新聞主題	柴油發(fā)電機日用儲油箱的輸油管道安裝要求

 

摘要：本文根據(jù)康明斯公司實際項目設(shè)計、工程建設(shè)及運行維護(hù)的相關(guān)經(jīng)驗，闡述發(fā)電機房燃油供給系統(tǒng)的主體架構(gòu)、自控邏輯以及供電配置等主要組成內(nèi)容，并結(jié)合當(dāng)前行業(yè)現(xiàn)狀，從源頭設(shè)計、工程建設(shè)以及運行維護(hù)等多角度綜合思考，設(shè)計建設(shè)了一個安全、穩(wěn)定以及高效的發(fā)電機房發(fā)電機組燃油供給系統(tǒng)，為后續(xù)發(fā)電機房的運行維護(hù)打下了堅實基礎(chǔ)，可確保及時有效地供給燃油，保障關(guān)鍵時刻發(fā)電機組供油不間斷，發(fā)電機房設(shè)備供電不間斷。

 

一、燃油供給系統(tǒng)組成與安裝要求

 

      目前，發(fā)電機房的供電基本架構(gòu)一般由高壓市電加柴油發(fā)電機組作為后備電源保障。柴油發(fā)電機是發(fā)電機房供電的最后一道保障，燃油供給系統(tǒng)是保障柴發(fā)機組及時穩(wěn)定運行的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。一個穩(wěn)定、可靠的燃油供給系統(tǒng)，能在長時間停電情況下為發(fā)電機組提供及時有效的燃油，確保機房設(shè)備供電不間斷。

       燃油供給系統(tǒng)的主要設(shè)備包括儲油罐、供油泵、回油泵、各種閥門、燃油過濾器、日用油箱、PLC控制柜、電源柜、傳感器以及磁翻板液位計等。燃油供給系統(tǒng)主要由主體架構(gòu)、自動控制以及供配電3大部分組成。主體架構(gòu)為燃油系統(tǒng)的主要軀干，通過管道對儲油罐、日用油箱以及發(fā)電機組進(jìn)行合理連接，并在管道上加裝油泵和閥門等各種控制裝置，形成一個穩(wěn)定、高效且安全的供油系統(tǒng)。自動控制系統(tǒng)是整個燃油供給系統(tǒng)的大腦中樞，包括各種傳感器和信號監(jiān)測，通過PLC利用既定的自動控制邏輯監(jiān)測并控制整個燃油供給過程。供配電是系統(tǒng)中控制裝置和PLC等用電設(shè)備的能量來源。其中，小于200KW柴油發(fā)電機組可以選配原廠提供的機底油箱，容量為滿載8小時；此時不需附加額外的燃油管路、溝道及輸送泵，就能與機組很好的配合使用。可以通過手泵或電動裝置、人工、電動的或自動的向機底油箱補油。若選購原廠配套的自動補油系統(tǒng)（附帶高低油位報警），可令系統(tǒng)更為完善。

1、儲油箱的安裝要求

（1）柴油發(fā)電機組油箱一般放置于鄰近的儲油間里。油箱內(nèi)最理想的燃油高度應(yīng)保持和燃油輸送泵入口等同高度，但最高油面不能比發(fā)電機組底座高出2.55mm米。油箱有相應(yīng)質(zhì)量證明及檢測試驗報告。油箱安裝完畢后進(jìn)行管路安裝施工，油管按設(shè)計安裝在浮動地臺上，輸油管道安裝完成后用壓縮空氣進(jìn)行試壓。

（2）燃油箱是用鋼板沖壓焊接而成，其內(nèi)表面一般鍍有防護(hù)層（不允許用鍍鋅鋼板），以防油箱壁面受腐蝕。由于柴油很難在常溫下蒸發(fā)，因此，柴油箱不裝置蒸氣閥，但柴油箱蓋必須加裝一個與大氣相通的壓力平衡孔，并在蓋內(nèi)側(cè)加裝空氣濾清氈墊，以濾除空氣中的灰塵帶入柴油中。在注油口內(nèi)裝有濾網(wǎng)，以便在注入柴油時進(jìn)行初步過濾，加入柴油后用箱蓋將注油口蓋上。   

