柴油发电机组供油系统的设计与施工方法

摘要：供油系统在柴油发电机组中主要用于贮存、滤清和输送燃油的装置。它包括柴油箱、输油泵、油水分离器、柴油滤清器和高、低压油管等辅助装置。康明斯公司在本文参照相关标准、规范，就高层建筑自备应急电源柴油发电机房供油系统的设计和施工中常被疏忽的问题和注意事项进行简要论述和说明。

一、前言

随着我国建筑业的发展，建筑物规模不断扩大，高度不断增高，使用功能和设施日益趋于完善和复杂。为了**建筑物及其设施和建筑物内人员在正常情况和事故状态下的安全，将事故损失降至较低，国家对建筑物供电系统的设计提出更高更严的要求，特别是高层建筑的用电可靠性，要求一级用电负荷需双路电源供电，同时要求此类负荷中特别重要的负荷，如消防控制、消房水泵、消防电梯、防烟排烟设施、火灾自动报警、自动灭火系统、应急照明、疏散指示标志以及稳定性要求高的计算中心等，须配置自备应急电源。

现常用的自备应急电源主要有三类；柴油发电机组、蓄电池、UPS不间断供电装置，但考虑到高层建筑中特别重要用电负荷较大，同时柴油发电机组的效率高，设备紧凑，重量轻，启动迅速，冷却方式简单，维护及燃料储存方便等优点，现高层建筑的自备应急电源一般都选用柴油发电机组。由此，高层建筑中柴油发电房的设计、施工及日常维护就意义重大，它的质量优劣直接影响到整个建筑物内的人身和财产的安全。而现在高层建筑物内柴油发电机房的设计和施工中，工艺、土建、通风、给排水部分是由相应专业人员设计和施工，一般符合有关规范的具体要求，但高层建筑柴油发电机房中柴油的储存和供应部分即供油系统往往不是由动力或相关专业设计，而是由电气专业代替设计；施工也是由建筑水电安装专业施工队伍安装，非工业设备或相应专业安装队伍施工。因该类非专业设计人员和施工人员对柴油的性质和柴油管道设备的要求不够了解，造成高层建筑物柴油发电机房的设计和施工质量良莠不齐，甚至存在如：柴油发电机房的储油间位置不合适或无任何防护措施直接布置在机器间内，油箱储量过大不符合要求，供油系统设备材料和电气设备选型不合适，供油系统的可导电部分未作防静电接地和跨接等的质量不足和安全隐患。

虽柴油发电机房工程量很少，但它对整个建筑物是处于牵一发而动全身的重要地位。考虑到柴油发电机房在高层建筑中的重要性和供油系统在柴油发电机房中的特殊性，依据有关标准，结合康明斯公司在工程设计和质量监督的工作经验，就高建筑柴油发电机房供油系统的设计、施工、维护等作简要论述。

二、柴油发电机组和轻柴油的特性

柴油发电机组由柴油机、发电机和控制盘三部分短成，现在常采用的为高速柴油发电机组(1500r/min)，供电参数为：电压400V/230V，频率50Hz，功率因数COSφ=0.8。

1、耗油量

国产机组约245～300g/(h.kW)，进口机组约224g/(h.kW)。

2、启动方式

启动方式有气动和电动，一般选用电动。冷却方式有风冷和水冷。

3、燃油

使用于转速1000r/min以上的高速柴油机的油料为轻柴油，轻柴油按凝点可分为六个牌号，即10、0、-10、-20、-35、-50；根据我国地域气候情况和建筑物内环境特点，高层建筑柴油发电机组夏季用10号轻柴油，其它季节用0号，或全年用0号。

