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柴油發(fā)電機(jī)組的外置輔助燃油供給系統(tǒng) |
摘要：對于500KW以上功率的柴油發(fā)電機(jī)組，底部油箱是無法滿足柴發(fā)的供油條件，所以柴發(fā)機(jī)房一般設(shè)立外置日用油箱以增加運(yùn)行時(shí)間和滿足儲(chǔ)備要求。此外，按照消防規(guī)定中間油箱一般不大于1000m³，如需確保柴油發(fā)電機(jī)組長時(shí)間運(yùn)行，而且保證日用油箱始終保持在所需水平，建議設(shè)置埋地儲(chǔ)油罐建式地下油庫。為此，柴油發(fā)電機(jī)供油系統(tǒng)中的燃油輸送管線的設(shè)計(jì)和安裝變得尤為重要，本文特此簡述了發(fā)電機(jī)房儲(chǔ)油量的容量估算方法和輸油管道安裝要求。
一、日用儲(chǔ)油箱容量與結(jié)構(gòu)
1、油箱的構(gòu)造
燃油箱通常由焊接的鋼板或加強(qiáng)的塑料制成，但絕不能采用電鍍的鋼板，因?yàn)樵谌加秃碗婂儗又g會(huì)產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，造成鱗片剝落，最終堵塞。圖1為油箱總體構(gòu)造圖。
（1）固定底座
在使用過程中，通過設(shè)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(jié)構(gòu)如圖2所示。在油箱的上表面設(shè)置有進(jìn)油口，使得油液便于通過進(jìn)油口導(dǎo)入到油箱的內(nèi)部進(jìn)行使用；同時(shí)在主體保護(hù)架的上表面開設(shè)有進(jìn)油槽，使得油箱便于通過進(jìn)油槽進(jìn)行加油。
（3）固定漏網(wǎng)
在油箱的內(nèi)部設(shè)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(hù)，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(nèi)壁中通過若干個(gè)滑動(dòng)槽滑動(dòng)連接有滑動(dòng)漏網(wǎng)，使得在通過進(jìn)油口向油箱的內(nèi)部導(dǎo)入油液時(shí)，便于向下滑動(dòng)漏網(wǎng)將油液導(dǎo)入油箱內(nèi)，其次滑動(dòng)漏網(wǎng)也能夠?qū)τ拖鋬?nèi)的油液進(jìn)行第一次防盜保護(hù)。通過在滑動(dòng)槽的內(nèi)部設(shè)置有限位塊，并將限位塊和滑動(dòng)漏網(wǎng)之間通過彈簧進(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，通過若干個(gè)彈簧將滑動(dòng)漏網(wǎng)恢復(fù)原位。
（5）主體保護(hù)架
主體保護(hù)架結(jié)構(gòu)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(hù)架，使得若干個(gè)主體保護(hù)架便于對油箱進(jìn)行外部保護(hù)，從而便于防止油箱被外部物體進(jìn)行碰撞。通過設(shè)置有滑動(dòng)塊，使得滑動(dòng)塊便于輔助主體保護(hù)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(hù)架進(jìn)行位置調(diào)節(jié)使用。同時(shí)在滑動(dòng)塊的上表面設(shè)置有固定栓，使得固定栓便于在主體保護(hù)架的位置進(jìn)行固定。
（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(jī)回流的熱燃油中分離出來。
② 需要一定量的燃油，用于輔助燃油泵、管道或浮開關(guān)出現(xiàn)故障時(shí)，供發(fā)電機(jī)一個(gè)最低限度的持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。因此，通常日油箱容量根據(jù)柴油發(fā)電機(jī)在額定負(fù)載下的每小時(shí)油耗的8倍確定。
（2） 儲(chǔ)油箱容量計(jì)算實(shí)例
假設(shè)一臺(tái)100KW發(fā)電機(jī)每日最多運(yùn)轉(zhuǎn)8小時(shí)，輸送燃油假設(shè)每隔一天送一次。一個(gè)估計(jì)耗油量的經(jīng)驗(yàn)法則是：
用柴油發(fā)電機(jī)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(jī)滿負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)將每小時(shí)耗油約30升。因?yàn)橛袝r(shí)可能需要柴油發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)16小時(shí)補(bǔ)給油，所以油箱的最低儲(chǔ)油量應(yīng)為480升。定期的檢測或試車將會(huì)用大約12升/每周。計(jì)劃每隔6-7周再加油入油箱，則84升油被用來檢測或試機(jī)。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(jī)須挑一個(gè)600升的油箱。
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圖1 柴油發(fā)電機(jī)日用油箱結(jié)構(gòu)圖 |
圖2 柴油發(fā)電機(jī)日用油箱進(jìn)油口結(jié)構(gòu)圖 |
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圖3 柴油發(fā)電機(jī)日用油箱漏網(wǎng)結(jié)構(gòu)圖 |
圖4 柴油發(fā)電機(jī)日用油箱保護(hù)架連接結(jié)構(gòu)圖 |
二、儲(chǔ)油間設(shè)計(jì)和供油要求
1、儲(chǔ)油間布置與設(shè)計(jì)
