数据信息中心柴油发电机组技术白皮书对油箱(罐)设定要求

引言：柴油发电机组做为数据中心的后备电源，对于保障数据中心的电力安全生产长期稳定供电系统起着关键作用。伴随着数据中心市场需求的持续增长，柴油发电机组技术白皮书应时而生。数据信息中心柴油发电机组技术白皮书偏重于数据中心的典型应用，配套设施柴油发电机组的相关设计、生产制造、安装和维护等环节的重要环节，为数据中心设计方案、工程施工及运维团队给予标准与有利的技术指导。文中选自《数据中心备用电源技术白皮书（柴油发电机组篇）》，全方位讲述了柴油发电机供油系统，将各个标准对供油系统的需求归纳，非常值得有关部门的收藏学习培训！


图1 《数据中心集装箱式柴油发电机组技术白皮书》封面图


一、通则



1、引用标准

喷油系统最少符合以下标准规范规定：

○《建筑设计防火规范》GB50016

○《输油管道工程设计规范》GB50253

○《压缩机、风机、泵安装工程施工及验收规范》GB50275

○《埋地钢制管道石油沥青防腐层技术标准》SY/T 0420

○《石油化工设备和管道涂料防腐技术规范》SH3022

○《机械设备安装工程施工及验收通用规范》GB50231

○《工业金属管道工程施工及验收规范》GB50235

○《现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范》GB50236

○《工业自动化仪表工程施工及验收规范》GBJ93

○《工业金属管道设计规范》GB50316

○《石油库设计规范》GB50074

○《压力管道安全管理与监察规定》劳部发［1996］140号

2、储油罐、机油箱设计要点

（1）储油罐

●工作寿命：50年；

●外观原材料：厚钢板 20R 壁厚≥6mm厚钢板规范 GB6654；

●壳体焊接处及三通接头不得有渗油漏油情况；

●无损检测技术：测试标准 JB/T 4730；

●检测方式：放射线；

●检验占比≥10%；

●达标等级Ⅲ；

●透照品质：不少于AB级；

●物质：柴油机；

●箱里进油孔设定散油板及过滤装置；

●壳体顶盖确保打开轻松；

●机油箱基座有和路面加固的地脚螺丝孔；

●各管道组装为侧拉式；

●具体装油量15立方，装量指数0.9；

●储油罐的通风管设计方案在设备的最高点，其尺寸与供输油管配对，并配有防污设备；

●进油管联接，不得超过发电机组进汽油泵的吸收力；

●组装不锈钢板电接点水位传感器，检测液位的底位、上位、超上位，极低液位仪时报案，打开继电器、进汽油泵；上位关继电器、高水位时，关掉进汽油泵；极高液位仪时，打开应急卸油泵，并报警；

●具备手动式、自动控制系统作用；

●油量精确测量管接至距最低处距储油罐底端低于40mm处，吸油管引至距储油罐底端75mm处。

（2）机油箱

●工作寿命：30年；

●外观原材料：厚钢板 20R 薄厚≥3.1mm厚钢板规范 GB6654；

●壳体焊接处及三通接头不得有渗油漏油情况；

●无损检测技术：测试标准 JB/T 4730；

●检测方式：放射线；

●检验占比≥10%；

●达标等级Ⅲ；

●透照品质：不少于AB级；

●闸阀采用球型不锈钢阀；

●物质：柴油机；

●为有利于清洗油污，箱内为斜坡；

●箱里进油孔设定散油板及过滤装置；

●壳体顶盖确保打开轻松；

机油箱基座有和路面加固的地脚螺丝孔；

各管道组装为侧拉式；

●具体装油量1立方，装量指数0.9；

●柴油油箱的通风管设计方案在设备的最高点，其尺寸与供输油管配对，并配有防污设备；

●柴油油箱的安装高度适宜发电机队的规定；

●进油管联接，不得超过发电机组进汽油泵的吸收力；

●组装不锈钢板电接点水位传感器，检测液位的底位、上位、超上位，极低液位仪时报案，打开继电器、进汽油泵；上位关继电器、高水位时，关掉进汽油泵；极高液位仪时，打开应急卸油泵，并报警；

