或低载时的容性负载特性而发生的问题并不必然产生，在设计时仍应尽可能的防止这种状况的出现。首先是在备用电源的功率及操作要求选型上，应尽量防范使其工作在空载或低载状态；其次，在发电机组投入使用时，应考虑优先投入感性负荷，如空调等，由于备用电源可由电瓶维持一段时间，这一点并不难做到。

　　      按照作用划分，集装箱发电站可以根据用户要点添加的配置康明斯发电机价格表，大体可以分为柴油发电机组、油箱、控制系统、消音装置、消防装置、温控机构等。不同的机构，让康明斯公司在面对客户的不一样需求时，可以游刃有余地给出不同的安装手段。内部构成如图3、图4所示。

　　（1）根据ISO668《系列1特种箱——型号、外部尺寸和额定值》可分为10’；20’；30’；40’标箱；同时对于不同发电机组的要点，结合公路，海运，铁路运输的优点，也可做成其它非标准运输类型的尺寸，如24’；43’；45’；48’；53’等。

　　（2）在柴油发电机集装箱箱体的定制流程中，需要特别申明的是，规划环节对模块化柴发能否实现布置用途是非常重要的，必须严格根据实际承载的柴油发电机组动载荷以及各产品组合的综合特征进行优化、量身订造，才能满足参数中心对模块化柴发可靠性、安全性、快速反应能力的需求。

　　（3）任何基于标准物流箱体基本上的构成改造，都会造成机构可靠性的减小以及后期运维隐患，是不能被接受的。

　　      选型Q345或16Mn等更强的构造件；对于箱体表面材料，选择B480(Cortena)耐腐蚀的全新板材，从原材料方面控制表面品质。

　　      选择耐盐碱的油漆同时适合于洗涤剂清理的聚胺脂双组份油漆；同时为了保证表面的美观性，选购高光、淡基色的油漆，其保光性及保色性能好，同时对于油漆的施工工艺要求为双层涂料发热一次成型，环境温度偏高地区讲解操作防辐射等级95%以上的防紫外线）箱体的内外部配件及活动件部分

　　      如防溅罩、消音器外包裹、进排风百叶、铰链、螺栓等五金件选购防腐蚀的配件，一般为SUS316的配件，同时根据不同的构造，不锈钢的等级可以按需配置。

　　（1）柴油发电机集装箱箱体的两侧均需设置方便保养检验的门深圳康明斯发电机，预留电力输出等的线缆通道。外部最基础需要预制、预留的通道为：进排风消音室检测口，排气消声器出口、日用油箱的进回油通道、集装箱箱体内的排污口、柴发机组的入水排水口、机油排放口、急停开关口、自带爬梯凹口、消防管道接口以及可以在室外观察到发电机组操作界面运行状态的透明窗口等等。

　　（2）所有箱体开口位置，均需要在主体框架施工时一次成型（电气接口需考虑防溅罩的设计），且预制有与主框架联接的独立钢组成支撑，保证箱体长期不变形。

　　      原材料的表面打砂排除→原材料下料→根据规划进行焊接组框→框架部分的强度方面试验论证(样箱)→部件的二次打砂→表面油漆的解决（分内，外表面）→箱内的隔音装配→箱内外配件的安装→箱外的油漆修补→箱体外部的标贴粘贴→箱体整箱淋雨测试→箱内发电机组及配件的安装→合格出货

　　1、原材料表面的打砂排除      对于原材料打砂，需要满足原材料表面的粗糙度、板材表面的洁净度及打砂密度。

　　      将板材表面打毛，使油漆喷涂后复盖在板材表面，增加油漆的附着力，使油漆不易脱落，通常要点表面粗糙度为45-65u；粗糙度测定用微分深度测量仪。

　　      保证板材表面的清洁，以保证油漆的质量；经过表面打砂的板材需达到ISO 8501-1 Sa2.5。

　　      保证油漆表在贩附着力，一般要点不低于80%，检修的标准为对比表。原材料打砂的意义是去除原材料表面的锈蚀，清理原材料的表面，使其洁净。

　　      根据规划图纸要点进行下料焊接；主要的制作成品后的尺寸要点必须符合GB985《气焊、手工电弧焊及气体保护焊焊缝坡口的基础形式和尺寸》；GB/ZQ3680《焊缝外观品质》；ISO668《系列1集装箱——规格、外部尺寸和额定值》。