（3）應(yīng)在油箱沉淀池下部裝有放油塞，以便排出臟物。為了便于從柴油箱中放出水分，有的油箱在放油塞上裝有一個活門。燃料放出前，將塞子擰下，然后接上軟管。當(dāng)軟管壓緊塞門時，即可將活門打開，燃料從燃料箱中流出。日用油箱應(yīng)安裝手動油泵和油箱油量表，油量表是用來測量燃油箱中柴油。打開開關(guān)，柴油即進(jìn)入玻璃管，并停留在與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儲油量。

（4）大于400KW柴油發(fā)電機組通常日用油箱的容量為1000L，油箱中須裝置低油位開關(guān)設(shè)置30%、50%、100%、110%四階段之油位預(yù)告信號。 其常規(guī)設(shè)計如圖1、圖2所示。

 

圖1  1000L柴油發(fā)電機日用油箱平面圖

圖2  1000L柴油發(fā)電機日用油箱側(cè)視圖

 

2、燃油系統(tǒng)的安裝要求

（1）燃油系統(tǒng)由鋼制室內(nèi)油箱、油泵及閥門、電磁閥、管路以及日用油罐遺漏過濾器、油位表、存油量計、存油管密封帽、阻火器、通風(fēng)貌、滴盤、排渣管、溢流管等構(gòu)成，同時應(yīng)設(shè)防靜電接地裝置。燃油系統(tǒng)通常需要安裝室內(nèi)油箱、供油泵、回油泵、截止閥、緊急截止閥和室內(nèi)輸油管道。管道采用焊接連接，與油箱、泵、閥門的連接采用法蘭連接。

（2）日用油箱向柴油發(fā)電機供油的管口距油箱底的距離至少應(yīng)有100mm左右，以免沉淀污物和冷凝水被吸入柴油發(fā)電機。安裝位置應(yīng)避開熱源和振動，一般布局位置如圖3所示。因為振動會導(dǎo)致沉淀物泛起；而加熱則引起功率下降，若燃油溫度升溫至65℃，會產(chǎn)生汽化而使柴油發(fā)電機無法正常工作。制作燃油箱的材料，禁止使用鍍鋅鋼板，也不允許用鍍鋅管作輸油管，因為金屬鋅會與燃油中的硫化合成片狀或粉狀硫化物，堵塞濾清器或噴油嘴。   

（3）燃油系統(tǒng)不允許有細(xì)微的滲漏，包括運轉(zhuǎn)中和停機時的滲漏。若出現(xiàn)滲漏，都會導(dǎo)致空氣逸入燃油系統(tǒng)，會產(chǎn)生柴油發(fā)電機運行不穩(wěn)定和影響輸出功率。因此，保證嚴(yán)密無滲漏是燃油全系統(tǒng)安裝的關(guān)鍵。軟管安裝要采用優(yōu)質(zhì)環(huán)箍，不要用鐵絲捆扎，以免松脫或切破油管。現(xiàn)在工廠已生產(chǎn)有多種型號的日用燃油供選用，安裝時只需著地座穩(wěn)，不必再架高，非常方便。

（4）整個施工完成，在發(fā)電機組準(zhǔn)備進(jìn)行調(diào)試前對燃油系統(tǒng)充注燃油。

3、輸油管道的安裝要求

      輸油管應(yīng)為無縫鋼管。供油管采用DN65無縫鋼管、回油管采用DN50無縫鋼管。進(jìn)油管和回油管必須盡可能分開，以防止熱燃油回流。燃油吸入管應(yīng)在油箱最低液面下鋪設(shè)。在發(fā)動機供油泵上須裝拉線“關(guān)閉”閥門，以便在發(fā)生事故時在機房外可以手動關(guān)閉發(fā)電機組。在主輸油管道上須提供一雙筒式油過濾器閥門，以便于清理油過濾器時不會影響系統(tǒng)正常工作。日用油箱與輸油管道的連接如圖4所示。

