引言：柴油發電機組做為數據中心的后備電源，對于保障數據中心的電力安全生產長期穩定供電系統起著關鍵作用。伴隨著數據中心市場需求的持續增長，柴油發電機組技術白皮書應時而生。數據信息中心柴油發電機組技術白皮書偏重于數據中心的典型應用，配套設施柴油發電機組的相關設計、生產制造、安裝和維護等環節的重要環節，為數據中心設計方案、工程施工及運維團隊給予標準與有利的技術指導。文中選自《數據中心備用電源技術白皮書（柴油發電機組篇）》，全方位講述了柴油發電機供油系統，將各個標準對供油系統的需求歸納，非常值得有關部門的收藏學習培訓！


圖1 《數據中心集裝箱式柴油發電機組技術白皮書》封面圖


一、通則



1、引用標準

噴油系統最少符合以下標準規范規定：

○《建筑設計防火規范》GB50016

○《輸油管道工程設計規范》GB50253

○《壓縮機、風機、泵安裝工程施工及驗收規范》GB50275

○《埋地鋼制管道石油瀝青防腐層技術標準》SY/T 0420

○《石油化工設備和管道涂料防腐技術規范》SH3022

○《機械設備安裝工程施工及驗收通用規范》GB50231

○《工業金屬管道工程施工及驗收規范》GB50235

○《現場設備、工業管道焊接工程施工及驗收規范》GB50236

○《工業自動化儀表工程施工及驗收規范》GBJ93

○《工業金屬管道設計規范》GB50316

○《石油庫設計規范》GB50074

○《壓力管道安全管理與監察規定》勞部發［1996］140號

2、儲油罐、機油箱設計要點

（1）儲油罐

●工作壽命：50年；

●外觀原材料：厚鋼板 20R 壁厚≥6mm厚鋼板規范 GB6654；

●殼體焊接處及三通接頭不得有滲油漏油情況；

●無損檢測技術：測試標準 JB/T 4730；

●檢測方式：放射線；

●檢驗占比≥10%；

●達標等級Ⅲ；

●透照品質：不少于AB級；

●物質：柴油機；

●箱里進油孔設定散油板及過濾裝置；

●殼體頂蓋確保打開輕松；

●機油箱基座有和路面加固的地腳螺絲孔；

●各管道組裝為側拉式；

●具體裝油量15立方，裝量指數0.9；

●儲油罐的通風管設計方案在設備的最高點，其尺寸與供輸油管配對，并配有防污設備；

●進油管聯接，不得超過發電機組進汽油泵的吸收力；

●組裝不銹鋼板電接點水位傳感器，檢測液位的底位、上位、超上位，極低液位儀時報案，打開繼電器、進汽油泵；上位關繼電器、高水位時，關掉進汽油泵；極高液位儀時，打開應急卸油泵，并報警；

●具備手動式、自動控制系統作用；

●油量精確測量管接至距最低處距儲油罐底端低于40mm處，吸油管引至距儲油罐底端75mm處。

（2）機油箱

●工作壽命：30年；

●外觀原材料：厚鋼板 20R 薄厚≥3.1mm厚鋼板規范 GB6654；

●殼體焊接處及三通接頭不得有滲油漏油情況；

●無損檢測技術：測試標準 JB/T 4730；

●檢測方式：放射線；

●檢驗占比≥10%；

●達標等級Ⅲ；

●透照品質：不少于AB級；

●閘閥采用球型不銹鋼閥；

●物質：柴油機；

●為有利于清洗油污，箱內為斜坡；

●箱里進油孔設定散油板及過濾裝置；

●殼體頂蓋確保打開輕松；

機油箱基座有和路面加固的地腳螺絲孔；

各管道組裝為側拉式；

●具體裝油量1立方，裝量指數0.9；

●柴油油箱的通風管設計方案在設備的最高點，其尺寸與供輸油管配對，并配有防污設備；

●柴油油箱的安裝高度適宜發電機隊的規定；

●進油管聯接，不得超過發電機組進汽油泵的吸收力；

●組裝不銹鋼板電接點水位傳感器，檢測液位的底位、上位、超上位，極低液位儀時報案，打開繼電器、進汽油泵；上位關繼電器、高水位時，關掉進汽油泵；極高液位儀時，打開應急卸油泵，并報警；