（1）出油口應(yīng)高于柴油機(jī)的高壓油泵，應(yīng)使漏油不至于流出儲(chǔ)油間。
（2）日用油箱的儲(chǔ)油量為供油3-8小時(shí)。主燃油儲(chǔ)備箱（油罐）的容量是根據(jù)預(yù)計(jì)額定油耗和運(yùn)作時(shí)間來計(jì)算的。
在設(shè)計(jì)油箱的容量時(shí)，以保證連續(xù)運(yùn)作的最低燃油供應(yīng)作為標(biāo)準(zhǔn)，不要設(shè)計(jì)得過大，那樣會(huì)増加不必要的開支，不僅僅是制造油箱和燃油的費(fèi)用，還有在一段時(shí)間內(nèi)更換燃油的費(fèi)用。
實(shí)際上，最好的辦法是留少量的油在檢測或試車開機(jī)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(yùn)作數(shù)小時(shí)、數(shù)天乃至數(shù)星期，一個(gè)在邊遠(yuǎn)地區(qū)的大樓可能沒有及時(shí)燃油供應(yīng)。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(yùn)達(dá)。如果存在上述情況，則應(yīng)設(shè)計(jì)一個(gè)大容量的足以供好多天運(yùn)作的儲(chǔ)油箱。
2、輔助燃油供給系統(tǒng)
輔助燃油系統(tǒng)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(cè)，日用油箱的大小則根據(jù)柴油發(fā)電機(jī)額定負(fù)載和速度按每小時(shí)耗油量的8倍計(jì)算確定。更重要的是，油箱應(yīng)足夠大，以保證燃油溫度低于其蒸發(fā)點(diǎn)，日用油箱應(yīng)盡可能接近柴油發(fā)電機(jī)，其主要作用是為了使柴油發(fā)電機(jī)燃油輸送泵保持最小輸入阻力。輔助燃油泵從儲(chǔ)油箱向日用油箱供油，柴油發(fā)電機(jī)輸油泵則從日用油箱把油輸送到發(fā)電機(jī)噴油系統(tǒng)，并把多出的油回流到日用油箱，500KW以上的發(fā)電機(jī)組必須有1000升以上的日用油箱。
在電動(dòng)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的輔助燃油系統(tǒng)中，該泵間歇性開動(dòng)，在大多數(shù)情況下，從一個(gè)儲(chǔ)油箱向日油箱供油。有一個(gè)浮開關(guān)隨著預(yù)先設(shè)下的燃油液面高度的變化而打開或停止泵的工作。如圖2所示，電動(dòng)馬達(dá)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，并設(shè)置在較靠近儲(chǔ)油箱的地方，這取決于泵的吸力揚(yáng)程和當(dāng)?shù)卮髿鈮毫Φ那闆r。
3、 燃油的要求
柴油柴油發(fā)電機(jī)可用的燃油類型很多，從高度揮發(fā)的噴氣機(jī)燃油、煤油到較重的燃油，柴油柴油發(fā)電機(jī)都可采用。在中國的南方地區(qū)0#輕柴油，而北方地區(qū)使用-10#、-25#，視乎存放發(fā)電機(jī)組及儲(chǔ)油缸的環(huán)境溫度來確定燃油牌號(hào)。輕柴油產(chǎn)品目前執(zhí)行的標(biāo)準(zhǔn)為GB 252-2000 《輕柴油》標(biāo)準(zhǔn)，柴油的牌號(hào)劃分依據(jù)是柴油的凝固點(diǎn)?？蛻魬?yīng)按工作地點(diǎn)的氣溫選用合適的柴油牌號(hào)（見表1）。
表1 中國柴油牌號(hào)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(hào)
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環(huán)境最低溫度(℃)
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輕柴油牌號(hào)
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﹥4
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0號(hào)
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-14～-29
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-35號(hào)
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﹥-5
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-10號(hào)
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-29～-44
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-50號(hào)
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-5～-14
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-20號(hào)
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4、油箱安裝要求
為了簡化燃油供應(yīng)系統(tǒng)，燃油箱應(yīng)盡可能靠近柴油發(fā)電機(jī)。如果建筑物規(guī)則及防火規(guī)定允許的話，儲(chǔ)油箱可裝在發(fā)電機(jī)旁邊、或在發(fā)電機(jī)基座里、或臨近的房間里?？得魉拱l(fā)電機(jī)組300KW及以下發(fā)電機(jī)組都帶有8小時(shí)底座式日用油箱，其余發(fā)電機(jī)組的油箱由用戶根據(jù)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(jī)，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的高度，但最高油面不能比發(fā)電機(jī)組底座高出2.5米。
