1、數據機房專用低噪聲方艙電站概述

數據機房應急備用柴油發電機組一般功率級較高，多為多臺機組并機供電，電壓等級為0.4kV和10.5kV.由于柴油發電機機房占地面積大，建設周期長，擴展性差，嚴重制約了數據機房的建設和擴展。

以低噪聲方艙電站的形式為數據機房提供應急備用電源，可省去機房建設的周期和費用，配置和組合相當靈活，機組可選低壓0.4kV，也可選高壓10.5kV，可以單臺配置，也可多臺并聯，最多可實現32臺的并聯。方艙電站為組合式低噪聲電站，可方便拆卸和運輸，安裝后不用再做降噪處理，極大地減少了噪聲對周圍環境的影響。

2、10.5kV高壓方艙電站

隨著數據業務的發展，將會出現許多高供電負荷的數據機房單體建筑或建筑群，每棟單體建筑的供電負荷可達20000kVA，甚至超過30000kVA，而且這種規模的建筑的單層面積相對較大。對于這種數據機房樓，若采用傳統形式的低壓發電機組，將會造成首層大量建筑面積的占用，并影響高低壓變配電設備的布置及空調制冷設備的布置，在機房面積相對較小的情況下，發電機房的進排風也難以解決。

若低壓發電機組設置在樓外獨立設置的發電機房內，低電壓、大電流、長距離也會造成能量損耗，而且給施工和運行維護等方面帶來不便。

高壓機組因機組的輸出電壓10.5kV與機房市電供電系統電壓一致，可直接接入供電系統，省去了大筆供配電系統的設備投資。同時由于機組的輸出電壓高，輸出電流小，在動力傳輸過程功率損失最小，適合遠距離輸送。高壓方艙電站可在機樓外獨立配置，占地面積小，配置和組合相當靈活。

高壓方艙電站并機系統采用液晶智能主控模塊，集發電機組的操作、控制、保護、參數顯示、并機、負載分配于一體，最多可實現32臺機組的并聯。

并機系統采用全數字式控制，并機精度極高，并機環流小于1%，無觸點設計，故障率極低。并機投入及解列僅需一鍵操作，不存在誤操作可能。并具備帶載并聯、平滑負載轉移功能。

其主要特點和功能有：

a.模塊化無觸點結構，微處理器快速管理，精確設置和可靠性高。

b.最多可達32臺機組全自動并車，滿足不同功率段應急電源的需要，最大單機功率可達2000kW.并機后最大功率可達64000kW.

c.電站之間僅需通過通信線并用快速接插件連接，簡單快捷，現場無需調整即能投入使用。

d.不同功率和不同品牌電站均可以并機運行。

e.通過啟動負載儲備及運行負載儲備等的設定，可保證在負載變動時提供穩定的電源和最佳的節能運行。

f.機組之間通過CAN工業控制器高速總線進行通訊，抗干擾能力強。

g.方便地實現多臺電站不停電負載平穩轉移，確保長時間連續供電。

3、組合式低噪聲方艙電站結構特點

組合式低噪聲方艙電站包括柴油機、發電機、安裝底座、冷卻水箱、啟動蓄電池組、減震橡膠墊、組合式降噪方艙、排煙消聲裝置、日用油箱和系統集成的控制和開關柜等。

柴油機和發電機通過彈性聯軸器對中定位連成一體，柴油機的飛輪盤和發電機的輸入軸通過聯軸器連接傳遞動力。散熱水箱是機組的散熱器，由柴油機驅動風扇把冷風吹進散熱水箱的散熱片間隙，將冷卻水的熱量傳遞給大氣，降低冷卻水的溫度。安裝底座是發動機和發電機的公共底座，其結構是一個剛性的鋼結構框架。柴油機、發電機和散熱水箱直接安裝在公共底座上。降噪方艙是機組的防護罩殼，由控制柜方艙、動力方艙、進風擴展艙和排風擴展艙組成。降噪方艙內置進、排風消聲器和排煙消聲裝置，在保證機組正常通風量的前提下降低噪聲的傳播。機組的安裝底座下面安裝橡膠減震墊并固定在降噪方艙底板的骨架上，以阻滯機組工作時震動的傳遞和運輸時車輛震動對機組的損害。啟動蓄電池組為柴油機的直流啟動馬達提供電力，直流啟動馬達帶動曲軸旋轉，使柴油機啟動。啟動蓄電池組布置在靠近機組啟動馬達的方艙內底板上并給予固定。日用油箱為柴油機提供燃油。控制開關柜是機組的控制系統和電力輸出系統總成，包括啟動，保護，通信等各種功能和機組電力輸出的總開關。電力輸出的總開關是連接機組和負載的中間節點。

組合式方艙根據運輸條件設計成滿足運輸條件的四個獨立的小方艙，到達使用地點后再拼裝成整體，大大方便移動和運輸。該四個小方艙分別在其對應的連接面上用螺栓和密封條聯結，它們為控制柜方艙、動力方艙、進風擴展艙及排風擴展艙，其中，控制柜方艙、動力方艙設置在組合式方艙的下部，進風擴展艙及排風擴展艙分別設置在控制柜方艙、動力方艙的頂面。

排煙管、油管分別用法蘭和密封墊片連接，電纜用母排連接。在結構設計上充分考慮了方艙拆裝的工藝性和可靠性。

4、低噪聲工作原理

4.1、滿功率低噪聲工作

大功率柴油發電機組運行時，通常會產生110dB（A）以上的噪聲，如果沒有采取必要的降噪措施，機組運行時的震動、噪聲將對周圍環境造成嚴重損害。為了保護和改善環境質量，必須對震動、噪聲進行控制。本項目降噪方艙通過減震和隔震裝置及機艙采用高效吸音材料，用降噪消聲裝置對進、排風通道和排氣系統進行了降噪處理，極大地減少了噪聲對周圍環境的影響。