●具備手動式、自動控制系統作用；

●房間內柴油油箱正常情況下，當油量處于低位（25%）時，汽油泵自動運行由地底儲油罐向油箱加油；當油量高過設精準定位（75%）時，可以使汽油泵自動停止，且輸油管內柴油機能排入地底儲罐；當遇安全事故告警信號時，起動柴油油箱排輸油泵，將油箱及輸油管里的柴油機排入地底儲罐；當機油箱油量高過溢油管上沿時，可讓柴油油箱多余柴油機全自動流到戶外地底儲罐。

3、管道管經

●進油管   Dg50(mm)

●供輸油管   Dg32(mm)

●石油泄漏管   Dg50(mm)

●進油管   Dg32(mm)

●污水管   Dg50(mm)

●通風管   Dg80(mm)

4、設計理念

（1）組裝不銹鋼板傳感器光條位指示儀一套，實時同步地底儲油罐液位儀；

（2）人孔井蓋配有供輸油管、進油管、輸油管道、量輸油管、通風管。在其中通風管上配有阻火閥和呼吸面罩；

（3）需設置防潮檢測報警設備，并配有防潮設備；

（4）輸油管道選用無縫管，地下管道采用電焊焊接，輸油管道直埋時深于0.5米，防止溫度高時管道造成氣堵，亦防止氣溫寒冷時造成柴油機凝結，影響工作石油管道；

（5）儲油罐出入輸油管道均進行封堵，防止滲水；

（6）儲油罐設定通風管，通風管支管安裝在距地面不低于2.5m處，并改裝阻火閥和防水等安全防護措施；

（7）通風管的外徑不低于80mm且組裝阻火閥；

（8）汽油泵配有過壓安全防護設備。

5、汽柴油管路作法

●全部輸油管選用無縫管；

●全部輸油管均坡度地底儲油罐，坡道不低于2‰；

●戶外輸油管直埋鋪設；基礎埋深在凍土下列；

●管路四周應填沙；

●輸油管表層應用加強級改性瀝青做防銹處理，防腐蝕依照《埋地鋼制管道石油瀝青防腐層技術標準》SY/T 0420開展；

●閘閥選用碳素鋼法蘭球閥，法蘭密封材料采用聚四氟乙烯；

●全部管道對接除閘閥處外，全部采用焊接方法。外徑DN≤25mm可采取氣割，其他選用電弧焊。全部焊接全部采用氬弧焊打底；

●房間內輸油管敷設在管溝內，管溝內填沙；剎車管路做混泥土維護，或進行混泥土防滲透解決；

●汽柴油閥門施工前逐一開展外殼壓力試驗，實驗物質為壓縮氣體，額定壓力為公稱直徑的1.15倍，實驗時間不會低于5min，以外殼及填充料沒有滲漏為合格；密封試驗應以公稱直徑開展，以活塞閥突面不滲漏為合格；

●管路過墻、基礎及樓層板設防水套管，防水套管保證不受限制管路的熱伸縮式偏移，管路安裝完成后，防水套管和管道間隙選用不燃性原材料封堵；

●汽柴油管路配有可信賴的接地裝置觸點設備，保證保護接地論的接地線電阻低于100Ω；

●管道試壓依照《工業金屬管道工程施工及驗收規范》GB50235要求進行；

管道試壓選用壓縮氣體：

管路額定壓力為設計值的1.15倍，測試時逐漸遲緩加重負擔，當壓力升到額定壓力的50%時，以未出現異常和泄漏，繼續按照額定壓力地10%逐步上升工作壓力，每個級別穩壓管3min，直到額定壓力。在額定壓力穩壓管十分鐘，隨后降到設計值，停壓時間按找漏必須來定，以發泡膠查驗不泄露，工作壓力不減為合格。本項目汽柴油管路的設計值為0.4MPa；汽柴油管路在壓力試驗驗收合格后，需進行泄露性試驗，實驗物質選用壓縮氣體，滲漏性額定壓力為設計值，待管道中氣體流速與周邊空氣溫度同樣，穩壓管24h。泄露性試驗重點對焊接、閘閥卡套接頭、法蘭盤或法蘭連接處，以發泡膠檢察機關不泄露、工作壓力不減為合格。

