重康动力（深圳）有限公司

摘要：柴油发电机组的持续运行能力在很大程度上取决于燃油供给系统的设计合理性。机组自带的机底油箱通常仅能满足3~6小时运行需求，对于无人值守或需长时间连续运行的场合，必须配置日用油箱与地下（或室外）大储油箱组成的二级供油系统。本文系统阐述燃油供给系统的典型构成（日用油箱、大储油箱、辅助燃油泵及管路），给出日用油箱容量的经验计算公式（W=2.7PN）及常见规格选型表，明确自动补油与低油位报警等辅助功能的配置要求。详细说明日用油箱与大储油箱的安装位置约束（热源/振源避让、高度限制≤2.5m、供油管口距底≥100mm等）、油箱材质禁忌（禁用镀锌钢板及镀锌管）、管路密封连接标准。针对大储油箱，提供基于运行时长与耗油量（0.27L/kW·h）的容量计算实例，并明确油箱盖通气、注油过滤、排污口等细部设计要求，为工程设计与现场安装提供完整技术依据。

 

一、 燃油供给系统的构成与设计背景

 

1. 燃油供给系统的必要性

随着柴油发电机组在无人值守基站、偏远工地、数据中心及医院备用电源等场景中的广泛应用，其对持续运行时间的要求不断提高。然而，发电机组自带的机底油箱容量有限（通常仅能维持3~6小时满载运行），远远无法满足长时间或无限期持续供电的需求。为此，必须设计一套由日用油箱和大储油箱组成的二级燃油供给系统，通过辅助燃油泵自动将大储油箱中的燃油补充至日用油箱，再由发动机输油泵从日用油箱取油，从而在不中断运行的前提下实现燃油的连续供应。

2. 燃油供给系统的基本构成

一套完整的柴油发电机组燃油供给系统（如图1所示）通常包括以下核心部件：

● 日用油箱：安装在机房内或靠近发动机的位置，直接向发动机供油，容量按8小时耗油量设计。

● 大储油箱（地下或室外油罐） ：储存大量燃油，作为长期供油的源头，容量根据预计运行时间和供油协议周期确定。

● 辅助燃油泵：将燃油从大储油箱输送至日用油箱，通常配备自动控制装置。

● 燃油滤清器：在燃油进入发动机前进行精过滤，保护喷油泵和喷油器。

● 供油管路与回油管路：连接各部件，形成燃油循环回路。

燃油供应的总体策略为：大储油箱作为主要储能设施，其储油量应覆盖供油协议周期内的全部消耗，日用油箱仅起中转缓冲作用，确保在辅助油泵故障或切换间隙时发动机仍能短时运行。

 

 

图1  柴油发电机组的油箱安装

 

二、 日用油箱的容量计算与功能配置

 

1. 日用油箱容量的确定原则

日用油箱的容量应按发动机在额定负载和额定转速下的8小时耗油量来确定。这一设计原则的目的在于：即使辅助燃油泵或自动补油系统出现短时故障，机组仍能持续运行8小时，为维修人员留出充足的处置时间，避免因供油中断导致非计划停机。

2. 日用油箱容量经验计算公式

根据康明斯及行业通用经验，柴油发电机组满载运行时的耗油量可按机组额定功率估算：每千瓦小时耗油约0.27升。因此，日用油箱容量按下式计算：

$$\mathrm{<span\; style="font-size:\; 14px;">W</span>}<span\; style="font-size:\; 14px;">=</span>\mathrm{<span\; style="font-size:\; 14px;">2.7</span>}<span\; style="font-size:\; 14px;">\times </span>{\mathrm{<span\; style="font-size:\; 14px;">P</span>}}_{\mathrm{<span\; style="font-size:\; 14px;">N</span>}}$$​

式中，$\mathrm{<span\; style="font-size:\; 14px;">W</span>}$为日用油箱容量（L）；${\mathrm{<span\; style="font-size:\; 14px;">P</span>}}_{\mathrm{<span\; style="font-size:\; 14px;">N</span>}}$为发电机输出的额定功率（kW）。系数2.7为0.27 L/kW·h × 8 h的乘积。