轻柴油有以下特性：

（1）燃烧性：

轻柴油的闪点为60～120℃，火灾危险性为丙A类。蒸发性：其中一些低馏分易挥发成油气。

（2）爆炸性：

轻柴油蒸气体积爆炸极限为0.6%～6.5%、

（3）带电性：

油品的导电率极低的碳氢非极性液体，易于带电，且起电性好，产生静电荷多。

此外，还有膨胀性、漂浮性、毒害性等。

三、供油系统的工艺流程和布置

高层建筑自备应急电源柴油发电机房供油系统主要功能是储存和沉淀轻柴油，以便在需启动应急电源时，将轻柴油输至柴油机的滤清器，经高压油泵送至汽缸，完成发电。现常采用的工艺流程主要有三种。

1、第一种

工艺流程为两大部分，即设在室外的油罐区和设在室内的中间(日用)油箱部分，汽车槽车将轻柴油运到后，经卸油快速接头将轻柴油卸至两埋地油罐内进行储存和沉淀，并由室外专门的油泵房的输油泵将油输**层建筑内柴油发电机房的中间油箱内.中间油箱的油自流至柴油发电机组，室外油泵房油泵启停由高层建筑内发电机房的中间油箱油位控制。室外埋地油罐…般选2个，以便油料的沉淀，和-油罐坏时的倒罐，油罐的规格根据油品运输情况和轻柴油耗量确定，中间油箱为1m³、油泵型号根据耗量和管道阻力损失计算确定-此流程适用于特大型建筑备用电源、专门的发电机房等，一般高层建筑中不常用。

2、第二种

第二种的工艺流程整个供油系统除卸油口设在室外，其它都安装在室内，只设一油箱，汽车槽车将轻柴油运到后，经卸油快速接头将轻此油卸至发电机房储油间的油箱内，油箱的油自流至柴油发电机组。

3、第三种

第三种的工艺流程整个供油系统设在柴油发电机房内，柴油是采用筒装运输方式，筒装柴油运至储油间内或柴油发电机房外通过电动油泵或手摇泵将柴油卸至油箱内，油箱的油自流至柴油发电机组。

以上三个工艺流程中，第一种工艺流程的供油系统因规模大.设备复杂，占地面积大的特点，平常的高层建筑一般不采用，它的设计和施工可参照小型石油库的特点进行，具体要求可按相应的专业规范。现在高层建筑应自备急电源柴油发电机房的供油系统一般为第二种和第三种两种工艺流程。

四、燃油供给系统的国家标准

以下介绍燃油供给系统的工艺流程设计、施工等所涉及的相关内容。

1、供油系统油箱容积的确定

《高层建筑设计防火规范》(GB50045~1995)4.1.3条规定：“柴油发电机房可布置在高层建筑、裙楼的首层或地下一层，并应符合下列规定：柴油发电机房应采用耐火极限不低于2h的隔墙和1.5h的楼板与其它部分隔开。柴油发电机房内应设置储油间，其总储量不应超过8h的需要量，储油间应采用防火墙与发电机隔开；当必须在防火墙上开门时、应设置能自动关闭的甲级防火门。”据此，柴油发电机房可布置在首层或地下一层。而现实中因建筑物的首层是黄金地段，且周围人流多，故将应急柴油发电机房基本布置在底下一层，这样既经济又安全。高层建筑地下一层兼作人防工程，对于油箱储量，《人民防空工程设计防火规范》(GB50098-1998)的3.1.6条有“柴油发电机房……的设置应符合下列规定：………储油间的储油量不宜大于1m³或8h的需要量”的规定，同时图2和图3的工艺流程中油箱可理解为建筑物内的中间油箱或日用油箱，《高层建筑设计防火规范》的4、1、10条要求“高层建筑使用丙类液体作燃料时，应符合下列规定：……中间罐的容积不应大于1m³……”，结合实际自备应急电源柴油发电机组柴油的耗量和运行情况，油箱应选用1m²的金属油箱。

