柴油发电机日用储油箱的输油管道装配要求

摘要：本文根据康明斯公司实际项目布置、工程建设及运行保养的相关经验，解读发电机房燃油供给装置的主体架构、自控逻辑以及供电配置等主要组成内容，并结合当前行业状况，从源头布置、工程建设以及运转维护等多角度综合思考，设计建设了一个安全、稳定以及有效的发电机房发电机组燃油供给系统，为后续油机房的运行维护打下了坚实基本，可确保及时有效地供给燃油，**关键时刻发电机组供油不间断，柴发机房设备供电不间断。

      目前，发电机房的供电基础架构通常由高压大电加柴油发电机组作为后备电源**。柴油发电机是柴发机房供电的最后一道**，燃油供给装置是**柴油发电机组及时稳定运行的关键环节。一个稳定、可靠的燃油供给系统，能在长时间停电情况下为发电机组供应及时高效的燃油，确保机房设备供电不间断。

       燃油供给系统的具体设备包括储油罐、供油泵、回油泵、各种阀门、燃油格、日用油箱、PLC控制柜、电源柜、探头以及磁翻板液位计等。燃油供给系统主要由主体架构、自动控制以及供配电3大部分结构。主体架构为燃油装置的具体躯干，通过管道对储油罐、日用油箱以及发电机组进行合理连接，并在管道上加装油泵和阀门等各种控制装置，形成一个稳定、高效且安全的供油系统。自动控制系统是整个燃油供给装置的大脑中枢，包括各种传感器和信号监测，通过PLC利用既定的自动控制逻辑监测并控制整个燃油供给过程。供配电是装置中控制装置和PLC等用电设备的能量来源。其中，小于200KW康明斯发电机组可以选配原厂提供的机底油箱，功率为满载8小时；此时不需附加额外的燃油管路、沟道及输送泵，就能与机组很好的配合使用。可以通过手泵或电动系统、人工、电动的或自动的向机底油箱补油。若选取原产配套的自动补油系统（附带高低油位报警），可令装置更为完善。

（1）康明斯发电机组油箱通常放置于邻近的储油间里。油箱内较理想的燃油高度应保持和燃油输送泵入口等同高度，但较高油面无法比发电机组底座高出2.55mm米。油箱有相应品质证明及检测试验报告。油箱装配完毕后进行管路装配施工，油管按设计安装在浮动地台上，输油管道装配完成后用压缩空气进行试压。

（2）燃油箱是用钢板冲压焊接而成，其内表面通常镀有防护层（不允许用镀锌钢板），以防油箱壁面受腐蚀。由于柴油很难在常温下蒸发，因此，柴油箱不装置蒸气阀，但柴油箱盖必须加装一个与大气相通的压力平衡孔，并在盖内侧加装空气滤清毡垫，以滤除空气中的灰尘带入柴油中。在注油口内装有滤网，以便在注入柴油时进行初步过滤，加入柴油后用箱盖将注油口盖上。   

（3）应在油箱沉淀池下部装有放油塞，以便排出脏物。为了便于从柴油箱中放出水分，有的油箱在放油塞上装有一个活门。燃料放出前，将塞子拧下，然后接上软管。当软管压紧塞门时，即可将活门打开，燃料从燃料箱中流出。日用油箱应装配手动油泵和油箱油量表，油量表是用来检测燃油箱中柴油。打开开关，柴油即进入玻璃管，并停留在与燃油箱中相同高度的水平上，油量表刻度表示燃料油箱中的储油量。

（4）大于400KW康明斯发电机组一般日用油箱的容量为1000L，油箱中须系统低油位开关设置30%、50%、100%、110%四阶段之油位预告信号。 其常规布置如图1、图2所示。

（1）燃油系统由钢制室内油箱、油泵及阀门、电磁阀、管路以及日用油罐遗漏滤清器、油位表、存油量计、存油管密封帽、阻火器、通气貌、滴盘、排渣管、溢流管等构成，同时应设防静电接地装置。燃油系统通常需要安装室内油箱、供油泵、回油泵、截止阀、紧急截止阀和室内输油管道。管道采用焊接连接，与油箱、泵、阀门的连接采用法兰连接。

（2）日用油箱向柴油发电机供油的管口距油箱底的距离至少应有100mm左右，以免沉淀污物和冷凝水被吸入柴油发电机。装配位置应避开热源和震动，通常部署位置如图3所示。由于振动会致使沉淀物泛起；而加热则导致动力不佳，若燃油温度升温至65℃，会出现汽化而使柴油发电机无法正常工作。制作燃油箱的材料，禁止使用镀锌钢板，也不允许用镀锌管作输油管，因为金属锌会与燃油中的硫化合成片状或粉状硫化物，堵塞滤清器或喷油嘴。   

（3）燃油装置不允许有细微的渗漏，包括运转中和停机时的渗漏。若产生渗漏，都会引起空气逸入燃油装置，会出现柴油发电机运行不稳定和危害输出容量。因此，保证严密无渗漏是燃油全装置装配的关键。软管装配要采用优质环箍，不要用铁丝捆扎，以免松脱或切破油管。现在服务商已生产有多种型号的日用燃油供选购，装配时只需着地座稳，不必再架高，非常方便。