例如，一台500kW的发电机组，其日用油箱容量应不小于 $\mathrm{<span\; style="font-size:\; 14px;">2.7</span>}<span\; style="font-size:\; 14px;">\times </span>\mathrm{<span\; style="font-size:\; 14px;">500</span>}<span\; style="font-size:\; 14px;">=</span>\mathrm{<span\; style="font-size:\; 14px;">1350</span>}$2.7×500=1350 L。设计时应按此计算值向上取整选型。

3. 日用油箱常见规格选型

日用油箱通常为立式圆柱体钢制容器，常见规格及外形尺寸见表1。选型时可根据机房空间条件选择立式或卧式结构（卧式多用于大容量或高度受限场所）。

表1  日用储油箱常见规格表

 

4. 辅助功能配置要求

为满足无人值守或自动化运行需求，日用油箱宜配置以下辅助功能：

（1）自动补油功能：在油箱内设置高油位开关和低油位开关，当液位降至低油位设定值时，自动启动辅助燃油泵从大储油箱向日用油箱补油；当液位达到高油位设定值时，自动停止补油。该功能通过加装油泵和自动控制装置实现，是保证无人化运行的核心配置。

（2）低油位报警功能：选装低油位报警开关，当液位低于预设警戒线时，向机组控制系统或远程监控平台发出报警信号，提示运维人员检查补油系统是否正常。

 

三、 日用油箱结构及管路的要求

 

柴油发电机组的日用油箱是一个功能集成的组件，其基本结构设计需同时满足供油、安全、维护三大核心需求。其基本结构主要由箱体、进出油管路系统、安全附件和辅助功能部件构成，如图2所示。

1. 基本结构

（1）箱体材质：通常采用不锈钢或经过防腐处理的碳钢（Q235等）钢板焊接而成。严禁使用镀锌钢板，因为柴油中的硫化物会与锌发生化学反应，生成有害物质堵塞燃油系统。

（2）底部设计：箱体底部常设计为倒锥形或带有倾斜角度，便于水和杂质自然汇聚到最低点，便于通过排污口排出。

（3）内部隔板：油箱内部通常会设置带孔的隔板，用以减少车辆或设备运行时燃油的剧烈晃动，同时也能在一定程度上减缓油温变化。

（4）加油口（进油口）：位于油箱顶部，用于加注燃油。口内通常装有过滤网，防止外部杂质进入油箱。

（5）出油口（供油口）：位于油箱侧面下部，连接至发电机组的燃油进油管。其管口位置通常高于油箱底部约50-100mm，避免吸入沉积在底部的杂质和水分。

（6）回油口：位于油箱侧面顶部，用于接收发电机组燃烧后回流的多余燃油。

（7）排污口（放油塞）：位于油箱最低点，用于定期排放沉积的水分和油泥等杂质。

（8）呼吸孔/通气管：位于油箱顶部（常与加油口盖集成或单独设置），用于平衡油箱内外气压，防止因油位变化产生负压导致供油不畅，或正压导致安全隐患。管口通常配备防尘、阻火装置。

（9）液位计/油位指示器：安装在油箱侧面，用于实时显示油量。常见有机械式（如玻璃管、浮标） 和电子式（传感器） 两种。

（10）接地端子：连接在油箱支腿或壳体上，用于导除静电，是防止因静电火花引发火灾的关键安全措施。

（11）吊环/搬运把手：焊接在箱体顶部或侧面，方便油箱的吊装和搬运。

2. 安装位置与周边环境要求

（1）靠近发动机以减小吸油阻力：日用油箱应尽可能靠近发动机布置，使发动机燃油输送泵的吸入阻力最小。辅助燃油泵负责将大储油箱的燃油输送至日用油箱，而发动机输油泵仅需从日用油箱吸油并供给喷油系统，多余燃油通过回油管返回日用油箱。

