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    中國工程建設標準化協會

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    數據中心備用發電機組燃油供給系統
    作者:admin 單位:中國工程建設標準化協會

    一、總述

    1、引用標準
    供油系統至少符合以下技術標準要求:
    《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、油罐、油箱設計要求
    (1)油罐
    設計壽命:50年;
    外型材料:鋼板 20R 厚度≥6mm鋼板標準 GB6654;
    箱體焊縫處及管接頭應無漏油滲油現象;
    無損檢測:檢測標準 JB/T 4730;
    檢測方法:射線;
    檢測比例 ≥10%;
    合格級別 Ⅲ;
    透照質量:不低于AB級;
    介質:柴油;
    箱內進油口設置散油板及過濾器;
    箱體上蓋保證開啟自如;
    油箱底座有與地面加固的地腳螺栓孔;
    各管路安裝為內藏式;
    實際裝油量15立方米,裝量系數0.9;
    油罐的通氣管設計在系統的最高點,其尺寸與供油管匹配,并設置防塵裝置;
    回油管連接,不超過機組進油泵的吸收能力;
    安裝不銹鋼電接點液位傳感器,監測液位的低位、高位、超高位,超低液位時報警,開啟電磁閥、進油泵;高位關電磁閥、高液位時,關閉進油泵;超高液位時,開啟緊急卸油泵,并告警;
    具有手動、自動控制功能;
    油位測量管引至距最低處距油罐底部小于40mm處,吸油管接至距油罐底部75mm處。

    (2)油箱
    設計壽命:30年;
    外型材料:鋼板 20R 厚度≥3.1mm鋼板標準 GB6654;
    箱體焊縫處及管接頭應無漏油滲油現象;
    無損檢測:檢測標準 JB/T 4730;
    檢測方法:射線;
    檢測比例 ≥10%;
    合格級別 Ⅲ;
    透照質量不低于AB級;
    閥門選用球形不銹鋼閥;
    介質:柴油;
    為利于清洗油污,箱底為斜面;
    箱內進油口設置散油板及過濾器;
    箱體上蓋保證開啟自如;
    油箱底座有與地面加固的地腳螺栓孔;
    各管路安裝為內藏式;
    實際裝油量1立方米,裝量系數0.9;
    燃油箱的通氣管設計在系統的最高點,其尺寸與供油管匹配,并設置防塵裝置;
    燃油箱的安裝高度適合發電機組的要求;
    回油管連接,不超過機組進油泵的吸收能力;
    安裝不銹鋼電接點液位傳感器,監測液位的低位、高位、超高位,超低液位時報警,開啟電磁閥、進油泵;高位關電磁閥、高液位時,關閉進油泵;超高液位時,開啟緊急卸油泵,并告警;
    具有手動、自動控制功能;
    室內燃油箱在正常情況下,當油位處于低位(25%)時,油泵自動啟動由地下油罐向燃油箱注油;當油位高于設定位(75%)時,能使油泵自動停止,且油管內柴油能排至地下儲油罐;當遇事故告警信號時,啟動燃油箱排油閥,將燃油箱及油管內的柴油排至地下儲油罐;當油箱油位高于溢油管上沿時,可使燃油箱多余的柴油自動流回室外地下儲油罐。

    3、管路管徑
    進油管   Dg50(mm)
    供油管   Dg32(mm)
    溢油管   Dg50(mm)
    回油管   Dg32(mm)
    排污管   Dg50(mm)
    通氣管   Dg80(mm)

    4、設計說明
    (1)安裝不銹鋼傳感器和光帶位指示器一套,實時顯示地下油罐液位;
    (2)人孔井蓋裝有供油管、回油管、輸油管、量油管、通氣管。其中通氣管上裝有阻火器和呼吸器;
    (3)需設置防水探測告警裝置,并設置防水設施;
    (4)輸油管線采用無縫鋼管,地下管線采取焊接,輸油管線埋地時深于0.5米,避免氣溫高時管線產生氣阻,亦避免氣溫寒冷時造成柴油凝固,影響正常輸油;
    (5)油罐進出輸油管線均進行封堵,避免進水;
    (6)油罐設置通氣管,通氣管管口設置在距地面不小于2.5m處,并加裝阻火器和防雨等防護設施;
    (7)通氣管的公稱直徑不小于80mm且安裝阻火器;
    (8)油泵設有超壓安全保護設施。

