依据方舱医院的系统总体要求,整体自装卸越野型发电方舱能解决方舱医院在野外应急医学救援过程中的电力保障问题。根据应急作业环境的不同,要对发电方舱进行发电机组选型、舱体内布局设计、发电机组隔振降噪、车辆行驶稳定性校核。以200KW发电方舱为案例,对整体自卸式发电方舱进行了分析论证,经此方法设计的发电方舱,满足设计指标要求,可实现野外方舱医院作业的电力保障。
在防洪抢险、应急医学救援、抗震救灾等应急任务中,方舱医院具有展开便捷、作业性能可靠、模块化组合灵活机动、自我保障能力强和医疗功能完善的特点,实现了“急救台前移”的目标。在减少死亡率、缩短抢救时间、降低伤残程度等方面,发挥着不可替代的积极的作用,在医学救援等领域,应用十分广泛。
国内研制的第一代方舱医院出现在上世纪90年代中后期,该方舱医院由两台75KW发电机挂车提供电力保障,但是其存在发电能力有限、噪声大、机动性差等问题,限制了方舱医院效能的发挥。在总结和改进第一代方舱医院的不足之后,第二代方舱医院的电力保障能力可达200KW以上。本文从方舱的发电机组选型、减振降噪、装卸方式、低温启动、舱内布局等几个关键技术的实施方面,阐述整体自卸式发电方的设计。
根据方舱装卸方式,发电方舱分为叉车式、吊装式以及整体自装卸三种方式。从方舱医院的系统角度考虑,发电方舱作为整个方舱医院电力自我保障的功能舱,应具备撤收快速、展开便捷的功能。通过对比以上三种方舱装卸方式,吊装式车适合用于大功率移动电站,叉车式适用于小型方舱的装卸,整体自装卸方式具有撤收快速、展开方便的特点,满足方舱医院系列化、模块化的发展要求。
整体自装卸标准舱体,以方舱作为发电机组的载体和作业平台,以越野型二类底盘汽车作为运载平台。根据运载形式不同,移动电站主要分为方舱式、挂车式、厢式三种形式,而挂车式存在BG大游机动性差、承载发电机组容量小的缺点。厢式又不满足方舱医院通用化、模块化、系列化的要求。而方舱式的发电机组容量可根据方舱医院的用电量进行设计,方便人员和车辆的统一编配,满足方舱医院的总体要求。整体自装卸标准舱体的自装卸时间一般小于10min。
整體自装卸标准方舱主要技术参数和要求:①外形尺寸:长6058mm×宽2438mm×高2468mm(含滑撬);②内空间尺寸:长5510mm×宽2300mm×高2110mm;③舱体允许承载的最大质量:4500kg。
发电机组的匹配选型是大功率方舱电站设计中的关键技术之一。本文所举案例中,发电方舱内装设备和附件主要有移动配电柜、车内固定配电柜、电缆盘、柴油暖风机、4kW和200kW柴油发电机组等。其中200kW柴油发电机组是主要的设备之一,也是设备选型中的重点和难点,必须考虑发电机组重量重、体积大、散热量大、噪声大的问题。对于整体自装卸标准方舱来说,其标准长度为6m,内部空间有限,需要解决的主要问题是:内装设备的数量与体积与舱内空间匹配、舱体承载能力与内装设备重量的匹配、发电机组功率与用电设备功率的匹配。除此之外,还要配置合理的人机作业环境、进行高温散热设计、有效地降噪以及分布设计荷载等。
发电机组的降噪一是可选用静音型发电机组,二是通过降噪措施来降低发电机组的噪声。第一种方式价格昂贵,一般采用第二种方式。例如为小型发电机加装隔音罩、给设备安装减震器。对于大型发电机组来说,主要通过在舱体内壁粘贴吸音材料,将发电机组用迷宫型隔音板进行隔离,最终实现降噪。
舱体前部为控制间,设有配电柜、4kW应急柴油发电机组、暖风机等,主要用于工作人员启动发电机组、输送电力、监控设备运行等要求,空间尺寸为长宽2300mm×长700mm×高2110m;舱体中部为机组间,安装200KW柴油发电机组,移动配电柜固定在发电机组的一侧,其空间尺寸为:长2110mm×宽2300mm×高3600m。舱体后部为消音隔热间,用于发电机组的消音、散热与隔热,其空间尺BG大游寸为:长700mm×宽2300mm×高2100mm。
根据舱内布局设计,通过载荷计算,确定舱体质心,然后校核车辆行驶稳定性,主要包括横向稳定性、纵向稳定性、以及整车轴荷计算是否满足要求。如若不满足要求,需对舱体内设备的布局进行重新设计。通过舱体内布局设计,在保证车辆行驶稳定行驶稳定性的前提下,作业人员可在舱体展开作业时,控制发电机组运行。
整体自装卸发电方舱展收快捷,根据不同应急环境的需求,经发电机组选型、舱体内布局设计、隔震降噪设计,车辆稳定性校核等步骤设计的发电方舱可实现方舱医院在野外作业时的电力自我保障。
随着发电机技术的进步,一系列重量轻、体积小、效率高、噪音低的新型发电机不断上市,例如采用高压共轨燃油喷射技术的柴油发动机、采用轴向无槽稀土永磁中频发电机,其体积约为同功率普通柴油发动机的60%,重量约为同功率普通柴油发动机的70%。采用上述新型发电机组装备方舱医院,对舱体内空间和承载能力的要求将大幅下降,对整体自卸式方舱发电站的效能会显著提升。
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