6、機器設備及管道的刷油漆涂顏色

（1）機器設備、管路的刷油漆必須符合國家標準《工業設備、管道防腐工程施工及驗收規范》的需求。

（2）機油箱、服務平臺、扶手電梯、防護欄、抗震支架、管路、設施等金屬部件或預制構件，安裝好水壓試驗驗收合格后，均刷防腐漆兩條。服務平臺、扶手電梯、防護欄、抗震支架刷兩條防腐漆后，刷鋁銀粉調合漆兩條。

（3）機油箱表面刷鋁銀粉調合漆兩條。

（4）管路表層按物質類型粉刷基本上清漆和物質流動方向的箭頭符號及輸油管的安全色、安全標識。

7、供油系統自動控制及配電設備

（1）根據相關標準進行自控系統的設計及優化設計方案，并協助數據傳輸電纜線布線、向規范化管理系統提供自動控制數據信號、相互配合調節工程驗收。

（2）地底儲油罐裝有液位顯示和警報系統并遠傳水表至鍋爐間。

（3）每一個日用機油箱均改裝液位變送器。

（4）日用機油箱極低液位儀時報案，隨意發電機組少油位時打開繼電器、開泵，上位關繼電器、全部發電機組高液位儀時停泵，極高液位儀時停泵并報警。

（5）全部汽油泵的運轉數據信號、機油箱和儲罐的水位數據信號、供輸油管壓力數據信號可以遠傳水表至主控室。

（6）緊急情況，可以遠程開啟通往地底儲油罐的緊急泄輸油泵和回油泵。

（7）供油系統的自控系統及配電設備安裝、工程驗收依照《工業自動化儀表工程施工及驗收規范》GBJ93、《建筑電氣工程施工質量驗收規范》GB50303開展。

（8）儀表盤或傳感器配電線路選用BTTVZ輕載電纜銅線鋼護線套PVC外衣礦物絕緣阻燃電纜，在儲油罐實際操作井與操作室中間敷設時，可地埋或穿管保護，地埋時屏蔽雙絞線的金屬屏蔽的兩邊接地裝置；穿管敷設時管路的兩邊接地裝置。

（9）電線套管過墻、基礎及樓層板將設防水套管，安裝完成后，防水套管和管道間隙選用不燃性原材料封堵。



二、供油系統

最典型的柴油發電機組供油系統包含主柴油油箱(罐)、剎車管、協助汽油泵、日用機油箱等，如下圖2所顯示。


圖2最典型的柴油發電機組供油系統圖

1.汽車發動機進油管2.日用機油箱通風口3.日用機油箱4.協助汽油泵5.日用機油箱排污口6.燃油位傳感器7.供輸油管，由日用機油箱至汽車發動機8.供輸油管，由主油箱到日用機油箱9.溢流管10.進液水泵底閥11.主油箱（罐）12.通風管道13.加油口



對 T3和T4大數據中心而言，尤其之處在于柴油發電機組必須按照做為大數據中心電源去考慮，具有并行處理維護保養/容錯能力。隨之，供油系統也需要具備并行處理維護保養/容錯能力。供油系統中，日用機油箱和從日用機油箱至汽車發動機管道，均是每一臺發電機組獨立配備一組，可以和發電機組視同為一個飛機黑匣子，因而，大家需要關注的是，從主儲油罐在各個發電機組日用機油箱的運輸安全通道，相同必須具備并行處理維護保養/容錯能力。

1、主柴油油箱（罐）

柴油發電機組系統軟件機油箱（罐）全部采用自然壓機油箱（罐）。一般，一個機油箱需要具備如下所示作用：

●貯存汽柴油：機油箱（罐）必須能貯存一定量的汽柴油，防止泄露，并盡量減少蒸發；

●給油：機油箱務必容許安全添加汽柴油；

●換氣：全部的機油箱均始終保持通風位置，便于油箱內氣體及其它汽體能散入空氣；

●油閥：系統軟件理應能將柴油傳至次級線圈機油箱或汽車發動機；

●形式：從形式上看，最典型的柴油發電機組系統軟件配套設施主油箱（罐）能是海運集裝箱型，球體型，及其立式圓柱狀。

大型數據中心多采用立式圓柱狀儲油罐（地埋式），如下圖3。直埋儲罐多設定地下罐池內，罐池與儲罐間的內腔應用中性化細砂開展填沖，在其中規定罐體的覆蓋薄厚不低于0.5米，儲罐周圍的添充薄厚不低于0.9米。罐池內填沙主要是為了使儲罐與罐池之間不存在氣體，燃氣不可以在這里產生爆炸室內空間，使儲罐的擺放具有一定防爆型實際效果，提升儲罐存放的安全系數。


