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柴油發(fā)電機組的外置輔助燃油供給系統 |
摘要：對于500KW以上功率的柴油發(fā)電機組，底部油箱是無(wú)法滿(mǎn)足柴發(fā)的供油條件，所以柴發(fā)機房一般設立外置日用油箱以增加運行時(shí)間和滿(mǎn)足儲備要求。此外，按照消防規定中間油箱一般不大于1000m³，如需確保柴油發(fā)電機組長(cháng)時(shí)間運行，而且保證日用油箱始終保持在所需水平，建議設置埋地儲油罐建式地下油庫。為此，柴油發(fā)電機供油系統中的燃油輸送管線(xiàn)的設計和安裝變得尤為重要，本文特此簡(jiǎn)述了發(fā)電機房?jì)τ土康娜萘抗浪惴椒ê洼斢凸艿腊惭b要求。
一、日用儲油箱容量與結構
1、油箱的構造
燃油箱通常由焊接的鋼板或加強的塑料制成，但絕不能采用電鍍的鋼板，因為在燃油和電鍍層之間會(huì )產(chǎn)生化學(xué)反應，造成鱗片剝落，最終堵塞。圖1為油箱總體構造圖。
（1）固定底座
在使用過(guò)程中，通過(guò)設置有固定底座，使得油箱便于固定安裝在固定底座的上表面進(jìn)行使用。
（2）進(jìn)油口
進(jìn)油口結構如圖2所示。在油箱的上表面設置有進(jìn)油口，使得油液便于通過(guò)進(jìn)油口導入到油箱的內部進(jìn)行使用；同時(shí)在主體保護架的上表面開(kāi)設有進(jìn)油槽，使得油箱便于通過(guò)進(jìn)油槽進(jìn)行加油。
（3）固定漏網(wǎng)
在油箱的內部設置有固定漏網(wǎng)，使得固定漏網(wǎng)便于對進(jìn)油口進(jìn)行防護，從而防止油液從進(jìn)油口處抽出，進(jìn)而防止偷油。
（4）滑動(dòng)漏網(wǎng)
滑動(dòng)漏網(wǎng)位置如圖3所示。在進(jìn)油口的內壁中通過(guò)若干個(gè)滑動(dòng)槽滑動(dòng)連接有滑動(dòng)漏網(wǎng)，使得在通過(guò)進(jìn)油口向油箱的內部導入油液時(shí)，便于向下滑動(dòng)漏網(wǎng)將油液導入油箱內，其次滑動(dòng)漏網(wǎng)也能夠對油箱內的油液進(jìn)行第一次防盜保護。通過(guò)在滑動(dòng)槽的內部設置有限位塊，并將限位塊和滑動(dòng)漏網(wǎng)之間通過(guò)彈簧進(jìn)行彈性連接，使得在加油將滑動(dòng)漏網(wǎng)下壓時(shí)，便于在加油后，通過(guò)若干個(gè)彈簧將滑動(dòng)漏網(wǎng)恢復原位。
（5）主體保護架
主體保護架結構如圖4所示。在固定底座的上表面滑動(dòng)連接有若干個(gè)主體保護架，使得若干個(gè)主體保護架便于對油箱進(jìn)行外部保護，從而便于防止油箱被外部物體進(jìn)行碰撞。通過(guò)設置有滑動(dòng)塊，使得滑動(dòng)塊便于輔助主體保護架配合固定底座上表面的滑槽進(jìn)行滑動(dòng)，從而便于主體保護架進(jìn)行位置調節使用。同時(shí)在滑動(dòng)塊的上表面設置有固定栓，使得固定栓便于在主體保護架的位置進(jìn)行固定。
2、油箱容量計算
（1）影響日用油箱容量的因素
① 需要盡量減少因供油和燃油回流造成的渦流，以便讓夾帶的氣體能自由地從柴油發(fā)電機回流的熱燃油中分離出來(lái)。
② 需要一定量的燃油，用于輔助燃油泵、管道或浮開(kāi)關(guān)出現故障時(shí)，供發(fā)電機一個(gè)最低限度的持續運轉。因此，通常日油箱容量根據柴油發(fā)電機在額定負載下的每小時(shí)油耗的8倍確定。
（2） 儲油箱容量計算實(shí)例
假設一臺100KW發(fā)電機每日最多運轉8小時(shí)，輸送燃油假設每隔一天送一次。一個(gè)估計耗油量的經(jīng)驗法則是：
