柴油发电机组燃油供给系统优化设计

柴油发电机组燃油供给系统优化设计

殷增辉  刘纪

91515部队

【摘要】应急备用电站是保证供电系统可靠性的重要设备，备用电站柴油机为发电机组提供动力，柴油供给是柴油机系统中的关键一环。通过对柴油机组燃油供给系统的升级改造，实现油料液位的实时显示；通过对液位参数的远程数据读取、设定和控制，实现手动、自动两种模式的加油功能，大大提高柴油供给的可靠性和供给效率，有效降低安全操作风险，提升应急备用电站的自动化程度。

【关键词】备用电站；燃油系统；液位计；优化设计

1 概述

随着科技水平不断提高，社会对电力系统的依赖也越来越重，对电力供应的可靠性要求也越来越高。应急备用电站是供电系统的重要组成部分，是确保供电可靠的重要环节。备用电站柴油机组应急发电时，由燃油系统提供燃料，掌握燃油的液位状态并根据需要进行补给是应急发电中的主要工作之一。某单位备用电站燃油系统采用磁性浮子液位计，使用年限长，老化现象严重，导致使用性能下降，而且不具备远程控制和数据显示功能，严重影响该单位电力系统的保障能力。

为提升应急备用电站的发电保障能力，有效提高设备可靠性水平，本文着眼现实需求，致力于解决备用电站燃油系统问题，在原有燃油系统磁性浮子液位计的基础上升级加装超声波液位计，以实现油箱的液位显示、液位设定、自动手动加油、远程数据读取和远程控制等功能。升级改造后既可直观读取油箱数据，还可远程操作加油作业，大大提高了工作效率，有利于提高加油设备的可操作性，降低安全操作风险，提高应急备用电站的自动化程度和保障效率，紧贴应急电站现实需求，有效提升应急发电的保障能力。

2 备用电站燃油系统现状及改造目标

2.1备用电站燃油系统现状

该单位备用电站储油系统由2个333000L的储油罐、2个4500L的日用油罐及1个316L的日用油箱组成，燃油系统采用磁性浮子液位计，使用年限长，老化现象严重，导致使用性能下降，而且不具备远程控制和数据显示功能。

备用电站应急发电期间，一般情况下由日用油箱为柴油机组供油，日用油箱储油不足时，由发电人员手动控制补油阀从日用油罐为日用油箱加注。机组满负荷运行时，每小时用油约为303L，日用油箱容积为316L，为保证日用油箱可持续供油，设定日用油箱内储油最小值为60L，因此，大约每40分钟需工作人员到现场手动给日用油箱加油，并每20分钟检查一次，避免因机组燃油缺失造成停机。

综上所述，该单位自备电站燃油供给系统存在油位计故障数据显示不准、无法远程和自动控制补油等问题，人员频繁进出发电机组现场补油存在安全隐患。

2.2备用电站燃油系统升级改造目标

为避免应急发电期间机组运行停机，提高设备的可靠性水平，本文计划将燃油系统磁性浮子液位计升级改造为超声波液位计，改造后实现油箱的液位显示、液位设定、自动手动加油、远程数据读取和远程控制等功能。自动加油时，通过屏幕可设定最高和最低油位。当达到设定的最低油位时，电磁阀打开，日用油箱开始注油；当达到设定的最高油位时，电磁阀关闭，日用油箱停止注油。通过升级改造，解决了人员定时手动加油的问题，工作人员只需要查看有无故障和漏油情况，大大减少了应急发电时人员的工作量，有效提升供油保障能力。

3备用电站燃油系统升级改造设计

3.1 备用电站燃油系统设计思路

目前，备用电站燃油系统不具备远程控制和数据显示功能，将原磁性浮子液位计升级改造为超声波液位计，可实现油箱的液位显示（现场玻璃管液位计、远程超声波液位计）、液位设定（最低液位20cm，最高液位60cm）、自动手动加油（最低液位时电磁阀开启加油，最高液位时电磁阀关闭停止加油）、远程数据读取和远程控制等功能，其中远程控制功能最终可在控制室远程控制屏实现。燃油系统设计图如图1所示。

根据要求，更换新的液位计（超声波液位计）改造升级应重点考虑以下原则：

（1）采用超声波液位计，在高温、潮湿等环境下可靠性更强。

（2）加入液位远程显示功能，可在远程显示实际液位。

（3）加入液位设定功能，可远程设定液位最小、最大值。

（4）根据控制屏设定液位最小、最大值，实现自动加油，也可现场手动加油。

（5）通过集成实现远程数据读取和远程控制。

图1 燃油系统设备示意图

3.2备用电站燃油系统设计原理

通过控制屏查看日用油箱油量，当油箱油量不足时，通过控制室内柴油机并机柜上触摸屏，可选择手动模式或自动模式启动加油电磁阀，电磁阀吸合后可以实现远程加油。自动模式通过现场触摸屏，设定日用油箱最低值和最高值，当油箱液位达到最低值时，系统自动打开电磁阀加油，当日用油箱液位达到最高值时，系统自动关闭电磁阀停止加油。同时，也可在现场通过控制箱手动加油。日用油箱间门口安装现场控制箱，设置为手动模式时，从油库储油罐往日用油罐加油时只要开启管路阀门，启动2台加油泵时既可在现场控制箱内手动启动，也可在控制室的触摸屏上远程操作，供油系统原理如图2、图3所示。