      管道摩擦阻力計算公式：

（1）油管直徑： 50mm;長度 : 120m / 396ft

（2）在40L/min or 0.67 L/s的流量時，阻力為0.5ft，公式為H2O/100ft = 3.96 x 0.5 = 1.98ft H2O or 610 mm H2O

（3）假設(shè)預(yù)留30%余量， 即油泵的最低要求壓力：610 x 1.3 = 793 mm H2O

 

圖3  柴油發(fā)電機組日用油箱位置布局圖

圖4  柴油發(fā)電機組與日用油箱管道連接圖

 

 

二、燃油供給系統(tǒng)架構(gòu)

 

      國內(nèi)發(fā)電機房一般采用地埋式儲油罐。國標(biāo)《發(fā)電機房設(shè)計規(guī)范》中，直埋地下的臥式柴油儲罐需滿足建筑物和園區(qū)道路間的最小防火間距，柴油發(fā)電機的燃油存儲量需滿足相應(yīng)等級發(fā)電機房的用油量，國標(biāo)A級發(fā)電機房需滿足12h的后備用油量1。良好的設(shè)計方案是保證后備燃油存儲長期穩(wěn)定可靠的關(guān)鍵源頭。結(jié)合發(fā)電機房的實際設(shè)計與建設(shè)，從主體架構(gòu)、自控邏輯、監(jiān)控以及供電配置等方面，對發(fā)電機房的燃油供給系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計分析。通過實踐研究，需將2N雙備份設(shè)計理念貫穿全系統(tǒng)每個設(shè)備節(jié)點。從儲油罐、管道、日用油箱、供回油泵、PLC控制柜、地埋儲油罐日常加油口以及日用油箱應(yīng)急加油口，到PLC控制柜、油泵及電動閥等用電設(shè)備，均要以雙備份思路進(jìn)行規(guī)劃建設(shè)。

1、主體架構(gòu)

      燃油供給系統(tǒng)的主體架構(gòu)包括儲油罐、日用油箱、管道、供回油泵以及閥門等常見設(shè)備。燃油系統(tǒng)主體架構(gòu)在設(shè)計圖紙定稿后一錘定音，建設(shè)完成后的改造難度和成本巨大。因此，主體架構(gòu)應(yīng)以安全、穩(wěn)定、可靠以及高效等為基礎(chǔ)，在規(guī)劃設(shè)計時重點考慮后續(xù)運行維護(hù)的便利性和經(jīng)濟性目。

      主體架構(gòu)2N雙備份是對管道的合理設(shè)計。主要思路為兩個相同容積的罐體，分別為發(fā)電機房一半數(shù)量柴油發(fā)電機所對應(yīng)的日用油箱供油，從儲油罐到每個日用油箱，設(shè)置兩路供油管道，在兩個儲油罐間設(shè)置兩路旁通管道形成互為備份，使供油管道和儲油罐達(dá)到2N設(shè)計效果。主體架構(gòu)設(shè)計框架如圖5所示。

      圖5中管道標(biāo)識及作用如下：

（1）1號為主加油管，主要用于日常加油車給地下儲油罐加油。

（2）2號為主回油管，日用油箱加油超過臨界值時，燃油從5號溢流管溢出匯流至主回油管。日常檢修、應(yīng)急情況時，通過8號快速回油管緊急回油匯流到主回油管直至地下儲油罐。

（3）3號為供油管，連至各個日用油箱加油主管道，與4號供油管互為備用。

（4）4號為供油管，連至各個日用油箱加油主管道，與3號供油管互為備用。

（5）5號為溢流管，當(dāng)日用油箱加油超過臨界值時，通過溢流管溢出匯流至2號主回油管。

（6）6號為柴發(fā)回油管，柴發(fā)啟動發(fā)電時燃油循環(huán)回流至日用油箱。

（7）7號為連至柴發(fā)加油管，柴發(fā)啟動發(fā)電，日用油箱提供燃油管道。

（8）8號為快速回油管，當(dāng)故障、檢修以及火災(zāi)等緊急情況時，通過回油泵快速把燃油抽回匯流到2號主回油管，直至地下儲油罐。

（9）9號為應(yīng)急加油管，當(dāng)?shù)叵聝τ凸藁騼τ凸拗寥沼糜拖溟g的管道，全部故障或控制系統(tǒng)故障無法供油時，通過應(yīng)急加油管道燃油直接加到日用油箱。