用柴油發(fā)電機功率額定值（KW）乘以0.27得出耗油量（單位：升/小時(shí)）。因此100KW的發(fā)電機滿(mǎn)負載運轉將每小時(shí)耗油約30升。因為有時(shí)可能需要柴油發(fā)電機運轉16小時(shí)補給油，所以油箱的最低儲油量應為480升。定期的檢測或試車(chē)將會(huì )用大約12升/每周。計劃每隔6-7周再加油入油箱，則84升油被用來(lái)檢測或試機。因此油箱最少要保持564升燃油，油箱容量的6%作為燃油受熱膨脹的空間或作為冷凝和沉淀物的積聚空間，這樣得出總量為597升。因此，100KW的柴油發(fā)電機須挑一個(gè)600升的油箱。
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圖1 柴油發(fā)電機日用油箱結構圖 |
圖2 柴油發(fā)電機日用油箱進(jìn)油口結構圖 |
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圖3 柴油發(fā)電機日用油箱漏網(wǎng)結構圖 |
圖4 柴油發(fā)電機日用油箱保護架連接結構圖 |
二、儲油間設計和供油要求
1、儲油間布置與設計
（1）出油口應高于柴油機的高壓油泵，應使漏油不至于流出儲油間。
（2）日用油箱的儲油量為供油3-8小時(shí)。主燃油儲備箱（油罐）的容量是根據預計額定油耗和運作時(shí)間來(lái)計算的。
在設計油箱的容量時(shí)，以保證連續運作的最低燃油供應作為標準，不要設計得過(guò)大，那樣會(huì )増加不必要的開(kāi)支，不僅僅是制造油箱和燃油的費用，還有在一段時(shí)間內更換燃油的費用。
實(shí)際上，最好的辦法是留少量的油在檢測或試車(chē)開(kāi)機時(shí)用完它，而經(jīng)常加油以保持油的新鮮。但某些情況下，經(jīng)常需要運作數小時(shí)、數天乃至數星期，一個(gè)在邊遠地區的大樓可能沒(méi)有及時(shí)燃油供應。颶風(fēng)、龍卷風(fēng)、地震不但會(huì )切斷輸電也會(huì )使燃油好幾天不能運達。如果存在上述情況，則應設計一個(gè)大容量的足以供好多天運作的儲油箱。
2、輔助燃油供給系統
輔助燃油系統由日用油箱、輔助燃油泵、燃油粗濾器及需要用的管子組成。燃油粗濾器安裝在輔助油泵入口的一側，日用油箱的大小則根據柴油發(fā)電機額定負載和速度按每小時(shí)耗油量的8倍計算確定。更重要的是，油箱應足夠大，以保證燃油溫度低于其蒸發(fā)點(diǎn)，日用油箱應盡可能接近柴油發(fā)電機，其主要作用是為了使柴油發(fā)電機燃油輸送泵保持最小輸入阻力。輔助燃油泵從儲油箱向日用油箱供油，柴油發(fā)電機輸油泵則從日用油箱把油輸送到發(fā)電機噴油系統，并把多出的油回流到日用油箱，500KW以上的發(fā)電機組必須有1000升以上的日用油箱。
在電動(dòng)馬達驅動(dòng)的輔助燃油系統中，該泵間歇性開(kāi)動(dòng)，在大多數情況下，從一個(gè)儲油箱向日油箱供油。有一個(gè)浮開(kāi)關(guān)隨著(zhù)預先設下的燃油液面高度的變化而打開(kāi)或停止泵的工作。如圖2所示，電動(dòng)馬達泵通?？梢园仓迷谌沼拖涓郊?，在某些情況下，電動(dòng)泵可以和日油箱分開(kāi)，并設置在較靠近儲油箱的地方，這取決于泵的吸力揚程和當地大氣壓力的情況。
3、 燃油的要求
柴油柴油發(fā)電機可用的燃油類(lèi)型很多，從高度揮發(fā)的噴氣機燃油、煤油到較重的燃油，柴油柴油發(fā)電機都可采用。在中國的南方地區0#輕柴油，而北方地區使用-10#、-25#，視乎存放發(fā)電機組及儲油缸的環(huán)境溫度來(lái)確定燃油牌號。輕柴油產(chǎn)品目前執行的標準為GB 252-2000 《輕柴油》標準，柴油的牌號劃分依據是柴油的凝固點(diǎn)?？蛻?hù)應按工作地點(diǎn)的氣溫選用合適的柴油牌號（見(jiàn)表1）。