（2）避开热源与振源：日用油箱必须远离排气管、增压器、电气设备等热源，因为柴油温度升高至65℃以上时会产生气化现象，导致发动机供油中断或功率下降。同时，应避开柴油机的振动源，振动会使油箱底部沉积物泛起，可能堵塞油路或加速发动机磨损。

（3）满足油位高度约束：日用油箱的最低油位应不低于发动机输油泵入口1m，以保证足够的吸入压头。向发动机供油的出油管口距油箱底部至少应有100mm的距离，以避免吸入沉积的污物和水分。

3.管路连接要求

（1）输油管路要求：输油管必须采用黑铁无缝钢管（GB/T 8163），严禁使用镀锌钢管，其理由与油箱禁用镀锌板完全一致——锌层与燃油接触产生的硫化物沉淀物会造成精密偶件的早期失效。

（2）防渗漏设计：燃油系统安装的关键在于保证从油箱到发动机全程无渗漏，包括运行状态和停机状态。任何渗漏不仅造成燃油浪费和环境污染，更严重的是，当燃油管路存在渗漏点时，空气会被吸入管路，导致供油中断或断续，使发动机运行不稳、功率波动甚至自动熄火。

（3）软管要求：管路中的软连接段应采用专用燃油软管，并使用优质环箍进行紧固，禁止使用铁丝捆扎——铁丝捆扎不仅无法提供均匀的压紧力，还可能因振动和热胀冷缩切破软管，造成突发泄漏。

 

 

图2 柴油发电机日用储油箱结构图

 

四、 大储油箱的设计与容量确定

 

1. 大储油箱的安装与布置要点

大储油箱（主储油罐）是整个燃油供给系统的能量来源，其设计与安装应遵循以下原则：

（1）位置选择：在建筑规范和防火规定允许的前提下，大储油箱应尽可能靠近发动机布置，可安装于发电机旁、基座内部或邻近的专用储油间，以缩短输送管路，降低辅助油泵的扬程要求。

（2）高度控制（关键约束） ：大储油箱的最高油面与发电机组底座之间的垂直高差不应超过2.5m。若超过此限值，在发动机停机时，燃油可能依靠重力虹吸作用继续流入喷油泵或气缸，造成液击事故或下次启动困难。若大油库油面高于2.5m，必须在大油库与机组之间加设日用油箱进行隔离降压。

（3）理想油位：为了最有利于快速启动，大储油箱的油位宜保持在与发动机燃油输送泵入口大致相同的高度（即零压头供油）。

（4）管径与回油高度：送油管和回油管的公称直径应为25~35mm。回油管接入油箱的高度必须保持在2.5m以下，以确保回油通畅，避免发动机回油背压过高。

2. 大储油箱的细部结构要求

● 油箱盖：必须设置与大气相通的压力平衡孔（或呼吸阀），防止油箱内因油面下降形成负压或因温度升高形成正压。盖内侧应加装空气滤清毡垫，过滤吸入空气中的灰尘。

● 注油口：装设滤网（不低于100目），对注入的燃油进行初步过滤。

● 放污塞：在油箱最低部设置放污塞，用于定期排放沉积的水分和杂质。

3. 大储油箱容量的确定方法与实例计算

大储油箱的容量取决于预计额定油耗、计划运行时间以及供油补充周期。容量设计应保证在两次加油间隔期内，机组在任何工况下都不会因燃油耗尽而停机。实际储油量应在最低需求量基础上，额外预留热膨胀空间（约6%）和冷凝水/沉积物积聚空间。

计算实例：一台100kW发电机组，每日运转8小时，每隔一天（2天）输送一次燃油。

● 耗油量估算：$\mathrm{<span\; style="font-size:\; 14px;">100</span>}\text{<span style="font-size: 14px;"> kW</span>}<span\; style="font-size:\; 14px;">\times </span>\mathrm{<span\; style="font-size:\; 14px;">0.27</span>}\text{<span style="font-size: 14px;"> L/kW</span>}<span\; style="font-size:\; 14px;">\cdot </span>\text{<span style="font-size: 14px;">h</span>}<span\; style="font-size:\; 14px;">=</span>\mathrm{<span\; style="font-size:\; 14px;">27</span>}\text{<span style="font-size: 14px;"> L/h</span>}$100 kW×0.27 L/kW⋅h=27 L/h（取整约30L/h）。

