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柴油发电机组的外置辅助燃油供给系统 |
摘要：对于500KW以上功率的柴油发电机组，底部油箱是无法满足柴发的供油条件，所以柴发机房一般设立外置日用油箱以增加运行时间和满足储备要求。此外，按照消防规定中间油箱一般不大于1000m³，如需确保柴油发电机组长时间运行，而且保证日用油箱始终保持在所需水平，建议设置埋地储油罐建式地下油库。为此，柴油发电机供油系统中的燃油输送管线的设计和安装变得尤为重要，本文特此简述了发电机房储油量的容量估算方法和输油管道安装要求。
一、日用储油箱容量与结构
1、油箱的构造
燃油箱通常由焊接的钢板或加强的塑料制成，但绝不能采用电镀的钢板，因为在燃油和电镀层之间会产生化学反应，造成鳞片剥落，最终堵塞。图1为油箱总体构造图。
（1）固定底座
在使用过程中，通过设置有固定底座，使得油箱便于固定安装在固定底座的上表面进行使用。
（2）进油口
进油口结构如图2所示。在油箱的上表面设置有进油口，使得油液便于通过进油口导入到油箱的内部进行使用；同时在主体保护架的上表面开设有进油槽，使得油箱便于通过进油槽进行加油。
（3）固定漏网
在油箱的内部设置有固定漏网，使得固定漏网便于对进油口进行防护，从而防止油液从进油口处抽出，进而防止偷油。
（4）滑动漏网
滑动漏网位置如图3所示。在进油口的内壁中通过若干个滑动槽滑动连接有滑动漏网，使得在通过进油口向油箱的内部导入油液时，便于向下滑动漏网将油液导入油箱内，其次滑动漏网也能够对油箱内的油液进行第一次防盗保护。通过在滑动槽的内部设置有限位块，并将限位块和滑动漏网之间通过弹簧进行弹性连接，使得在加油将滑动漏网下压时，便于在加油后，通过若干个弹簧将滑动漏网恢复原位。
（5）主体保护架
主体保护架结构如图4所示。在固定底座的上表面滑动连接有若干个主体保护架，使得若干个主体保护架便于对油箱进行外部保护，从而便于防止油箱被外部物体进行碰撞。通过设置有滑动块，使得滑动块便于辅助主体保护架配合固定底座上表面的滑槽进行滑动，从而便于主体保护架进行位置调节使用。同时在滑动块的上表面设置有固定栓，使得固定栓便于在主体保护架的位置进行固定。
2、油箱容量计算
（1）影响日用油箱容量的因素
① 需要尽量减少因供油和燃油回流造成的涡流，以便让夹带的气体能自由地从柴油发电机回流的热燃油中分离出来。
② 需要一定量的燃油，用于辅助燃油泵、管道或浮开关出现故障时，供发电机一个最低限度的持续运转。因此，通常日油箱容量根据柴油发电机在额定负载下的每小时油耗的8倍确定。
（2） 储油箱容量计算实例
假设一台100KW发电机每日最多运转8小时，输送燃油假设每隔一天送一次。一个估计耗油量的经验法则是：
用柴油发电机功率额定值（KW）乘以0.27得出耗油量（单位：升/小时）。因此100KW的发电机满负载运转将每小时耗油约30升。因为有时可能需要柴油发电机运转16小时补给油，所以油箱的最低储油量应为480升。定期的检测或试车将会用大约12升/每周。计划每隔6-7周再加油入油箱，则84升油被用来检测或试机。因此油箱最少要保持564升燃油，油箱容量的6%作为燃油受热膨胀的空间或作为冷凝和沉淀物的积聚空间，这样得出总量为597升。因此，100KW的柴油发电机须挑一个600升的油箱。
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图1 柴油发电机日用油箱结构图 |
图2 柴油发电机日用油箱进油口结构图 |
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图3 柴油发电机日用油箱漏网结构图 |
图4 柴油发电机日用油箱保护架连接结构图 |
二、储油间设计和供油要求
1、储油间布置与设计
（1）出油口应高于柴油机的高压油泵，应使漏油不至于流出储油间。
（2）日用油箱的储油量为供油3-8小时。主燃油储备箱（油罐）的容量是根据预计额定油耗和运作时间来计算的。
在设计油箱的容量时，以保证连续运作的最低燃油供应作为标准，不要设计得过大，那样会増加不必要的开支，不仅仅是制造油箱和燃油的费用，还有在一段时间内更换燃油的费用。