      输油管应为无缝钢管。供油管采用DN65无缝钢管、回油管采用DN50无缝钢管。进油管和回油管必须尽可能分开，以防止热燃油回流。燃油吸入管应在油箱较低液面下铺设。在发电机供油泵上须装拉线“关闭”阀门，以便在出现故障时在机房外可以手动关闭发电机组。在主输油管道上须提供一双筒式油过滤器阀门，以便于清理油滤清器时不会危害装置正常作业。日用油箱与输油管道的连接如图4所示。

      国内柴油发电机房一般采用地埋式储油罐。国标《柴发机房布置规范》中，直埋地下的卧式柴油储罐需满足建筑物和园区道路间的较小防火间距，柴油发电机的燃油存储量需满足相应等级发电机房的用油量，国标A级柴发机房需满足12h的备载用油量1。良好的设计举措是保证后备燃油存储长期稳定可靠的关键源头。结合发电机房的实际设计与建设，从主体架构、自控逻辑、监控以及供电配置等方面，对柴油发电机房的燃油供给系统进行设计解惑。通过实践探求，需将2N双备份布置理念贯穿全系统每个装备节点。从储油罐、管道、日用油箱、供回油泵、PLC控制柜、地埋储油罐平常加油口以及日用油箱应急加油口，到PLC控制柜、油泵及电动阀等用电设备，均要以双备份思路进行布置建设。

      燃油供给装置的主体架构包括储油罐、日用油箱、管道、供回油泵以及阀门等多见装置。燃油系统主体架构在布置图纸定稿后一锤定音，建设完成后的整改难度和成本巨大。因此，主体架构应以安全、稳定、可靠以及高效等为基本，在规划设计时重点考虑后续运转保养的便利性和经济性目。

      主体架构2N双备份是对管道的合理规划。主要思路为两个相同容积的罐体，分别为柴发机房一半数量柴油发电机所对应的日用油箱供油，从储油罐到每个日用油箱，设置两路供油管道，在两个储油罐间设置两路旁通管道形成互为备份，使供油管道和储油罐达到2N设计效果。主体架构设计框架如图5所示。

（2）2号为主回油管，日用油箱加油超过临界值时，燃油从5号溢流管溢出汇流至主回油管。平日检修、应急情况时，通过8号快速回油管紧急回油汇流到主回油管直至地下储油罐。

（8）8号为快速回油管，当损坏、修理以及火灾等紧急情况时，通过回油泵快速把燃油抽回汇流到2号主回油管，直至地下储油罐。

（9）9号为应急加油管，当地下储油罐或储油罐至日用油箱间的管道，全部损坏或控制系统损坏不能供油时，通过应急加油管道燃油直接加到日用油箱。

（10）10号为旁通管，使供油管道和储油罐形成互为备份，其中一个油罐损坏时，通过切换阀门另一个油罐承担起故障侧柴发的燃油供给，防止供油中断。

      储油罐罐体的建设一般根据国标《小型立、卧式油罐图集》要求，结合工程实际需求进行深化设计。地埋卧式储油罐进出管道及相关器件设计详图如图2所示。

（1）1号为平日快速加油口，设置两个不同口径的常用加油口，便于平时不同功率燃油运输车的加油工作。主加油管在储油罐底部加一个弯头，防止后期加油时冲击底部沉淀物污染油品，从而磨损堵塞管道、阀门等器件。

（2）2号为油水分离器。油水分离器就是将油和水分离开来的仪器，原理主要是根据水和燃油的密度差，利用重力沉降机理去除杂质和水份的分离器，可根据发电机组流量选择。

（5）5号为快速吸油口，快速及时地把地下储油罐内的燃油吸出，便于罐体的维保和修理，同时底部布置止回阀，预防吸出燃油回流。

      日用油箱是连接储油罐和发电机组的关键储油容器，对燃油的平稳供给起关键作用，关系到燃油供给、日常维保以及应急抢修等。结合工程经验，日用油箱结构如图7所示，其管道阀门设计如图8所示。

      储油罐出来的2根双路供油管分别通过日用油箱上端、管道上加装球阀和电动阀组合系统进行控制，供油管末端加装过滤分流器。在日用油箱靠近顶部的位置，设置溢流系统通过溢流管与底部的快速回油管合并，在回油管上布置球阀和电动阀的组合系统，同时设置过滤器、小型回油泵、止回阀以及球阀，以便实现快速控制。在日用油箱的上下位置设置柴发回油管和至柴发得供油管，在管道上配置相应阀门用以开关控制。在日用油箱顶端设置应急快速加油管道，管道上加装波纹管、阀门、油表、滤清器以及相应的加油接口，以满足应急加油。同侧的每个日用油箱的应急加油管并接到主应急加油管道上。每个日用油箱上需设置液位控制系统，同时还需设置阻火通气罩。