（10）10號為旁通管，使供油管道和儲油罐形成互為備份，其中一個油罐故障時，通過切換閥門另一個油罐承擔(dān)起故障側(cè)柴發(fā)的燃油供給，避免供油中斷。

2、儲油罐及相關(guān)器件

      儲油罐罐體的建設(shè)一般根據(jù)國標(biāo)《小型立、臥式油罐圖集》要求，結(jié)合工程實際需求進(jìn)行深化設(shè)計。地埋臥式儲油罐進(jìn)出管道及相關(guān)器件設(shè)計詳圖如圖2所示。

      圖6中管道及相關(guān)器件標(biāo)識及作用如下：

（1）1號為日常快速加油口，設(shè)置兩個不同口徑的常用加油口，便于日常不同容量燃油運輸車的加油工作。主加油管在儲油罐底部加一個彎頭，防止后期加油時沖擊底部沉淀物污染油品，從而損傷堵塞管道、閥門等器件。

（2）2號為油水分離器。油水分離器就是將油和水分離開來的儀器，原理主要是根據(jù)水和燃油的密度差，利用重力沉降原理去除雜質(zhì)和水份的分離器，可根據(jù)發(fā)電機組流量選型。

（3）3號為油表，計量加油量，便于運維工作。

（4）4號為阻火通氣罩，防止外部火焰竄入罐體內(nèi)或阻止火焰罐體內(nèi)蔓延。

（5）5號為快速吸油口，快速及時地把地下儲油罐內(nèi)的燃油吸出，便于罐體的維護(hù)和維修，同時底部設(shè)計止回閥，防止吸出燃油回流。

（6）6號為液位計，實時計量地下儲油罐內(nèi)燃油量。液位計采用的方式如下：

① 目試液位計：標(biāo)準(zhǔn)配置，便于值班人員日常巡檢。

② 四段式浮球液位計：用于給日用油箱的加油控制，準(zhǔn)確性好，經(jīng)濟適用。

③ 磁翻版式液位計：用于油路的監(jiān)控功能，性價比高。

（7）7號為球閥，用于管道開通、切斷。

（8）8號為止回閥，單向開通，防止燃油通過供油管倒流至儲油罐。

（9）9號為油泵(潛油泵)，需燃油補給時，啟動油泵為燃油供給提供動力。

（10）10號為活動蓋板，便于工作人員進(jìn)出和日常保護(hù)操作井。

 

圖5  柴油發(fā)電機燃油供給系統(tǒng)主體架構(gòu)框圖

圖6  柴油發(fā)電機地埋式儲油罐供油管道設(shè)計詳圖

 

3、日用油箱及相關(guān)器件

      日用油箱是連接儲油罐和發(fā)電機組的關(guān)鍵儲油容器，對燃油的平穩(wěn)供給起關(guān)鍵作用，關(guān)系到燃油供給、日常維護(hù)以及應(yīng)急搶修等。結(jié)合工程經(jīng)驗，日用油箱結(jié)構(gòu)如圖7所示，其管道閥門設(shè)計如圖8所示。

      儲油罐出來的2根雙路供油管分別通過日用油箱上端、管道上加裝球閥和電動閥組合裝置進(jìn)行控制，供油管末端加裝過濾分流器。在日用油箱靠近頂部的位置，設(shè)置溢流裝置通過溢流管與底部的快速回油管合并，在回油管上設(shè)計球閥和電動閥的組合裝置，同時設(shè)置過濾器、小型回油泵、止回閥以及球閥，以便實現(xiàn)快速控制。在日用油箱的上下位置設(shè)置柴發(fā)回油管和至柴發(fā)得供油管，在管道上配置相應(yīng)閥門用以開關(guān)控制。在日用油箱頂端設(shè)置應(yīng)急快速加油管道，管道上加裝波紋管、閥門、油表、過濾器以及相應(yīng)的加油接口，以滿足應(yīng)急加油。同側(cè)的每個日用油箱的應(yīng)急加油管并接到主應(yīng)急加油管道上。每個日用油箱上需設(shè)置液位控制裝置，同時還需設(shè)置阻火通氣罩。