图2 供油系统电气原理图1

图3 供油系统电气原理图2

4备用电站燃油系统升级改造实施方案

4.1安装电磁阀

在日用油箱间的储油罐到日用油箱的连接管道上安装防爆电磁阀。防爆电磁阀的工作原理是电磁铁通电后产生吸力将阀门打开，断电后电磁铁吸力消失阀门落下关闭。其具体功用是根据控制箱传来的控制电源进行开启或关闭输油管道。电磁阀前端的手动阀门应处于常开状态，正常情况下不能关闭，否则无法实现自动加油。电磁阀选用BZCM型，工作温度≤60℃，压力1.0MPa，通径为50mm。

4.2安装超声波液位计

在油箱间的日用油箱上安装防爆四线制超声波液位计（参数见表1），敷设四芯屏蔽信号线与控制柜进行信号传输，超声波液位计输出信号0-20mA，与西门子S7-1200PLC进行通信，与西门子TP900、TP1200触摸屏进行程序设计编程和组态。

表1 超声波液位计基本参数

4.3 控制柜触摸屏操作

日用油箱间门口配电箱内安装S7-1200PLC用于程序设计，其与控制室控制屏柜上安装的西门子TP1200触摸屏和日用油箱间门口配电箱上安装的西门子TP900触摸屏进行信号传输通讯，并将其作为控制器进行程序设计，实现油箱就地、远程可实时状态查看、加油控制、自动补油、油位控制和防溢出保护功能。

安装西门子TP900触摸屏，操作步骤为点击主页显示画面有五项：

（1）实时画面-点击进入-油泵状态显示、油罐、日用油箱当前液位。

（2）手动画面-点击进入-泵1开关、泵2开关、电磁阀开关。

（3）使用说明-点击进入-是详细的操作使用说明和使用注意事项。

（4）参数设定-点击进入-日用油箱低（高）液位设定值、偏差修订值。

（5）故障查询-点击进入-报警记录、时间、日期、状态、编号等信息。

西门子TP1200触摸屏，操作步骤为：点击主画面上加油罐系统，进入图7画面可以看到实时画面、日用油箱的当前液位，能手动加油控制泵1开关、泵2开关和电磁阀开关，也可以进行参数设定，触摸日用油箱液位设定框屏幕上出现输入键盘，可以根据实际情况设定液位。如果画面上显示数值与实际液位计有误差时可以对液位偏差进行修正。

5备用电站燃油系统升级改造调试与试验

就地手动加油时，控制柜面板上的转换开关切至手动位置，按电磁阀启动按钮电磁阀开启，日用油箱开始加油，加注油结束时按电磁阀停止按钮，电磁阀关闭日用油箱停止加油，完成现场手动加油操作，控制柜面板上有急停按钮出现故障或者意外情况时，按下紧急按钮可停止加油。

就地自动加油时，控制柜面板上的转换开关切至自动位置，系统会根据设定好的最低（高）油位的数值，通过超声波液位计测量传回的数据进行比对，达到最低液位电磁阀打开进行加油，加油到设置的高油位时电磁阀关闭停止加油。

远程手动加油时，在控制室西门子TP1200触摸屏点击主画面上加油罐系统，进入燃油系统操作画面，手按电磁阀开关可对日用油箱进行加油，观察液位显示到60mm时，关闭电磁阀停止加油，完成手动加油操作。

远程自动加油时，在控制室西门子TP1200触摸屏点击主画面上加油罐系统，进入油系统操作画面，设定好高（低）液位，系统会根据设定好的最低（高）油位的数值，通过超声波液位计测量传回的数据进行比对，达到最低液位电磁阀打开进行加油，加油到设置的高油位时电磁阀关闭停止加油。

6结论

本文着眼于备用电站实际需求，将燃油系统在现有磁性浮子液位计的基础上，加装超声波液位计进行升级改造，实现了油箱的液位显示、液位设定、自动手动加油、远程数据读取和远程控制等功能，既可直观读取油箱数据，还可远程操作加油作业，并在优化设计完成后进行了多次调试试验。经试验验证，解决了备用电站燃油系统使用年限长，老化现象严重，功能丧失无法正常使用，不具备远程控制和数据显示功能等多项问题，大大提高了备用电站燃油系统的可靠性和操作性，对应急发电保障具有重要意义，有效提升了应急发电的保障能力。

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