●具备手动式、自动控制系统作用；

●房间内柴油油箱正常情况下，当油量处于低位（25%）时，汽油泵自动运行由地底储油罐向油箱加油；当油量高过设精准定位（75%）时，可以使汽油泵自动停止，且输油管内柴油机能排入地底储罐；当遇安全事故告警信号时，起动柴油油箱排输油泵，将油箱及输油管里的柴油机排入地底储罐；当机油箱油量高过溢油管上沿时，可让柴油油箱多余柴油机全自动流到户外地底储罐。

3、管道管经

●进油管   Dg50(mm)

●供输油管   Dg32(mm)

●石油泄漏管   Dg50(mm)

●进油管   Dg32(mm)

●污水管   Dg50(mm)

●通风管   Dg80(mm)

4、设计理念

（1）组装不锈钢板传感器光条位指示仪一套，实时同步地底储油罐液位仪；

（2）人孔井盖配有供输油管、进油管、输油管道、量输油管、通风管。在其中通风管上配有阻火阀和呼吸面罩；

（3）需设置防潮检测报警设备，并配有防潮设备；

（4）输油管道选用无缝管，地下管道采用电焊焊接，输油管道直埋时深于0.5米，防止温度高时管道造成气堵，亦防止气温寒冷时造成柴油机凝结，影响工作石油管道；

（5）储油罐出入输油管道均进行封堵，防止渗水；

（6）储油罐设定通风管，通风管支管安装在距地面不低于2.5m处，并改装阻火阀和防水等安全防护措施；

（7）通风管的外径不低于80mm且组装阻火阀；

（8）汽油泵配有过压安全防护设备。

5、汽柴油管路作法

●全部输油管选用无缝管；

●全部输油管均坡度地底储油罐，坡道不低于2‰；

●户外输油管直埋铺设；基础埋深在冻土下列；

●管路四周应填沙；

●输油管表层应用加强级改性沥青做防锈处理，防腐蚀依照《埋地钢制管道石油沥青防腐层技术标准》SY/T 0420开展；

●闸阀选用碳素钢法兰球阀，法兰密封材料采用聚四氟乙烯；

●全部管道对接除闸阀处外，全部采用焊接方法。外径DN≤25mm可采取气割，其他选用电弧焊。全部焊接全部采用氩弧焊打底；

●房间内输油管敷设在管沟内，管沟内填沙；刹车管路做混泥土维护，或进行混泥土防渗透解决；

●汽柴油阀门施工前逐一开展外壳压力试验，实验物质为压缩气体，额定压力为公称直径的1.15倍，实验时间不会低于5min，以外壳及填充料没有渗漏为合格；密封试验应以公称直径开展，以活塞阀突面不渗漏为合格；

●管路过墙、基础及楼层板设防水套管，防水套管保证不受限制管路的热伸缩式偏移，管路安装完成后，防水套管和管道间隙选用不燃性原材料封堵；

●汽柴油管路配有可信赖的接地装置触点设备，保证保护接地论的接地线电阻低于100Ω；

●管道试压依照《工业金属管道工程施工及验收规范》GB50235要求进行；

管道试压选用压缩气体：

管路额定压力为设计值的1.15倍，测试时逐渐迟缓加重负担，当压力升到额定压力的50%时，以未出现异常和泄漏，继续按照额定压力地10%逐步上升工作压力，每个级别稳压管3min，直到额定压力。在额定压力稳压管十分钟，随后降到设计值，停压时间按找漏必须来定，以发泡胶查验不泄露，工作压力不减为合格。本项目汽柴油管路的设计值为0.4MPa；汽柴油管路在压力试验验收合格后，需进行泄露性试验，实验物质选用压缩气体，渗漏性额定压力为设计值，待管道中气体流速与周边空气温度同样，稳压管24h。泄露性试验重点对焊接、闸阀卡套接头、法兰盘或法兰连接处，以发泡胶检察机关不泄露、工作压力不减为合格。