    5、燃油管道做法
    所有油管采用無縫鋼管;
    所有油管均坡向地下油罐,坡度不小于2‰;
    室外油管埋地敷設;埋深在凍土層以下;
    管道四周應填沙;
    油管表面使用加強級石油瀝青做防腐處理,防腐按照《埋地鋼制管道石油瀝青防腐層技術標準》   SY/T 0420進行;
    閥門采用碳鋼法蘭球閥,法蘭密封材料采用聚四氟乙烯;
    所有管道連接除閥門處外,均采用焊接方式。公稱直徑DN≤25mm可采用氣焊,其余采用手工電弧焊。所有焊縫均采用氬弧焊打底;
     室內油管敷設在地溝內,地溝內填沙;燃油管路做混凝土保護,或做混凝土防滲漏處理;
    燃油管道閥門安裝前逐個進行殼體壓力試驗,試驗介質為壓縮空氣,試驗壓力為公稱壓力的1.15倍,試驗時間不小于5min,以殼體及填料無滲漏為合格;密封試驗宜以公稱壓力進行,以閥瓣密封面不滲漏為合格;
    管道穿墻、基礎及樓板設套管,套管做到不限制管道的熱伸縮位移,管道安裝完畢后,套管與管道的間隙采用不燃燒材料填塞;
    燃油管道設有可靠的接地接點設施,做到防靜電接地體的接地電阻小于100Ω;
    管道試壓按照《工業金屬管道工程施工及驗收規范》GB50235的要求進行;
    管道試壓采用壓縮空氣;
    管道試驗壓力為設計壓力的1.15倍,試驗時逐步緩慢增加壓力,當壓力升至試驗壓力的50%時,如未發現異常和泄露,繼續按照試驗壓力地10%逐級升高壓力,每級穩壓3min,直至試驗壓力。在試驗壓力穩壓十分鐘,然后降至設計壓力,停壓時間以查漏需要而定,以發泡劑檢查不泄漏,壓力不降為合格。本工程燃油管道的設計壓力為0.4MPa;燃油管道在壓力試驗合格后,應進行泄漏性試驗,試驗介質采用壓縮空氣,泄漏性試驗壓力為設計壓力,待管道內氣體溫度與周圍大氣溫度相同,穩壓24h。泄漏性試驗重點檢查焊縫、閥門填料函、法蘭或螺紋連接處,以發泡劑檢察不泄漏、壓力不降為合格。

    6、設備及管道的刷漆涂色
    設備、管道的刷漆應符合國標《工業設備、管道防腐工程施工及驗收規范》的要求。
    油箱、平臺、扶梯、護欄、支吊架、管道、設備等金屬部件或構件,安裝完畢試壓合格后,均刷防銹漆兩道。平臺、扶梯、護欄、支吊架刷兩道防銹漆后,刷銀粉調和漆兩道。
    油箱外壁刷銀粉調和漆兩道。
    管道表面按介質種類涂刷基本色漆和介質流動方向的箭頭及油管的安全色、安全標志。

    7、燃油系統自控及配電
    根據有關要求進行自控系統的設計及細化設計,并負責信號傳輸線纜布放、向集中管理平臺提供自控信號、配合調試驗收。
    地下油罐配有液位顯示和警報器并遠傳至鍋爐房。
    每個日用油箱均加裝液位計。
    日用油箱超低液位時報警,任意機組低油位時開啟電磁閥、開泵,高位關電磁閥、所有機組高液位時停泵,超高液位時停泵并告警。
    所有油泵的運轉信號、油箱和油罐的液位信號、供油管的壓力信號能夠遠傳至控制室。
    緊急情況下,能夠遠程開啟通向地下油罐的緊急泄油閥和回油泵。
    燃油系統的自控系統及配電的安裝、驗收按照《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進行。
    儀表或傳感器線路采用BTTVZ重載銅芯鋼護套PVC外套礦物絕緣耐火電纜,在油罐操作井與控制室之間敷設時,可直埋或穿管保護,直埋時屏蔽電纜的屏蔽層的兩端接地;穿管敷設時管道的兩端接地。
    電線管穿墻、基礎及樓板將設套管,安裝完畢后,套管與管道的間隙采用不燃燒材料填塞。

    二、燃油系統

    典型的柴油發電機組燃油系統包括主燃油箱(罐)、燃油管、輔助油泵、日用油箱等,如圖1所示。 
     

    圖1 典型的柴油發電機組燃油系統
     

    1.   發動機回油管 2.   日用油箱通風孔 3.   日用油箱 4.   輔助油泵 5.   日用油箱排放口 6.   燃油位傳感器 7.  供油管,由日用油箱至發動機 8.   供油管,由主油箱到日用油箱 9.   溢流管 10.  進油底閥 11.  主油箱(罐)12.  通風管 13.加油口

