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新闻主题	柴油发电机储油罐及日用油箱设置要求

 

摘要：储油间在民用建筑内，主要见于柴油发电机房的燃料存储。在设计小空间储油间时，要考虑储存物质的火灾危险性，建筑物的使用功能，预防性措施，灭火措施及管理措施。在综合性治理措施有效的情况下，将火灾危险性降到最低限度。储油间的油箱应密闭且应设置通向室外的通气管，通气管应设置带阻火器的呼吸阀，油箱的下部应设置防止油品流散的设施。

 

一、供油系统的国标规定

 

       《民用建筑电气设计标准GB51348-2019》6.1.10储油设施的设置应符合下列规定：

（1）当燃油来源及运输不便或机房内柴油发电机组较多、容量较大时，宜在建筑物主体外设置不大于15m³的储油罐；

（2）机房内应设置储油间，其总储存量不应超过1m³，并应采取相应的防火措施；

（3）日用燃油箱宜高位布置，出油口宜高于柴油机的高压射油泵；

（4）卸油泵和供油泵可共用，应装设电动和手动各一台，其容量应按最大卸油量或供油量确定；

（5）储油设施除应符合本规定外，尚应符合现行国家标准《建筑设计防火规范》GB50016的相关规定。

 

二、柴发油路系统组成

 

      典型柴发油路系统应包含油罐，日用油箱，管路系统，供电及智能监控系统等构成。如图1所示。

1、日用油箱

      柴发机房内会设置日用油箱，单个日用油箱间内储存量不大于 1m³。

（1）柴油发电机组配置不超过1m³油箱。油箱中须装置低油位开关并设置20%和50%两阶段油位的预告信号。

（2）油箱须按国家标准的要求制造，使用4～6mm厚优质钢板制作，端部作盘形和凸缘形，全部采用电焊。

（3）油箱须配备面盖板、油位表、充油管密封帽、防火器、通风帽、滴盘、排渣管、油位开关、溢流管，入油口，存油量计等。存油量计必须为圆盘形具有相当的尺寸清楚地标以存油量，如空位、1/4、1/2.、3/4及满位。油量计之校验须于现场示范。

（4）在出油路上须装置不超过120网孔的网形过滤器。

（5）如油箱的静压不足以供所选用的柴油发电机、须提供辅助的电动输油泵（非必须）及其附属管道及相关电源，以便把油从主油箱输送到柴油发电机。油泵的全部电气装置，包括开关设备、电动机启动器、电缆终端均须为防爆型。

（6）在油箱和柴油发电机供油管上须装设用拉线以手动操作的“关闭”阀，供事故时在机房外关机。

（7）供油及回油管路必须距温度超过200℃的表面50mm如供给软油管，则所选材料必须耐250℃的高温。

（8）在油箱上须装设一台半周旋转的手摇输油泵并带一根足够长度的入油软管、阀门、三通和旋塞。

2、主储油罐

      大型数据中心由于柴发功率大，日用油箱储油量已不能满需求，要在室外设置储油罐，一般采用地埋式，示例如图2所示。

（1）主储油罐容量不少于8h全负载运行所需燃油量。

（2）储油罐须采用厚度不小于6～8mm的钢板制成，并须提供足够和稳固的支撑以预防有关设备在安装或使用时变形。

（3）储油罐须提供入孔。所有接缝须经焊接处理。油位测量管的正下方须设有适当大小的金属圆盘以防止油缸底部受到油位测量杆撞击而受损，而有关的金属圆盘须由厚度不小于6～8mm的钢板制成。