实际上，最好的办法是留少量的油在检测或试车开机时用完它，而经常加油以保持油的新鲜。但某些情况下，经常需要运作数小时、数天乃至数星期，一个在边远地区的大楼可能没有及时燃油供应。飓风、龙卷风、地震不但会切断输电也会使燃油好几天不能运达。如果存在上述情况，则应设计一个大容量的足以供好多天运作的储油箱。
2、辅助燃油供给系统
辅助燃油系统由日用油箱、辅助燃油泵、燃油粗滤器及需要用的管子组成。燃油粗滤器安装在辅助油泵入口的一侧，日用油箱的大小则根据柴油发电机额定负载和速度按每小时耗油量的8倍计算确定。更重要的是，油箱应足够大，以保证燃油温度低于其蒸发点，日用油箱应尽可能接近柴油发电机，其主要作用是为了使柴油发电机燃油输送泵保持最小输入阻力。辅助燃油泵从储油箱向日用油箱供油，柴油发电机输油泵则从日用油箱把油输送到发电机喷油系统，并把多出的油回流到日用油箱，500KW以上的发电机组必须有1000升以上的日用油箱。
在电动马达驱动的辅助燃油系统中，该泵间歇性开动，在大多数情况下，从一个储油箱向日油箱供油。有一个浮开关随着预先设下的燃油液面高度的变化而打开或停止泵的工作。如图2所示，电动马达泵通常可以安置在日油箱附件，在某些情况下，电动泵可以和日油箱分开，并设置在较靠近储油箱的地方，这取决于泵的吸力扬程和当地大气压力的情况。
3、 燃油的要求
柴油柴油发电机可用的燃油类型很多，从高度挥发的喷气机燃油、煤油到较重的燃油，柴油柴油发电机都可采用。在中国的南方地区0#轻柴油，而北方地区使用-10#、-25#，视乎存放发电机组及储油缸的环境温度来确定燃油牌号。轻柴油产品目前执行的标准为GB 252-2000 《轻柴油》标准，柴油的牌号划分依据是柴油的凝固点。客户应按工作地点的气温选用合适的柴油牌号（见表1）。
表1 中国柴油牌号与使用环境
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环境最低温度(℃)
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轻柴油牌号
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环境最低温度(℃)
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轻柴油牌号
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﹥4
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0号
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-14～-29
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-35号
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﹥-5
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-10号
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-29～-44
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-50号
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-5～-14
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-20号
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4、油箱安装要求
为了简化燃油供应系统，燃油箱应尽可能靠近柴油发电机。如果建筑物规则及防火规定允许的话，储油箱可装在发电机旁边、或在发电机基座里、或临近的房间里。康明斯发电机组300KW及以下发电机组都带有8小时底座式日用油箱，其余发电机组的油箱由用户根据需要自行配套，或由康明斯公司另行提供。