 

圖7  日用儲油箱結(jié)構(gòu)基本示意圖

圖8  柴油發(fā)電機日用油箱供油管道設(shè)計詳圖

 

三、燃油自控系統(tǒng)

 

      柴油發(fā)電機供回油自動控制系統(tǒng)，簡稱燃油自控系統(tǒng)(PLC)，主要集中監(jiān)測、控制與管理柴油發(fā)電機的燃油供給和回卸等狀態(tài)。它的監(jiān)控對象主要包括地埋儲油罐、日用油箱、供油泵、回油泵、管路閥門、液位以及溫度等。通過控制器和傳感器等元器件，將設(shè)備的狀態(tài)接入發(fā)電機房動環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)，進(jìn)行實時監(jiān)測、控制及運維管理。燃油自控系統(tǒng)拓補圖如圖9所示。

      供油控制系統(tǒng)配置主備兩臺PLC柜，并互為熱備用。正常情況下，主備PLC各自獨立控制對應(yīng)地下儲油罐的供油泵，根據(jù)控制邏輯給日用油箱供油。當(dāng)其中一臺PLC故障時，另一臺承擔(dān)全部日用油箱的供油控制，實現(xiàn)供油控制系統(tǒng)的雙保障。燃油自控系統(tǒng)的邏輯控制主要包括以下幾個部分。

1、儲油罐的控制

      每個儲油罐均應(yīng)設(shè)置液位監(jiān)控設(shè)施。它的液位傳感器具備遠(yuǎn)傳和本地顯示功能，將探測到的液位信號及時有效地接入控制系統(tǒng)。控制系統(tǒng)根據(jù)儲油罐中的液位傳感器信號，設(shè)置高高液位、高液位、低液位以及低低液位4種柴油容量狀態(tài)。以總?cè)萘繛?0m³的儲油罐為例，設(shè)置液位告警控制邏輯。

      當(dāng)儲油罐內(nèi)柴油量達(dá)到高液位，設(shè)定油量達(dá)到45m³時監(jiān)控中心出現(xiàn)油滿溢出風(fēng)險告警，同時現(xiàn)場設(shè)置聲光報警。當(dāng)儲油罐內(nèi)柴油量達(dá)到高液位，設(shè)定油量達(dá)到40m³時(預(yù)留回油空間)柴油控制系統(tǒng)和現(xiàn)場聲光提醒油罐已滿，停止向儲油罐補充柴油。當(dāng)儲油罐內(nèi)柴油量達(dá)到低液位，設(shè)定油量距離油罐底部500mm(可調(diào)整)時，柴油控制系統(tǒng)和現(xiàn)場聲光提醒油量過少，向儲油罐補充柴油，同時自動關(guān)閉該油罐的所有供油泵。當(dāng)儲油罐內(nèi)柴油量達(dá)到低低液位，設(shè)定油量距離油罐底部300mm(可調(diào)整)時，監(jiān)控中心缺油告警和現(xiàn)場聲光報警，儲油罐已無柴油。

2、日用油箱的控制

      每個日用油箱均應(yīng)設(shè)置液位監(jiān)控設(shè)施。它的液位傳感器應(yīng)具備遠(yuǎn)傳和本地顯示功能，將探測到的液位信號及時有效地接入自動控制系統(tǒng)。控制系統(tǒng)根據(jù)日用油箱中的液位傳感器信號，設(shè)置高高液位、高液位、低液位以及低低液位4個柴油容量狀態(tài)。以總?cè)萘繛?m³的日用油箱為例，設(shè)置液位告警控制邏輯。

      當(dāng)油量達(dá)到高高液位，設(shè)定到90%油箱容積時監(jiān)控中心油滿溢出告警和現(xiàn)場聲光報警，回油泵打開，日用油箱柴油回卸到儲油罐。當(dāng)油量達(dá)到高液位，設(shè)定到80%油箱容積時關(guān)閉日用油箱對應(yīng)的供油電磁閥。當(dāng)油量達(dá)到低液位，設(shè)定到50%油箱容積時開啟日用油箱對應(yīng)的供油電磁閥，及時補油。當(dāng)油量達(dá)到低低液位，設(shè)定到20%油箱容積時監(jiān)控中心缺油告警和現(xiàn)場聲光報警，提醒油量過低，立即補油。