表1 中國柴油牌號與使用環(huán)境
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環(huán)境最低溫度(℃)
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輕柴油牌號
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環(huán)境最低溫度(℃)
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輕柴油牌號
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﹥4
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0號
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-14～-29
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-35號
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﹥-5
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-10號
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-29～-44
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-50號
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-5～-14
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-20號
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4、油箱安裝要求
為了簡(jiǎn)化燃油供應系統，燃油箱應盡可能靠近柴油發(fā)電機。如果建筑物規則及防火規定允許的話(huà)，儲油箱可裝在發(fā)電機旁邊、或在發(fā)電機基座里、或臨近的房間里?？得魉拱l(fā)電機組300KW及以下發(fā)電機組都帶有8小時(shí)底座式日用油箱，其余發(fā)電機組的油箱由用戶(hù)根據需要自行配套，或由康明斯公司另行提供。
（1）為了迅速啟動(dòng)柴油發(fā)電機，油箱內最理想的燃油高度應保持和燃油輸送泵入口等同的高度，但最高油面不能比發(fā)電機組底座高出2.5米。
（2）送油管應為黑鐵鋼管，不能使用鍍鋅管，因有化學(xué)反應，損害發(fā)電機組。送油管最小直徑為25mm，500KW以上為35mm。回油管尺寸及材料與送油管相同，但其油路到油箱高度必須保持在2.5米以下。
（3）隨著(zhù)燃油的消耗，儲油箱的液面下降，當燃油直接地從儲油箱輸送到柴油發(fā)電機時(shí)，逐漸下降的燃油液面會(huì )增加柴油發(fā)電機燃油泵的吸力揚程，由此與在涌進(jìn)止回閥及管道的流體阻力結合，致使整個(gè)阻力超過(guò)4英守汞柱。所以，就需主儲油箱和柴油發(fā)電機之間介入一個(gè)輔助燃油供給系統。
（4）吸油管和回流管必須盡可能分開(kāi)，以防止熱燃油回流。燃油吸入管應在油箱最低液面下鋪設。較好的方法是在油箱的低點(diǎn)設一個(gè)排放閥或栓塞，以便定顚清除積水和沉淀物?；蛘哐b一要吸管從油箱過(guò)濾頸插入油箱，必要時(shí)可吸出水和沉淀物。
（5）主燃油儲備箱的過(guò)濾器應設在一個(gè)容易靠近的地方。在過(guò)濾頸上應放置活動(dòng)鋼絲網(wǎng)，面積約1/16平方英寸，以防止外來(lái)物質(zhì)進(jìn)入油箱。過(guò)濾頸的帽在油箱最高點(diǎn)，可以排氣以保持油箱大氣常壓，并且當因溫度増加引起燃油膨脹時(shí)可以釋放壓力，油箱應裝有燃油液面壓力表或外觀(guān)表或遙視電子表。