　　      其主要是模拟柴油发电机集装箱箱体在海运；铁路运输及车运输步骤的主要情况，进行的强度方面的论证，主要要点参照ISO1496-1《系列1集装箱— 技术要素与试验方法》的标准要点进行测试。（附表5 系列一集装箱测试的方法）对柴油发电机集装箱箱体而言，需要通过海运运输，必须通过船级社对整套箱体进行论证合格后才可以进行交易及运输，对于内陆运输，没有明确强制要点，但对于柴油发电机集装箱箱体的可靠性以及安全性来说，必要的强度方面的测试环节还是必须的，下面就CSC国际船级社认证的试验方面及其所测试的内容进行解释如下：

　　      主要为测试集装箱箱体上部可以容纳多少的净重，即箱子上面还可以堆放几层，详细是考虑角柱的强度，一般布置按上部可以堆放9层进行设计，即箱子上部还可以堆放8个重箱进行布置。

　　      主要为测试集装箱顶部角件与角柱的强度，模拟箱子起吊，确保其起吊安全。

　　      详细为测试集装箱底部角件与箱子框架的强度，模拟箱子底部用角件作为支承，整体箱子的强度要点，确保箱子以4个角件支承时，箱子操作安全。

　　      测试墙板的强度，预防货物在运输流程中倾斜，货物碰到侧板，同时避免恶劣天气情形下，雨雪拍打墙板时保证其安全。

　　      测试底角件及底架的强度，具体是模拟箱子在海上运输时，船在高浪的状况下，保证箱子可以与船固定一体，且安全的运输。

　　      测试底角件及底架的强度，详细是模拟汽运的条件，在急刹车或急转弯时，保证箱子可以在底角件锁止的情形下，保证箱子不冲出或倾倒下车子。

　　      测试底架叉车槽的强度，具体是针对有叉车的箱子，在重箱情况下用叉车装卸，保证其装卸安全。

　　      测试底架有抓槽的强度，主要是关于有抓叉的箱子，在重箱状况下用抓槽装卸，保证其装卸安全。

　　      测试顶板的强度，保证工作人员在顶部作业时保证作业人员的安全。

　　      确认梯子的强度，保证作业人员在上下梯子时保证其工作安全。

　　      试验流程中，箱子的弹性变形及试验后箱子永久变形必须在要求范围以内。

　　      柴油发电机集装箱箱体的二次打砂详细是关于后继焊接的焊缝及热影响区进行喷砂表面除焊接的氧化皮，焊烟等杂质，使表面符合喷漆前的要求。（详细要点同一次打砂要点）。

　　      进行板材表面的防锈处理，预防箱体表面生锈面危害到箱体表面的美观。常规的符合柴油发电机集装箱箱体要求的油漆配比：富锌底漆：35u+环氧中层漆45u+聚胺脂面漆40u=120u；详细的油漆的要求可以根据客户要求与油漆经销商探讨油漆的详细配比，另外为了保证箱体表面的美观及光感性，相对面漆要点可以加厚解决。

　　      箱体油漆的施工必要要素是需要在相对封闭的空间内进行，内部需要有足够的照明设施；进出风送抽风机构以及暖风加热，施工房体内同时箱体油漆需要在6小时之内的时间完成，这在具体授权厂商施工方面都有相对应的操作工艺。

　　      发电机组外罩一般选取标准集装箱进行整改，其半成品外观如图5所示，成品后外观如图6所示。影响到柴油发电机集装箱箱体表面品质主要问题如下：

　　      箱体表面的做工品质需要在箱体制作流程中进行控制，这一点康明斯需要在制作流程中进行高效的控制。

　　      此点对于箱子的表面处理作业尤其重要，一方面需要合理的选材，根据柴油发电机集装箱箱体的操作环境，结合柴油发电机集装箱箱体运输的优点，首先需要考虑柴油发电机集装箱箱体表面的油漆；根据详细箱型部署的优势，对于箱体外部易进水部份选定不锈钢材料进行焊接；对于箱体常拆除五金件，选用SUS316的材质，以保证表面不因锈蚀而影响表面品质。

　　      这就需要在选购油漆进注意此点，需要选型方便清理的油漆。

　　      以上所述，就是康明斯公司制作的集装箱发电站的方案和选型要点。除了可以在发电机组集装箱内部安装安保消防预警系统、液体泄露检测装置、防火阀、气溶胶自动灭火系统等全套消防装置，构成完整的消防装置，从预警到灭火都可以自动完成，将客户损失降到最低。此外，客户还可以购买为集装箱外部增加防火层，进一步增强集装箱的防火能力。如果您对集装箱柴发机组的装备手段有任何疑问或者需求，请随时联系cummins出售部门，康明斯公司将为您提供专业的咨询和服务。