6、机器设备及管道的刷油漆涂颜色

（1）机器设备、管路的刷油漆必须符合国家标准《工业设备、管道防腐工程施工及验收规范》的需求。

（2）机油箱、服务平台、扶手电梯、防护栏、抗震支架、管路、设施等金属部件或预制构件，安装好水压试验验收合格后，均刷防腐漆两条。服务平台、扶手电梯、防护栏、抗震支架刷两条防腐漆后，刷铝银粉调合漆两条。

（3）机油箱表面刷铝银粉调合漆两条。

（4）管路表层按物质类型粉刷基本上清漆和物质流动方向的箭头符号及输油管的安全色、安全标识。

7、供油系统自动控制及配电设备

（1）根据相关标准进行自控系统的设计及优化设计方案，并协助数据传输电缆线布线、向规范化管理系统提供自动控制数据信号、相互配合调节工程验收。

（2）地底储油罐装有液位显示和警报系统并远传水表至锅炉间。

（3）每一个日用机油箱均改装液位变送器。

（4）日用机油箱极低液位仪时报案，随意发电机组少油位时打开继电器、开泵，上位关继电器、全部发电机组高液位仪时停泵，极高液位仪时停泵并报警。

（5）全部汽油泵的运转数据信号、机油箱和储罐的水位数据信号、供输油管压力数据信号可以远传水表至主控室。

（6）紧急情况，可以远程开启通往地底储油罐的紧急泄输油泵和回油泵。

（7）供油系统的自控系统及配电设备安装、工程验收依照《工业自动化仪表工程施工及验收规范》GBJ93、《建筑电气工程施工质量验收规范》GB50303开展。

（8）仪表盘或传感器配电线路选用BTTVZ轻载电缆铜线钢护线套PVC外衣矿物绝缘阻燃电缆，在储油罐实际操作井与操作室中间敷设时，可地埋或穿管保护，地埋时屏蔽双绞线的金属屏蔽的两边接地装置；穿管敷设时管路的两边接地装置。

（9）电线套管过墙、基础及楼层板将设防水套管，安装完成后，防水套管和管道间隙选用不燃性原材料封堵。



二、供油系统

最典型的柴油发电机组供油系统包含主柴油油箱(罐)、刹车管、协助汽油泵、日用机油箱等，如下图2所显示。


图2最典型的柴油发电机组供油系统图

1.汽车发动机进油管2.日用机油箱通风口3.日用机油箱4.协助汽油泵5.日用机油箱排污口6.燃油位传感器7.供输油管，由日用机油箱至汽车发动机8.供输油管，由主油箱到日用机油箱9.溢流管10.进液水泵底阀11.主油箱（罐）12.通风管道13.加油口



对 T3和T4大数据中心而言，尤其之处在于柴油发电机组必须按照做为大数据中心电源去考虑，具有并行处理维护保养/容错能力。随之，供油系统也需要具备并行处理维护保养/容错能力。供油系统中，日用机油箱和从日用机油箱至汽车发动机管道，均是每一台发电机组独立配备一组，可以和发电机组视同为一个飞机黑匣子，因而，大家需要关注的是，从主储油罐在各个发电机组日用机油箱的运输安全通道，相同必须具备并行处理维护保养/容错能力。

1、主柴油油箱（罐）

柴油发电机组系统软件机油箱（罐）全部采用自然压机油箱（罐）。一般，一个机油箱需要具备如下所示作用：

●贮存汽柴油：机油箱（罐）必须能贮存一定量的汽柴油，防止泄露，并尽量减少蒸发；

●给油：机油箱务必容许安全添加汽柴油；

●换气：全部的机油箱均始终保持通风位置，便于油箱内气体及其它汽体能散入空气；

●油阀：系统软件理应能将柴油传至次级线圈机油箱或汽车发动机；

●形式：从形式上看，最典型的柴油发电机组系统软件配套设施主油箱（罐）能是海运集装箱型，球体型，及其立式圆柱状。

大型数据中心多采用立式圆柱状储油罐（地埋式），如下图3。直埋储罐多设定地下罐池内，罐池与储罐间的内腔应用中性化细砂开展填冲，在其中规定罐体的覆盖薄厚不低于0.5米，储罐周围的添充薄厚不低于0.9米。罐池内填沙主要是为了使储罐与罐池之间不存在气体，燃气不可以在这里产生爆炸室内空间，使储罐的摆放具有一定防爆型实际效果，提升储罐存放的安全系数。