（2）送油管應(yīng)為黑鐵鋼管，不能使用鍍鋅管，因有化學(xué)反應(yīng)，損害發(fā)電機(jī)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）隨著燃油的消耗，儲(chǔ)油箱的液面下降，當(dāng)燃油直接地從儲(chǔ)油箱輸送到柴油發(fā)電機(jī)時(shí)，逐漸下降的燃油液面會(huì)增加柴油發(fā)電機(jī)燃油泵的吸力揚(yáng)程，由此與在涌進(jìn)止回閥及管道的流體阻力結(jié)合，致使整個(gè)阻力超過4英守汞柱。所以，就需主儲(chǔ)油箱和柴油發(fā)電機(jī)之間介入一個(gè)輔助燃油供給系統(tǒng)。
（4）吸油管和回流管必須盡可能分開，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)。較好的方法是在油箱的低點(diǎn)設(shè)一個(gè)排放閥或栓塞，以便定顚清除積水和沉淀物?；蛘哐b一要吸管從油箱過濾頸插入油箱，必要時(shí)可吸出水和沉淀物。
（5）主燃油儲(chǔ)備箱的過濾器應(yīng)設(shè)在一個(gè)容易靠近的地方。在過濾頸上應(yīng)放置活動(dòng)鋼絲網(wǎng)，面積約1/16平方英寸，以防止外來物質(zhì)進(jìn)入油箱。過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(dāng)因溫度増加引起燃油膨脹時(shí)可以釋放壓力，油箱應(yīng)裝有燃油液面壓力表或外觀表或遙視電子表。
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圖3 發(fā)電機(jī)房儲(chǔ)油間位置圖 |
圖4 柴油機(jī)燃油系統(tǒng)油管分布圖 |
三、儲(chǔ)油箱安裝和使用注意事項(xiàng)
康明斯發(fā)電機(jī)組配備的標(biāo)準(zhǔn)日用油箱外形如圖5所示，其標(biāo)準(zhǔn)配置由浮球液位開關(guān)、3/8寸球閥、3/8寸-φ8銅管接頭、B-1100-4門合頁、把手、YWZ-250液位計(jì)、不銹鋼焊接油箱等等組成；用戶可根據(jù)自己的需求選擇是否加裝儲(chǔ)油箱自動(dòng)供油裝置，其作用是燃油低于50低限位報(bào)警，燃油超過高限位自動(dòng)停止注油。
1、油箱安裝注意事項(xiàng)
（1）建議用戶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(yán)禁使用普通生料帶來密封，防止因溶解而進(jìn)入柴油機(jī)，造成管路的堵塞。
（3）油箱的安裝位置應(yīng)避開熱源和振動(dòng)，因?yàn)檎駝?dòng)會(huì)導(dǎo)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(dú)放置，與發(fā)電機(jī)組隔離。
（5）燃油溫度是關(guān)系到柴油機(jī)良好運(yùn)行的一個(gè)重要因素。高于60℃的油溫會(huì)導(dǎo)致體積膨脹，明顯地減少燃油單位體積的熱容量，使柴油機(jī)輸出功率降低，應(yīng)避免外部熱源對油溫的影響。
（6）建議用戶安裝時(shí)，油箱的安裝位置應(yīng)使最高吸油揚(yáng)程不超過2米。輸出泵的吸油揚(yáng)程應(yīng)從油箱的底部開始計(jì)算。
（7）油箱應(yīng)避免曝曬，油箱放置位置應(yīng)該遠(yuǎn)離火源，在油箱附近不準(zhǔn)吸煙，不準(zhǔn)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(yīng)有相應(yīng)的消防設(shè)施（如泡沫滅火器、沙子等），嚴(yán)禁用水來作為消防材料，建議大于2000L的油箱放置應(yīng)取得消防部門的審批。
2、油箱使用注意事項(xiàng)
（1）第一次加裝燃油時(shí)應(yīng)注意排污，即用少量柴油先進(jìn)行沖洗后再開始加注柴油。
（2）加油時(shí)應(yīng)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(jī)組的工作性能。
（3）油箱中應(yīng)至少留出一定的空間用于燃油的膨脹。
（4）油箱加滿后應(yīng)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(shù)的燃油如果它他長時(shí)間不用就會(huì)變壞。對于備用發(fā)電機(jī)，最好只儲(chǔ)備供發(fā)電機(jī)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)幾個(gè)小時(shí)的燃油。因此，正確的柴油發(fā)電機(jī)保養(yǎng)是在一年內(nèi)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。
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圖5 儲(chǔ)油箱設(shè)計(jì)模型整體圖 |
圖6 派克油水分離器（加裝示例） |
總結(jié)：
綜上所述，燃油系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)針對安裝的柴油發(fā)電機(jī)組及其部件的特性，并考慮要供應(yīng)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(tǒng)。此外，安裝燃料供應(yīng)管線的方式、在油箱和發(fā)電機(jī)組之間建立連接的方式以及每種型號(hào)的不同特性和可能性對于使用此類機(jī)械實(shí)施項(xiàng)目至關(guān)重要。特別要引起注意的是安裝錯(cuò)誤可能會(huì)毀掉所進(jìn)行的工程建設(shè)，并可能因燃料溢出或泄漏而造成潛在危險(xiǎn)。
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