    對T3和T4數據中心來說,特別的地方在于,柴油發電機組必須按作為數據中心主電源來考慮,具備并行維護/容錯能力。相應地,燃油系統也必須具備并行維護/容錯能力。

    燃油系統中,日用油箱以及從日用油箱至發動機管線,均為每臺機組單獨配置一組,可以與機組視同為一個黑匣子,因此,我們需要關注的是,從主油罐到各個機組日用油箱的輸送通道,同樣需要具備并行維護/容錯能力。

    1、主燃油箱(罐)
    柴油發電機組系統油箱(罐)均采用常壓油箱(罐)。通常,一個油箱必須具備如下功能:
    儲存燃油:油箱(罐)必須能儲存一定量的燃油,避免泄漏,并盡可能減少揮發;
    加油:油箱必須允許安全的加入燃油;
    通氣:所有的油箱均要保持通風良好,以便油箱內空氣及其他氣體能散入大氣;
    泵油:系統應能將燃油輸送到次級油箱或發動機;
    型式:從型式上看,典型的柴油發電機組系統配套主油箱(罐)可以是集裝箱型,圓球型,以及臥式圓柱型。

     


    圖2 臥式圓柱型油罐
     

    容量:
    《數據中心設計規范》以及ANSI/TIA-942均提出了柴油發電機組燃油儲存量的要求,根據數據中心等級不同,由8~96小時不等。當按基本功率(PRP)來選擇機組時,單臺機組的燃油消耗應按照75%基本功率(PRP)下燃油消耗量來計算;當按持續功率(COP)來選擇機組時,則可按持續功率100%負載率下燃油消耗量進行計算。

    即使發電機組按N+x配備,計算燃油總容量時,也只按N臺機組所需油量計算。

    臥式油罐一般容積不宜超過100立方米,考慮運輸方便,通常建議單個罐體容量不大于50立方米。

    柴油如果儲存時間超過一年,柴油品質就會惡化,因此用戶需根據自身需要,來確定實際儲油量,同時考慮與供油企業建立定期更換機制。

    2、燃油管
    絕對不可用燃油管或其安裝卡箍來做電氣設備接地。

    油管類型:柴油油管路應采用黑鐵管、鋼管或銅管。嚴禁使用鍍鋅管。柴油可以和鍍鋅管發生反應,產生沉積物,堵塞油濾,并導致油泵和噴嘴故障。采用軟管的地方,應保證該軟管是適用于柴油的。
    管徑:在管道壓力降為最大允許值(1psi(6.9kPa) )內,并能輸送足夠的油量的前提下,燃油管尺寸應盡可能的小。采用過大的燃油管會增加空氣吸入的機會,且在系統啟動時,燃油泵有因為干轉而損壞的危險。
    軟連接:與發動機連接部分必須采用軟管,且軟管長度不應小于6英寸(15.3cm)。
    回油管:柴油發動機至少需要兩條燃油管:進油管及至少一條從噴油嘴出來的回油管。送往噴嘴的燃油總是多于發動機實際噴油量,多余的部分就必須送回燃油箱。回油管的尺寸應與進油管一樣,并盡可能短、直,以便燃油可由重力作用回到油箱。
    回油可送至日用油箱或主油箱。回油口應盡可能遠離進油管的吸油口,以免空氣進入,并防止熱的回油直接又進入進油管。如果回油是接到日用油箱,請注意日用油箱容量要求。

    某些項目中,可能很難或不方便將回油管布置成讓燃油能靠重力流動,那么在設計回油管路上有靜壓的燃油系統前,應取得發動機供應商的認可。

    3、日用油箱
    日用油箱應盡可能地靠近發動機,以便發動機輸油泵易于地抽取燃油,并可方便地連接發動機回油管。

    根據需要,日用油箱可配備油位計、手動/電動輸油泵、浮子開關、低油位報警等裝置。日用油箱應有接油盤,并考慮配備漏油報警裝置。

    日用油箱容量:一般地,當燃油溫度高于38℃時,發動機就可能有功率折損,當燃油溫度高于60℃時,發動機可能受到損害。因此,日用油箱容量最小應為4小時燃油消耗量,以保證有足夠的容量來冷卻發動機回油。如果需采用更小容量的油箱,則建議將回油管接至主油箱,或安裝燃油冷卻器。

    日用油箱的安裝,以使其最高油位不高于發動機噴嘴高度為宜。

    4、燃油泵
    從主油罐到日用油箱,可以依靠重力(地上油罐),通常依靠電動油泵來進行燃油輸送。油泵的選擇,應綜合考慮揚程和流量的要求。
    (文章摘自《數據中心備用電源技術白皮書(柴油發電機組篇)》,如需購買請關注公眾號ChinaDCC,將有工作人員與您聯系)

    來源:微信號ChinaDCC

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