（4）储油罐入油处须设有一容量显示计及油位超高的警示器。所有测量计、指示器及配线必须为当地消防局批准的设备和物料。

（5）油位测量管须距油罐底部小于40mm,而吸油管须接至距离油罐底75mm处。

（6）听有燃油系统的配线须采用矿物绝缘类耐火电缆，而各接电配件均须为防爆设备。

（7）康明斯发电机储油罐须提供妥善的接地以消除所产生的静电。

（8）储油罐四周均以不含盐分的幼沙所覆盖，而储油罐须坡向排油口方向安装。

3、管路系统

      管路系统按照其功能可分为供油管、回油管、倒油管、进油管、退油管。

（1） 供油管：将柴油由油罐输送至柴发，包括管道、阀门潜油泵等。

（2） 回油管：柴油通过回油管由柴发机房内回流至油罐，回油方式有重力回油和动力回油两种，系统包括管道、阀门、回油泵等，若是采用重力回油方式，则不需设置回油泵。

（3） 倒油管：当设置多个油罐时，油罐之间需要进行柴油倒换时，将通过倒油管完成，包括管道、阀门、倒油泵等

（4） 退油管：将油罐内柴油退回柴发油路以外的容器，如罐车，包括管道、阀门、退油泵等；退油管可与倒油管通过阀门连接，利用倒油泵和相互连接的阀门实现退油，不再单独设置退泵。

（5） 进油管：罐车的柴油通过进油管输送至油罐，包括管道、阀门。

4、供电及智能监控系统

      供电系统为油路系统提供动力，包括配电柜、电线电缆、线管、桥架等。智能化系统实现设备启停或开关控制、设备状态监测、漏油检测，包括控制器、漏油检测等。

 

图1  柴发机组供油系统组成示意图

图2  柴油发电机组储油罐三维布局图.

 

三、油路系统设计关键点

 

      油路系统设计应抓住以下几个关键点：关键系统和设备应冗余配置，并进行物理隔离，满足“容错”的要求；能自动制；能自动检测故障和自动隔离故障。以下将讨论柴发油路系统架构该如何设计。

1、日用油箱设计

      日用油箱是关键设备，设置在柴发机房内，与柴油发电机一一对应，日用油箱之间应进行物理隔离。例如某数据中心配置了9（8+1）台柴发，每台柴发之间均物理隔离，每台柴发配置一个日用油箱，日用油箱之间也应进行了物理隔离。

2、油罐设计

      油罐是关键设备，一般进行N+x（x≥1）配置，各油罐之间应物理隔离。

      例如某数据中心油罐采用2+1模式配置，如图3方案一，3台油罐均未做隔离，任意一个油罐故障，可能会导致3台油罐都被迫下线，油路系统瘫痪；如图4方案二，2台油罐未物理隔离，两台油罐中一台故障，可能导致两台油罐被迫下线，储油量不能满足运行要求，这两种方案都存在较大安全漏洞，也不满足Uptime TierⅣ标准。

       如图4所示方案三，3台油罐之间都进行了物理隔离，一台油罐发生故障后，仍有2台在线，储油量不受影响，满足Uptime TierⅣ标准及认证要求。

 

图3  储油间油罐设计方案一

图4  储油间油罐设计方案二

图5  储油间油罐设计方案三

 

3、管路系统架构设计

      供油、回油、倒油、退油、进油管路中，供油管路是关键系统，其他属于非关键系统。

（1）供油管路架构

      油罐至室内日用油箱段供油管需要有冗余配置（一般为2N），在柴发机房外针对每个日用油箱设置独立电动阀，下面将通过实例分析。

      供油系统按照图6设计，已冗余配置并进行了物理隔离，每个柴发机房外没有单独设置电动阀门，当柴发机房外供油管路故障，隔离故障后另一路能正常供油；但柴发机房内发生故障要切断该机房的A、B路供油时，则A、B供油干管都要被隔离，所有柴发机房供油中断，这种方案存在较大安全隐患，也不满Uptime TierⅣ标准。

      在柴发机房外的A或B路供油管上为每台日用油箱设置独立阀门，柴发机房内部或外部供油管路出现一次故障，故障隔离后至少1路供油正常，能满足Uptime TierⅣ标准及认证要求。按照图7设计，在A供油管路上设置独立阀门。