2、供油系统油箱配件的配置

参照《小型石油库及汽车加油站设计规范》(GB50156-1992)的2.3.4条“……储存甲、乙类油品和轻柴油的固定油罐或地上卧式储罐，必须装设阻火器和呼吸阀，……”的规定，考虑到高层建筑内自备应急电源柴油发电机房的日常通风不好，柴油又具有易挥发等特性，所以轻柴油油箱应采用密闭方式，并设置通气管，将通气管引至室外，安装在人员不常去和周围无门窗孔洞的地方，同时通气管上配置阻火器和呼吸阀或带阻火功能的呼吸阀，通气管高出地面不小于4m。根据油箱的储油量通气管及其呼吸阀和阻火器的规格可选用DN50的。为了直接观察和了解油箱储量，作到有备无患，油箱应配置液位计。现工程中常采用普通玻璃管液位计，有的甚至用胶管，此类液位计破碎不耐温，存在安全隐患。油箱液位计应选用石英玻璃管液位计、玻璃板式液位计、浮子式液位计等，要求功能不但就地显示外，还具备远传功能，输出4~20mA的直流信号，接至控制中心二次仪表，并设高低油位声光报警，以便及时掌握储油量和及时储备轻柴油。

3、装卸柴油方式的确定

卸油口设在建筑物外，采用自流方式卸油还是采用筒装柴油运至室内用电动油泵或手摇泵卸油，应根据具体情况选择，无原则性规定。采用卸油口设在建筑外卸油方式时，卸油口应采用快速接头.卸油接头的位置布置在地面建筑物范围外，且距地面建筑物防火距离不小于15m，卸油口应设防护措施和汽车防静电接地端子。采用室内用电动油泵或手摇泵卸油时，油泵规格根据具体情况选型，电动油泵或手摇泵卸油应设置在储油间内，卸油口可布置在储油间内或柴油发电机房外的安全处。

4、附属设备和管道组成件的选型

柴油在储运过程中产生或混入各类机械杂质，而柴油发电机对油清洁度要求高，同时考虑到柴油发电机本身附带有柴油滤清器和供油方式为自流，在油箱供至柴油发电机的供油管上配置中燃油过滤器，规格根据耗油量选型，且中燃油过滤器的规格应大管道规格的两级。供油管道可选用无缝钢管或低压流体输送焊接钢管，管道连接可采焊接、螺纹连接和法兰连接。阀门选用适合油品的型号，在穿地下防护墙处所设置的阀门还必须符合防爆要求。软管及垫片应选用耐油型的。

在有的设计中供油系统配置事故油箱，当发电机房发生事故时通过控制中心打开电磁阀将油箱轻柴油紧急卸至事故油箱，事故油箱中油可用泵重新输至油箱以供使用。但此种配置不适合高层建筑的柴油发电机房(柴油发电机房一般布置在地下一层，事故油箱就难以布置)，若布置在室内同样增加了整个建筑物的安全隐患点，布置在室外事故油箱埋深太深，不现实。高层建筑柴油发电机房一般为非常时候才运行的，柴油发电机房的消防设施一般较全。笔者认为，只要布置合理，消防设施完备，不必要配置事故油箱。

高层建筑自备应急电源柴油发电机房一般由发电机间、控制配电间、储油间等组成，具体工艺平面布置可根据具体工程规模等特点确定，但必须储油间应以防火墙与发电机间隔开，当防火墙上开门时应采用自动关闭的甲防火门，所有门向外开启，发电机间与控制配电间之间的观察窗应为隔音观察窗。设备高度方面，油箱较低油位应高出发电机进油口0.5～1m，发电机组宜高出地坪面100mm。

五、对其它相关专业的要求

每项工程的设计、施工的各专业很好协调配合，工程才满足使用功能和安全环保。高层建筑柴油发电机房虽小，但涉及的专业面广，其供油系统中储存和输送是轻柴油，相对于一般介质如水等对其它专业的要求有所不同，特别是在安全性和环保性上有更高、更严的要求。