一般來說，方艙降噪處理改變了機組正常的工作環境，稍有不慎即會影響機組的功率輸出，嚴重時會停機保護。我們通過對機組進排風量和排氣背壓的準確設計，很好的把握了滿功率輸出和降噪的平衡點，確保機組在滿足通風冷卻及許用排氣背壓條件下實現低噪聲工作的要求，實現了滿功率低噪聲工作。

4.2、減震功能

整體結構柴油機和發電機通過飛輪和彈性聯軸器和發電機定位連成一體，能保證柴油機和發電機連接的同軸度，最大限度的減少機組運轉時主軸上的扭振。

橡膠減震墊布置在安裝底座和動力方艙底板骨架之間，有效的隔斷機組運轉時的震動向方艙傳遞和緩沖運輸時車輛震動對機組的沖擊。

橡膠減震墊結構為一種壓剪復合型橡膠隔震墊，這種結構具有較高的承載能力，較低的剛度和較大的阻尼比，固有頻率可做到5Hz.由于很低的固有頻率，使減震墊在機組開動時或方艙電站移動時不容易引起共振，而較大的阻尼比使震動時的激震很快衰減。同時，上蓋板特有的碗型設計能很好保護橡膠材料，剛性十足的漏斗型底板和橢圓型平面結構使底板的安裝強度大大增強。碗型上蓋板和漏斗型底板凹凸相扣，當極端情況下橡膠墊遭到破壞時機組也不會因橡膠墊損壞而造成結構破壞。

有效的減震和隔震衰減了震動噪聲的傳播。

4.3、吸聲、消聲措施

4.3.1、動力方艙的吸聲處理

動力方艙天花及四周墻壁均用高效吸音材料鋪設，里層襯以沖孔率很高的鍍鋅沖孔鋼板，沖孔鋼板和高效吸音材料的完美配合就像無數聲音活塞，當噪聲穿過沖孔鋼板小孔沖擊吸音材料時，就像推動活塞運動一樣，聲波引起吸聲材料孔隙中的空氣和細小纖維的震動。由于摩擦和粘滯阻力，把一部分噪聲能量變成聲音活塞的動能消耗掉，從而減少了一部分噪聲的向外傳播。

4.3.2、排煙消聲系統

排煙噪聲是柴油機空氣動力噪聲的主要部分。其噪聲一般要比柴油機整機高10-15dB（A），是首先要進行降噪控制的部分。消聲器是控制排煙噪聲的一種基本方法。正確選配消聲器（或消聲器組合）可使排氣噪聲減弱30-40dB（A）以上。

根據消聲原理，消聲器結構可分為阻性消聲器和抗性消聲器兩大類：

a.阻性消聲器是利用多孔吸聲材料，以一定方式布置在管道內，當氣流通過阻性消聲器時，聲波便引起吸聲材料孔隙中的空氣和細小纖維的震動。由于摩擦和粘滯阻力，聲能變為熱能而吸收，從而起到消聲作用。

b.抗性消聲器是利用不同形狀的管道和共振腔進行適當的組合，借助于管道截面和形狀的變化而引起的聲阻抗不匹配所產生的反射和干涉作用，達到衰減噪聲的目的。其消聲效果，與管道形狀、尺寸和結構有關。一般選擇性較強，適用于窄帶噪聲和低、中頻噪聲的消減。

機組排煙系統的降噪處理：在柴油機允許的排煙背壓范圍內，我們應用一個波紋減震節、一個阻性消聲器和一個抗性消聲器的組合，有效地隔斷了排煙震動和排煙噪聲的傳播。同時，對排煙管道進行隔熱隔音包扎，也改善了機組的運行環境和由排煙管引起的噪聲。

4.3.3、進、排風通道的消聲處理

進、排風通道是機組燃氣量供應、冷卻和熱風排出的通道，同時也是機組噪聲泄出的出口。為保證機組的正常通風量使機組滿功率輸出和減少噪聲排放，在機組的進、排風通道布置阻性片式消聲器，片式消聲器通道的有效面積滿足正常通風量的要求，新風路徑為電動百頁窗-擴張腔——動力方艙。噪聲通過進風通道泄出的路徑沿新風路徑逆向。熱風沿排風通道排出的路徑為散熱水箱-消聲器-擴張腔-消聲器-擴張腔-電動百頁窗排出方艙外。噪聲沿排風通道泄出與熱風同向。由于布置了擴張腔，使噪聲在經過片式消聲器衰減后再經擴張腔擴張產生聲阻抗不匹配的反射和干涉作用，達到噪聲再衰減的目的。同時由于進、排風路徑的拉長，使噪聲在泄出過程中自然衰減，增加了降噪效果。

5、結束語

數據機房專用低噪聲方艙電站以輸出高壓10.5kV為其主要特點，可以由多臺并聯滿足超大功率等級用電需求。又由于方艙電站由4個小方艙組合成，可方便拆卸和道路運輸。方艙電站占地面積小，布置靈活方便，特別適用于一些原來沒有預留大功率柴油發電機組機房的數據機房樓和樞紐站樓擴容應用。同時對新建數據機房，選用高壓方艙電站，可節省機房建設投資，減少對大樓有限建筑物優質資源的占用、方便分期擴容、縮短建設周期。數據機房專用低噪聲方艙電站是一種理想的備用電源解決方案。


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