 

图6  未设置独立阀门模式的供油管设计

图7  A路设置独立阀门模式的供油管设计

 

      当然也可按照图8设计，在A和B路供油管上同时设置独立阀门，单个柴发机房内供油管出现故障，只需隔离故障部分，其他柴发机房仍是两路供油，可靠性更高，但系统设计相对更复杂、维护难度更大、造价成本更高。

（2）其他管路

      回油管路、倒油和退油管是非关键系统，按照N模式配置，满足基本需求即可，但在倒油和退油操作过程中要保证总的可油量不少于12小时。

（3）管路系统架构设计

      综上所述，在兼顾满足Uptime TierⅣ认证、经济性的情下，管路系统架构设计可以参考图9。

 

图8  双路设置独立阀门模式的供油管设计

图9  柴发机组供油管路系统架构设计

 

4、供电系统架构设计

      供电系统为柴发油路系统提供动力，是关键系统应进行冗配置和物理隔离，另外供电系统设计要结合其他设备情况，确保供电系统发生一次故障后，供油系统至少有1路能正常供油。例如某数据中心计划采用3（2+1）台地埋油罐、9（8+1）台柴发，供油系统如图10所示，配电系统可以参考图11，关键的供油设备及控制系统都是按照2N配置，供电系统与之对应设计，非关键的倒油和回系统的配电，可以根据维护需求由A或B供电系统供电。

5、智能化控制系统架构设计

      智能控制器是关键设备，要冗余配置，参与联锁控制的检测信号则分成2路信号同时接入控制器A和B，仅用于显示记录的检测信号按照A/B路供油系统接入各自所属区域的。

（1）A/B路供油管路系统中的潜油泵、油罐出油电动阀、管电动阀、供油管路的漏油检测均接入对应的A/B路控制器，A/B路控制器能控制A/B路供油泵启停、阀门开关，实现自动供油。智能控制系统能监测这些设备的状态，当出现漏油情况后，控制器可以依据漏油点情况切断相关阀门或油泵，实现故障自动隔离。

      例如A/B路供油管路系统中的潜油泵、油罐出油电动阀、支管电动阀、供油管路的漏油检测均接入对应的A/B路控制器，当A路控制系统发生故障后，A路的潜油泵、阀门不能正常工作，导致A路供油系统故障，但B路供油系统仍能正常供油，满Uptime TierⅣ认证要求。若B路的潜油泵或供油管阀门接入A路控制器，当A路控制器发生故障，B路供油系统不能正常运行，存在较大安全漏洞，也不满足Uptime TierⅣ标准及认证要求。

（2）参与联锁控制的检测信号，如油罐液位、日用油箱液位、日用油箱漏油、日用油箱至柴发机组的供油和回油管路漏油检测、柴发机组漏油检测、火灾信号等，则应分成2路信号同时接入控制器A和B，确保信号能同时联动A、B路油路系统。

      例如油罐液位信号，当油罐液位过低，为避免油泵空转要同时联动A、B路潜油泵停止运转。例如日用油箱液位信号，当液位过低时联动A、B路供油系统同时供油，当液位恢复后要联动A、B路供油系统同时停止供油。例如日用油箱漏油信号，当日用油箱出现漏油要同时要联动A、B路供油系统停止供油。例如火灾信号，当日用油箱间发生火灾时要联动切断该A、B路供油。

 

图10  直埋地下储油罐供油系统流程图

图11 柴发机组油路供电系统设计

 

总结：

       综合上述，若让柴发油路系统的设计方案达到Uptime TieⅣ标准并通过认证，设计过程中一定要理解并落实“容错”、“自动控制”、“故障自动识别、自动隔离”等关键要求。但正如文章开始所述，有资质的油路设计单位多服务于石油、石化行业，数据中心行业案例、经验非常少，要让他们理解这些关键点并落实在设计方案中。

 

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