1、对土建专业

高层建筑柴油发电机房耐火等级和平面布置等必须符合相应的规范外，机房内地面应用水泥压光，不发火地面，设备基础及地面应为防油渗透的，油箱周围及发电机组基础周围应设置集废油水沟，集废油水的沟和其它各类管线地沟应有不小于3‰的坡度，在较低点设集水坑，以便挖取废油水减少污染。

2、对通风专业

高层建筑柴油发电机房的储油间宜设置单独的通风系统，通风次数平常应为每小时2次，事故时7次。

3、对电气专业

根据《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》(GB50058-1995)的规定高层建筑柴油发电机房的储油间为火灾危险环境21区，电气设备只须防尘防护等级(IP5X型)。而现在高层建筑柴油发电机房位置在地下一层，储油间通风换气不好，轻柴油为丙A类，高层建筑柴油发电机房是整个建筑极其重要负荷的应急电源，而储油间又是机房的能源中心，储油间的安全性对整个高层建筑的重要性可见一斑。同时储油间的电气设备相对整个柴油发电机房和整个建筑的投资微乎其微。笔者认为，高层建筑柴油发电机房的储油间电气设备应按爆炸危险环境2区的要求进行选型较合适，采用隔爆型电气设备，发电机间可按火灾危险环境21区的要求。

对消防设计专业：储油间与发电机间应统一考虑配置二氧化碳灭火系统和消防报警系统，同时根据现场情况布置一定数量的手提式干粉灭火器，以备平常检修时发生意外使用。

以上只对各专业的特殊要求作说明，其它的要求按现行有关规范与高层建筑自备应急电源柴油发电机房一起考虑和配置。

六、供油系统施工和运行管理

高层建筑自备应急电源柴油发电机房供油系统工程量虽小，但技术要求很高、很全面。施工中对材料进场必须认真检查，并作相应的试验，材料符合设计和国家规范要求方可施工。供油管道及油箱的焊接的焊工必须有相应的资质，油箱支架必须牢固，油箱焊接完成后必须作渗透试验和强度试验。供油管与发电机高压泵进油口应以金属软管连接，以减少发电机的振动沿油管传播。管道装完后应作压力试验。柴油发电机房内供油系统所有金属导电部分包括管道支架和风管等应作可靠的防静电接地和跨接，金属管道平行或交叉距离小于100mm，都须为防电磁感应用金属导线跨接，采用焊接连接时不降低管道强度和损伤管道外护层。与设备、机组、油罐连接的接地线应在底角边缘钻孔功丝、焊接端子，用不小于M10的螺栓连接，并配置防松垫圈。管道穿墙处应以难燃柔性材料填堵密实。在进油前应用相应油料清洗供油系统，无机械杂质和水分方可进油，供油管道以及其专业的管道应刷上基本识别色和安全色，以便管理时一目了然。

随着我国电力建设的飞速发展，城市内供电可靠性更高，高层建筑自备应急电源柴油发电机房运行机会更少，对高层建筑柴油发电机房的日常维护管理尤为重要，应形成制度化。特别是供油系统，对设备方面应即时检查通气管的阻火器，检查接合面是否牢固，清洗阻火芯片。检查接地连接是否锈死或损坏，并测试接地电阻是否符合要求。油罐内不能有水垫层，应及时放水。因轻柴油长时间储存会蒸发、氧化等或其他原因混入不同牌号油料，应及时换新的符合要求的轻柴油：

总结：

以上所述的内容只是就高层建筑自备应急电源柴油发电机房中供油系统的特点以及该项工程在设计和施工过程中常被疏忽而导致供油系统操作不便，甚至给整个高层建筑带来安全隐患的现状，结合本人多年的设计和监督工作经验，参照相关规范进行论述和说明，以作为在该项工程设计和施工中的一些提示。虽然高层建筑自备应急电源柴油发电机房中供油系统只是整个高层建筑中很小一部分，但整个高层建筑正是由许多诸如此类部分组成，只有在各个细小的环节上作到科学设计、精心施工、协调配合，整个建筑物才能达到使用功能和安全性，符合环保的要求。