图3 立式直埋储罐内部结构图


●容积：

《数据中心设计规范》及其ANSI/TIA-942均给出了柴油发电机组汽柴油贮存量的要求，依据大数据中心等级不同，由8～96钟头不一。当按基本上输出功率（PRP）来挑选发电机组时，每台发电机队的燃油消耗应当按照75%基本上输出功率（PRP）下燃料消耗量进行计算；当按不断输出功率（COP）来挑选发电机组时，则可以按不断输出功率100%负荷率下燃料消耗量来计算。

（1）即便发电机组按Nx配置，测算汽柴油总容量时，也只按N台发电机组需要剩余油测算。

（2）卧式油罐一般容量不应超过100M3，考虑到运输方便，通常建议单独储罐容积不得超过50M3。

（3）柴油机假如储存期超过一年，柴油机质量便会恶变，因此用户应根据自身需要，来决定具体储油量，并考虑与提供的油企业建立定期维护体制。

2、刹车管

一定不要用刹车管或者其组装管箍做电器设备接地装置。

●输油管种类：柴油机输油管路应使用黑铁管、不锈钢管或空调铜管。不得使用镀锌钢管。柴油机可以跟镀锌钢管发生化学反应，造成堆积物，阻塞油滤，从而造成汽油泵和喷头常见故障。选用软管的地区，必须保证该塑料软管是适用于柴油的。

●管经：在系统压力降为最大规定值（1psi(6.9kPa) ）内，并且能够运输充足的剩余油前提下，刹车管规格应尽量这个小。选用过大刹车管也会增加气体吸入的机遇，并且在开机启动时，高压油泵有因为干继而破损的风险。

●软接头：与发动机连接部分必须使用塑料软管，且塑料软管长短不宜小于6英尺（15.3cm）。

●进油管：柴油机最少要两根刹车管：进油管及最少一条从喷油器出的进油管。送到喷嘴的汽柴油一直超过汽车发动机具体点火提前角，多余的部分就必须要送到柴油油箱。进油管尺寸应当与进油管一样，要尽可能短、直，以便于汽柴油可以由重力作用下返回机油箱。

泵油可送往日用机油箱或主油箱。回油孔应尽量避开进油管的去油口，以防空气进入，并避免热泵油立即又进入进油管。假如泵油是收到日用机油箱，一定要注意日用油箱容量规定。一些工程中，往往很难或不便将进油管布置成让汽柴油可以靠作用力流动性，那样在规划进油管路上有负压的供油系统前，必须取得汽车发动机供应商认同。

3、日用机油箱

（1）日用机油箱应尽量地接近汽车发动机，便于汽车发动机输油泵便于地提取汽柴油，同时可容易地联接汽车发动机进油管。

（2）根据需求，日用机油箱可配备油位计、手动式/电动式输油泵、浮子开关、少油位报警等设备。日用机油箱应该有接油盘，并确定配置渗油警报系统。

（3）日用油箱容量：

当汽柴油温度超过38℃时，汽车发动机就可能有输出功率损失，当汽柴油温度超过60℃时，汽车发动机很有可能受到侵害。因而，日用油箱容量最少应是4钟头燃料消耗量，以确保有充足的容积来制冷汽车发动机泵油。假如需采用比较小容量机油箱，也建议将进油管引至主油箱，或安装汽柴油冷却塔。

（4）日用机油箱安装，以使其最大油量不超过汽车发动机喷头相对高度最合适。

4、高压油泵

从主储油罐到日用机油箱，可以借助作用力（地面上储油罐），一般借助电动液压泵去进行汽柴油运输。汽油泵的挑选，应综合考虑水泵扬程平台流量的需求。