3、油泵與電磁閥的控制

      如圖10所示。每個儲油罐配置供油泵，與日用油箱上的供油電磁閥進(jìn)行連鎖設(shè)置。供油回路中任意一組日用油箱的電磁閥開啟且確認(rèn)閥門狀態(tài)后，由自動控制系統(tǒng)發(fā)出指令，開啟對應(yīng)儲油罐的供油泵。當(dāng)檢測到對應(yīng)日用油箱的電磁閥都關(guān)閉時，對應(yīng)供油泵停止運行。每個供油泵需具備現(xiàn)場和遠(yuǎn)程開啟功能，它的故障與狀態(tài)信號應(yīng)實時納入監(jiān)控系統(tǒng)。日用油箱下方設(shè)計柴油泄漏探測裝置，通過自控系統(tǒng)納入動環(huán)監(jiān)控。地埋儲油罐內(nèi)，柴油設(shè)置含水量探測裝置，罐外設(shè)置泄漏探測裝置，通過自控系統(tǒng)納入動環(huán)監(jiān)控，實時預(yù)警監(jiān)測油品。

4、消防聯(lián)動控制

       控制系統(tǒng)設(shè)計遠(yuǎn)程或手動關(guān)閉，日用油箱至柴發(fā)側(cè)供油管上的緊急切斷閥，緊急切斷供油泵。每個日用油箱上設(shè)置一套回油閥和小型緊急回油泵，回油電磁閥與回油泵消防聯(lián)動。當(dāng)日用油箱間發(fā)生火災(zāi)報警時，消防系統(tǒng)將系統(tǒng)信號發(fā)送給油路控制系統(tǒng)，由油路控制系統(tǒng)實施控制，打開該日用油箱和相鄰的房間，并開啟回油電磁閥和小型緊急回油泵，快速回油直至地下儲油罐。日用油箱氣體滅火時由消防系統(tǒng)聯(lián)動，關(guān)閉排風(fēng)管道上的電動密閉閥。滅火結(jié)束后，手動開啟電動密閉閥，且開啟連鎖相應(yīng)的排風(fēng)機。在發(fā)日用油箱間設(shè)置事故防爆排風(fēng)機，風(fēng)機與室內(nèi)的油氣濃度探測裝置連鎖，風(fēng)機的室內(nèi)外均設(shè)置手動開關(guān)。

 

圖9  柴油發(fā)電機燃油自控系統(tǒng)拓補圖

圖10  柴油發(fā)電機燃油系統(tǒng)自身控制功能框圖

 

總結(jié)：

      供油系統(tǒng)的電源配置由兩路不間斷的電源供電，常見的為2N架構(gòu)的UPS電源。末端通過ATS切換裝置給油泵、電動閥以及自動控制柜等供油系統(tǒng)的各個用電部件供電，使得全油路系統(tǒng)配電為主備雙路保障，避免了供電故障風(fēng)險，提高了供電安全等級。供油系統(tǒng)供電的安全性和可持續(xù)性，是柴油發(fā)電機組持續(xù)獲得燃油的基本保障。發(fā)電機房建設(shè)過程中，燃油供給系統(tǒng)一般歸屬土建工程范疇，且涉及較多的隱蔽工程，罐體、油箱以及管道內(nèi)都有燃油。運行使用后如果發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)性問題隱患，改造難度大，涉及安全性要求高，需投入大量的人力物力，且往往無法到達(dá)預(yù)期效果。因此，燃油供給系統(tǒng)的建設(shè)應(yīng)貫穿工程的全過程，在設(shè)計和建設(shè)時期應(yīng)重點考量系統(tǒng)后期運行維護(hù)的穩(wěn)定性、便利性、實用性以及安全性，確保發(fā)電機組能得到源源不斷的燃油供應(yīng)。

 

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