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圖3 發(fā)電機房?jì)τ烷g位置圖 |
圖4 柴油機燃油系統油管分布圖 |
三、儲油箱安裝和使用注意事項
康明斯發(fā)電機組配備的標準日用油箱外形如圖5所示，其標準配置由浮球液位開(kāi)關(guān)、3/8寸球閥、3/8寸-φ8銅管接頭、B-1100-4門(mén)合頁(yè)、把手、YWZ-250液位計、不銹鋼焊接油箱等等組成；用戶(hù)可根據自己的需求選擇是否加裝儲油箱自動(dòng)供油裝置，其作用是燃油低于50低限位報警，燃油超過(guò)高限位自動(dòng)停止注油。
1、油箱安裝注意事項
（1）建議用戶(hù)在供油管路上加裝油水分離器，特別推薦派克品牌，如圖6所示。
（2）在油箱的管路連接時(shí)，嚴禁使用普通生料帶來(lái)密封，防止因溶解而進(jìn)入柴油機，造成管路的堵塞。
（3）油箱的安裝位置應避開(kāi)熱源和振動(dòng)，因為振動(dòng)會(huì )導致沉淀物泛起；而加熱則引起功率下降。
（4）考慮消防要求1000L以上的油箱建議單獨放置，與發(fā)電機組隔離。
（5）燃油溫度是關(guān)系到柴油機良好運行的一個(gè)重要因素。高于60℃的油溫會(huì )導致體積膨脹，明顯地減少燃油單位體積的熱容量，使柴油機輸出功率降低，應避免外部熱源對油溫的影響。
（6）建議用戶(hù)安裝時(shí)，油箱的安裝位置應使最高吸油揚程不超過(guò)2米。輸出泵的吸油揚程應從油箱的底部開(kāi)始計算。
（7）油箱應避免曝曬，油箱放置位置應該遠離火源，在油箱附近不準吸煙，不準產(chǎn)生火花或火焰，揮發(fā)的燃油會(huì )引起爆炸。且油箱附近應有相應的消防設施（如泡沫滅火器、沙子等），嚴禁用水來(lái)作為消防材料，建議大于2000L的油箱放置應取得消防部門(mén)的審批。
2、油箱使用注意事項
（1）第一次加裝燃油時(shí)應注意排污，即用少量柴油先進(jìn)行沖洗后再開(kāi)始加注柴油。
（2）加油時(shí)應注意防止任何雜質(zhì)進(jìn)入油箱，燃油的質(zhì)量會(huì )影響發(fā)電機組的工作性能。
（3）油箱中應至少留出一定的空間用于燃油的膨脹。
（4）油箱加滿(mǎn)后應沉淀后，在放出積污水后，方可使用。
（5）定期從排污口排放油污及積水，同時(shí)油箱使用時(shí)要注意消防安全。
（6）大多數的燃油如果它他長(cháng)時(shí)間不用就會(huì )變壞。對于備用發(fā)電機，最好只儲備供發(fā)電機連續運轉幾個(gè)小時(shí)的燃油。因此，正確的柴油發(fā)電機保養是在一年內把油箱完全更新一次。其他解決辦法就是把防腐蝕劑加入燃油使更新時(shí)間延長(cháng)。
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圖5 儲油箱設計模型整體圖 |
圖6 派克油水分離器（加裝示例） |
總結：
綜上所述，燃油系統的設計應針對安裝的柴油發(fā)電機組及其部件的特性，并考慮要供應的燃料的質(zhì)量、溫度、壓力和必要的體積，并防止任何空氣、水、雜質(zhì)或濕氣進(jìn)入系統。此外，安裝燃料供應管線(xiàn)的方式、在油箱和發(fā)電機組之間建立連接的方式以及每種型號的不同特性和可能性對于使用此類(lèi)機械實(shí)施項目至關(guān)重要。特別要引起注意的是安裝錯誤可能會(huì )毀掉所進(jìn)行的工程建設，并可能因燃料溢出或泄漏而造成潛在危險。
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