● 2天运行耗油量：$\mathrm{<span\; style="font-size:\; 14px;">30</span>}\text{<span style="font-size: 14px;"> L/h</span>}<span\; style="font-size:\; 14px;">\times </span>\mathrm{<span\; style="font-size:\; 14px;">16</span>}\text{<span style="font-size: 14px;"> h</span>}<span\; style="font-size:\; 14px;">=</span>\mathrm{<span\; style="font-size:\; 14px;">480</span>}\text{<span style="font-size: 14px;"> L</span>}$30 L/h×16 h=480 L。

● 每星期定期检测或试车耗油：按每周试车0.5小时估算，约12L/周，计划每隔6~7周加油一次，则试车用油总计约 $\mathrm{<span\; style="font-size:\; 14px;">12</span>}<span\; style="font-size:\; 14px;">\times </span>\mathrm{<span\; style="font-size:\; 14px;">6</span>}<span\; style="font-size:\; 14px;">=</span>\mathrm{<span\; style="font-size:\; 14px;">72</span>}\text{<span style="font-size: 14px;"> L</span>}$12×6=72 L（实例原文取84L，按保守估算）。

● 最低储油量：$\mathrm{<span\; style="font-size:\; 14px;">480</span>}<span\; style="font-size:\; 14px;">+</span>\mathrm{<span\; style="font-size:\; 14px;">84</span>}<span\; style="font-size:\; 14px;">=</span>\mathrm{<span\; style="font-size:\; 14px;">564</span>}\text{<span style="font-size: 14px;"> L</span>}$480+84=564 L。

● 预留6%热膨胀/沉积物空间：$\mathrm{<span\; style="font-size:\; 14px;">564</span>}<span\; style="font-size:\; 14px;">\times </span>\mathrm{<span\; style="font-size:\; 14px;">0.06</span>}<span\; style="font-size:\; 14px;">\approx </span>\mathrm{<span\; style="font-size:\; 14px;">34</span>}\text{<span style="font-size: 14px;"> L</span>}$564×0.06≈34 L。

● 所需总容量：$\mathrm{<span\; style="font-size:\; 14px;">564</span>}<span\; style="font-size:\; 14px;">+</span>\mathrm{<span\; style="font-size:\; 14px;">34</span>}<span\; style="font-size:\; 14px;">=</span>\mathrm{<span\; style="font-size:\; 14px;">598</span>}\text{<span style="font-size: 14px;"> L</span>}$564+34=598 L，因此应选配 600L 的大储油箱。

4、 多台机组共用的燃油系统拓展

对于多台柴油发电机组并联运行的电站，燃油供给系统可采用总管供油方式（参见图3多台柴发油路供给系统），即一台大储油箱通过总管向多台机组的日用油箱供油，每台机组独立设置补油控制阀和液位控制器。该方案可减少储油设施数量，降低占地面积，但需计算总耗油量，确保总管管径和辅助油泵流量满足全部机组同时满载运行的需求。各分支管路应设置截止阀，以便单台机组检修时不影响其他机组供油。

图3  多台柴发油路供给系统图

 

 

 

总结

柴油发电机组燃油供给系统的设计核心在于“二级储油、自动补油、安全供油”。日用油箱容量按 8小时耗油量计算，并配置高/低液位自动补油及低液位报警功能；安装时须避开热源与振源，确保出油管口距底≥100mm，最低油位高于输油泵入口1m。大储油箱容量按预计运行时长和供油周期综合计算，同时满足最高油面不高于机组底座2.5m、管径25~35mm、回油高度≤2.5m等量化约束。油箱及管路必须使用黑铁钢材，严禁镀锌材料，以防锌与燃油反应生成堵塞性硫化物。管路连接应保证全程无渗漏，软管采用环箍紧固。规范的容量计算与严格的安装工艺是保障发电机组持续、安全、稳定运行的重要前提。

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