圖3 立式直埋儲罐內部結構圖


●容積：

《數據中心設計規范》及其ANSI/TIA-942均給出了柴油發電機組汽柴油貯存量的要求，依據大數據中心等級不同，由8～96鐘頭不一。當按基本上輸出功率（PRP）來挑選發電機組時，每臺發電機隊的燃油消耗應當按照75%基本上輸出功率（PRP）下燃料消耗量進行計算；當按不斷輸出功率（COP）來挑選發電機組時，則可以按不斷輸出功率100%負荷率下燃料消耗量來計算。

（1）即便發電機組按Nx配置，測算汽柴油總容量時，也只按N臺發電機組需要剩余油測算。

（2）臥式油罐一般容量不應超過100M3，考慮到運輸方便，通常建議單獨儲罐容積不得超過50M3。

（3）柴油機假如儲存期超過一年，柴油機質量便會惡變，因此用戶應根據自身需要，來決定具體儲油量，并考慮與提供的油企業建立定期維護體制。

2、剎車管

一定不要用剎車管或者其組裝管箍做電器設備接地裝置。

●輸油管種類：柴油機輸油管路應使用黑鐵管、不銹鋼管或空調銅管。不得使用鍍鋅鋼管。柴油機可以跟鍍鋅鋼管發生化學反應，造成堆積物，阻塞油濾，從而造成汽油泵和噴頭常見故障。選用軟管的地區，必須保證該塑料軟管是適用于柴油的。

●管經：在系統壓力降為最大規定值（1psi(6.9kPa) ）內，并且能夠運輸充足的剩余油前提下，剎車管規格應盡量這個小。選用過大剎車管也會增加氣體吸入的機遇，并且在開機啟動時，高壓油泵有因為干繼而破損的風險。

●軟接頭：與發動機連接部分必須使用塑料軟管，且塑料軟管長短不宜小于6英尺（15.3cm）。

●進油管：柴油機最少要兩根剎車管：進油管及最少一條從噴油器出的進油管。送到噴嘴的汽柴油一直超過汽車發動機具體點火提前角，多余的部分就必須要送到柴油油箱。進油管尺寸應當與進油管一樣，要盡可能短、直，以便于汽柴油可以由重力作用下返回機油箱。

泵油可送往日用機油箱或主油箱�；赜涂讘�盡量避開進油管的去油口，以防空氣進入，并避免熱泵油立即又進入進油管。假如泵油是收到日用機油箱，一定要注意日用油箱容量規定。一些工程中，往往很難或不便將進油管布置成讓汽柴油可以靠作用力流動性，那樣在規劃進油管路上有負壓的供油系統前，必須取得汽車發動機供應商認同。

3、日用機油箱

（1）日用機油箱應盡量地接近汽車發動機，便于汽車發動機輸油泵便于地提取汽柴油，同時可容易地聯接汽車發動機進油管。

（2）根據需求，日用機油箱可配備油位計、手動式/電動式輸油泵、浮子開關、少油位報警等設備。日用機油箱應該有接油盤，并確定配置滲油警報系統。

（3）日用油箱容量：

當汽柴油溫度超過38℃時，汽車發動機就可能有輸出功率損失，當汽柴油溫度超過60℃時，汽車發動機很有可能受到侵害。因而，日用油箱容量最少應是4鐘頭燃料消耗量，以確保有充足的容積來制冷汽車發動機泵油。假如需采用比較小容量機油箱，也建議將進油管引至主油箱，或安裝汽柴油冷卻塔。

（4）日用機油箱安裝，以使其最大油量不超過汽車發動機噴頭相對高度最合適。

4、高壓油泵

從主儲油罐到日用機油箱，可以借助作用力（地面上儲油罐），一般借助電動液壓泵去進行汽柴油運輸。汽油泵的挑選，應綜合考慮水泵揚程平臺流量的需求。