（1）为了迅速启动柴油发电机，油箱内最理想的燃油高度应保持和燃油输送泵入口等同的高度，但最高油面不能比发电机组底座高出2.5米。
（2）送油管应为黑铁钢管，不能使用镀锌管，因有化学反应，损害发电机组。送油管最小直径为25mm，500KW以上为35mm。回油管尺寸及材料与送油管相同，但其油路到油箱高度必须保持在2.5米以下。
（3）随着燃油的消耗，储油箱的液面下降，当燃油直接地从储油箱输送到柴油发电机时，逐渐下降的燃油液面会增加柴油发电机燃油泵的吸力扬程，由此与在涌进止回阀及管道的流体阻力结合，致使整个阻力超过4英守汞柱。所以，就需主储油箱和柴油发电机之间介入一个辅助燃油供给系统。
（4）吸油管和回流管必须尽可能分开，以防止热燃油回流。燃油吸入管应在油箱最低液面下铺设。较好的方法是在油箱的低点设一个排放阀或栓塞，以便定顚清除积水和沉淀物。或者装一要吸管从油箱过滤颈插入油箱，必要时可吸出水和沉淀物。
（5）主燃油储备箱的过滤器应设在一个容易靠近的地方。在过滤颈上应放置活动钢丝网，面积约1/16平方英寸，以防止外来物质进入油箱。过滤颈的帽在油箱最高点，可以排气以保持油箱大气常压，并且当因温度増加引起燃油膨胀时可以释放压力，油箱应装有燃油液面压力表或外观表或遥视电子表。
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图3 发电机房储油间位置图 |
图4 柴油机燃油系统油管分布图 |
三、储油箱安装和使用注意事项
康明斯发电机组配备的标准日用油箱外形如图5所示，其标准配置由浮球液位开关、3/8寸球阀、3/8寸-φ8铜管接头、B-1100-4门合页、把手、YWZ-250液位计、不锈钢焊接油箱等等组成；用户可根据自己的需求选择是否加装储油箱自动供油装置，其作用是燃油低于50低限位报警，燃油超过高限位自动停止注油。
1、油箱安装注意事项
（1）建议用户在供油管路上加装油水分离器，特别推荐派克品牌，如图6所示。
（2）在油箱的管路连接时，严禁使用普通生料带来密封，防止因溶解而进入柴油机，造成管路的堵塞。
（3）油箱的安装位置应避开热源和振动，因为振动会导致沉淀物泛起；而加热则引起功率下降。
（4）考虑消防要求1000L以上的油箱建议单独放置，与发电机组隔离。
（5）燃油温度是关系到柴油机良好运行的一个重要因素。高于60℃的油温会导致体积膨胀，明显地减少燃油单位体积的热容量，使柴油机输出功率降低，应避免外部热源对油温的影响。
（6）建议用户安装时，油箱的安装位置应使最高吸油扬程不超过2米。输出泵的吸油扬程应从油箱的底部开始计算。
（7）油箱应避免曝晒，油箱放置位置应该远离火源，在油箱附近不准吸烟，不准产生火花或火焰，挥发的燃油会引起爆炸。且油箱附近应有相应的消防设施（如泡沫灭火器、沙子等），严禁用水来作为消防材料，建议大于2000L的油箱放置应取得消防部门的审批。
2、油箱使用注意事项
（1）第一次加装燃油时应注意排污，即用少量柴油先进行冲洗后再开始加注柴油。
（2）加油时应注意防止任何杂质进入油箱，燃油的质量会影响发电机组的工作性能。
（3）油箱中应至少留出一定的空间用于燃油的膨胀。
（4）油箱加满后应沉淀后，在放出积污水后，方可使用。
（5）定期从排污口排放油污及积水，同时油箱使用时要注意消防安全。
（6）大多数的燃油如果它他长时间不用就会变坏。对于备用发电机，最好只储备供发电机连续运转几个小时的燃油。因此，正确的柴油发电机保养是在一年内把油箱完全更新一次。其他解决办法就是把防腐蚀剂加入燃油使更新时间延长。
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图5 储油箱设计模型整体图 |
图6 派克油水分离器（加装示例） |
总结：
综上所述，燃油系统的设计应针对安装的柴油发电机组及其部件的特性，并考虑要供应的燃料的质量、温度、压力和必要的体积，并防止任何空气、水、杂质或湿气进入系统。此外，安装燃料供应管线的方式、在油箱和发电机组之间建立连接的方式以及每种型号的不同特性和可能性对于使用此类机械实施项目至关重要。特别要引起注意的是安装错误可能会毁掉所进行的工程建设，并可能因燃料溢出或泄漏而造成潜在危险。
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