      柴油发电机供回油自动控制系统，简称燃油自控装置(PLC)，详细集中监测、控制与管理柴油发电机的燃油供给和回卸等状态。它的监控对象详细包括地埋储油罐、日用油箱、供油泵、回油泵、管路阀门、液位以及温度等。通过控制界面和探头等元器件，将装置的状态接入柴油发电机房动环监控系统，进行实时监测、控制及运维管理。燃油自控系统拓补图如图9所示。

      供油控制系统配置主备两台PLC柜，并互为热后备。正常情况下，主备PLC各自独立控制对应地下储油罐的供油泵，根据控制逻辑给日用油箱供油。当其中一台PLC损坏时，另一台承担全部日用油箱的供油控制，实现供油控制系统的双**。燃油自控系统的逻辑控制具体包括以下几个部分。

      每个储油罐均应设置液位监控设施。它的液位探头具备远传和本地显示功能，将探测到的液位信号及时有效地接入控制系统。控制系统根据储油罐中的液位传感器信号，设置高高液位、高液位、低液位以及低低液位4种柴油功率状态。以总容量为50m3的储油罐为例，设置液位告警控制逻辑。

      当储油罐内柴油量达到高液位，设定油量达到45m3时监控中心产生油满溢出风险告警，同时现场设置声光报警。当储油罐内柴油量达到高液位，设定油量达到40m3时(预留回油空间)柴油控制系统和现场声光警示油罐已满，停止向储油罐补充柴油。当储油罐内柴油量达到低液位，设定油量距离油罐底部500mm(可调整)时，柴油控制装置和现场声光提示油量过少，向储油罐补充柴油，同时自动关闭该油罐的所有供油泵。当储油罐内柴油量达到低低液位，设定油量距离油罐底部300mm(可调整)时，监控中心缺油告警和现场声光报警，储油罐已无柴油。

      每个日用油箱均应设置液位监控设施。它的液位探头应具备远传和本地显示功能，将探测到的液位信号及时有效地接入自动控制装置。控制系统根据日用油箱中的液位传感器信号，设置高高液位、高液位、低液位以及低低液位4个柴油功率状态。以总功率为1m3的日用油箱为例，设置液位告警控制逻辑。

      当油量达到高高液位，设定到90%油箱容积时监控中心油满溢出告警和现场声光报警，回油泵打开，日用油箱柴油回卸到储油罐。当油量达到高液位，设定到80%油箱容积时关闭日用油箱对应的供油电磁阀。当油量达到低液位，设定到50%油箱容积时开启日用油箱对应的供油电磁阀，及时补油。当油量达到低低液位，设定到20%油箱容积时监控中心缺油告警和现场声光报警，提醒油量偏低，立即补油。

      如图10所示。每个储油罐配置供油泵，与日用油箱上的供油电磁阀进行连锁设置。供油回路中任意一组日用油箱的电磁阀开启且确认阀门状态后，由自动控制装置发出指令，开启对应储油罐的供油泵。当测定到对应日用油箱的电磁阀都关闭时，对应供油泵停止运转。每个供油泵需具备现场和远程开启作用，它的故障与状态信号应实时纳入监控系统。日用油箱下方设计柴油泄漏探测装置，通过自控系统纳入动环监控。地埋储油罐内，柴油设置含水量探测装置，罐外设置泄漏探测装置，通过自控系统纳入动环监控，实时预警监测油品。

       控制系统布置远程或手动关闭，日用油箱至柴发侧供油管上的紧急切断阀，紧急切断供油泵。每个日用油箱上设置一套回油阀和小型紧急回油泵，回油电磁阀与回油泵消防联动。当日用油箱间出现火灾报警时，消防装置将系统信号发送给油路控制装置，由油路控制系统实施控制，打开该日用油箱和相邻的房间，并开启回油电磁阀和小型紧急回油泵，快速回油直至地下储油罐。日用油箱气体灭火时由消防系统联动，关闭排风管道上的电动密闭阀。灭火结束后，手动开启电动密闭阀，且开启连锁相应的排风机。在发日用油箱间设置损坏防爆排风机，风机与室内的油气浓度探测系统连锁，风机的室内外均设置手动开关。

      供油系统的电源配置由两路不间断的电源供电，多见的为2N架构的应急发电机。末端通过ATS切换装置给油泵、电动阀以及自动控制柜等供油系统的各个用电部件供电，使得全油路系统配电为主备双路**，防止了供电损坏风险，提升了供电安全等级。供油系统供电的安全性和可持续性，是康明斯发电机组连续获得燃油的基本**。发电机房建设过程中，燃油供给装置通常归属土建工程范畴，且涉及较多的隐蔽工程，罐体、油箱以及管道内都有燃油。运转操作后如果发现装置性问题隐患，改造难度大，涉及安全性要求高，需投入大量的人力物力，且往往不能到达预期效果。因此，燃油供给系统的建设应贯穿工程的全过程，在规划和建设时期应重点考量系统后期运行维护的稳定性、便利性、适合性以及安全性，确保发电机组能得到源源不断的燃油供应。