一种大型数据中心智能燃油控制系统及方法与流程

1.本发明涉及电机技术领域，具体涉及一种大型数据中心智能燃油控制系统及方法。


背景技术：

2.大型数据中心园区单体建筑多，总体用电量大，目前园区均采用集中设置动力中心，在动力中心内设置高压柴油发电机组，通过高压柴油发电机组并机给数据中心后备供电。动力中心内设置柴油发电机组台数一般较多，而根据gb50016
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2014《建筑防火设计规范》要求每个日用燃油室其总储存量不应大于1m3；而gb50174
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2017《数据中心设计规范》中a机房技术要求柴油发电机燃料存储量满足12h用油。数据中心一般都是采用地埋油罐 多个日用燃油箱的储油方式来解决柴油发电机组供油问题，但目前的大多数燃油控制系统存在结构较为简单，对油罐的检测手段单一，导致供油系统易发生故障的问题。
3.如中国专利cn111504627a，公开日2020年8月7日，一种燃油控制系统，用于在发动机起动和开动至运行过渡工况 期间调节供应至内燃机气缸的燃油，包括：第一模块，其基于所利用燃油百分率模型和额定燃油动态模型确 定原始喷射燃油质量；和第二模块，其基于所述原始喷射燃油质量调节对所述发动机气缸 的供油直至所速气缸的燃烧事件开始；其中基于来自多个测试起动的数据校准所述燃油百分率和额定燃油动态模型的每个，所述多个测试起动基于预定测试安排。但其系统结构简单，对油罐的检测方式单一，导致供油系统易发生故障的问题。


技术实现要素：

4.本发明要解决的技术问题是：目前的燃油控制系统对供油系统的检测和保护手段单一导致供油系统易发生故障的技术问题。提出了一种能够加强对供油系统的检测和保护，进而降低供油系统故障率的大型数据中心智能燃油控制系统及方法。
5.为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案为：一种大型数据中心智能燃油控制系统，包括燃油供应模块和燃油控制模块，所述燃油供应模块包括储油油罐单元、日用油箱单元和供油管路切换单元，所述储油油罐单元通过所述供油管路切换单元与所述日用油箱单元连接，所述燃油控制模块包括主控子模块、液位检测子模块和控制子模块，所述主控单元分别与所述液位检测单元和所述控制子模块连接，所述液位检测单元分别与所述储油油罐单元和所述日用油箱单元连接，所述控制子模块分别与所述储油油罐单元、所述日用油箱单元和所述供油管路切换单元连接。日用油箱单元用于所述发电机组连接，为发电机组日常耗油使用。
6.一种大型数据中心智能燃油控制系统，燃油供应模块的储油油罐单元设置互为备用的储油罐，储油罐分担为日用油箱供油的任务，当任一储油罐无油时，可通过供油管路切换单元切换供油管道，使另一个油罐负责所有日用油箱的供油，主控子模块设置冗余控制单元作为主控单元的备份，当主控单元故障时程序及控制自动切换到冗余控制单元中执
行，通过液位检测子模块对储油油罐单元和日用油箱单元油量液位进行检测，当油量达到不同的检测标准时通过控制子模块对储油油罐单元的供油阀和日用油箱单元的进油阀进行管控，同时可设置报警装置，在必要时对工作人员进行提醒。
7.作为优选，本系统还包括紧急回油模块，所述紧急回油模块分别与所述储油油罐单元和所述日用油箱单元连接。
8.通过紧急回油模块将日用油箱单元每个日用油箱储油油罐单元的储油罐连接，即可以在每个燃油间设置1套紧急回油泵，此回紧急回油模块内的油阀和回油泵可以与消防系统联动，火灾等紧急情况下，消防系统应发给供油控制系统干结点信号；当供油控制系统接收到日用油箱间消防报警信号时，应能够远程或手动开启通向地下油罐的紧急回油阀门及对应的回油泵，排空对应日用油箱内的燃油；当供油控制系统检测到发电机房内消防报警信号时，控制系统应能够远程或者手动关闭日用油箱供油主管上紧急切断阀，并且能停止供油泵的正常动作。
9.作为优选，所述液位检测子模块包括储油罐液位检测单元和日用油箱液位检测单元，所述储油罐液位检测单元与所述储油油罐单元连接，所述日用油箱液位检测单元与所述日用油箱单元连接。
10.油位控制：正常供油时，启动供油泵向日用油箱供油，当某个日用油箱达到最高液位时，自动关闭油箱供油支管上的电磁阀，当接收的最后一个油箱达到最高液位时，供油泵自动关闭。供油时，工作储油罐液位至最低液位时，可依次自动启动备用油罐的供油泵。
11.储油罐液位检测单元可在油罐设有两个远程液位计，每个液位计设高低液位两个报警液位；日用油箱液位检测单元可在日用油箱设有高高、高、低、低低四个液位。当日用油箱液位控制失效或发生火警时，消防中心信号关闭供油泵，同时开启日用油箱卸油支管的电磁阀及紧急回油泵，油品通过紧急回油泵排至储油罐。
12.作为优选，所述储油油罐单元包括至少两个储油罐，所述每个储油罐上均设有两个供油泵。
13.每个储油罐设置2台潜油泵（防爆型），比如正常使用时1号油罐可以负责日用燃油室1#
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8#，2号油罐可以负责日用燃油室9#
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16#；两个油罐供油管路在油泵房内设置备用切换，当某储油罐无油如2号油罐无油时，可开启备用电动球泵，通过供油管路切换单元接通备用供油泵和供油管路，由1台油罐负责所有机组。每台潜油泵可以满足8台发电机全部满负荷运行的耗油量。
14.作为优选，所述控制子模块包括储油罐供油控制单元、管路切换控制单元、日用油箱进油控制单元和回油控制单元，所述储油罐供油控制单元与所述储油油罐单元连接，所述管路切换控制单元与所述供油管路切换单元连接，所述日用油箱进油控制单元与所述日用油箱单元连接，所述回油控制单元与所述紧急回油模块连接。控制子模块即包括设置在储油罐、日用油箱和供油管路上的控制阀开关。
15.作为优选，所述主控子模块包括主控单元和冗余控制单元，所述主控单元和所述冗余控制单元均与所述液位检测子模块连接，所述主控单元和所述冗余控制单元均与所述控制子模块连接。
16.供油控制系统设置一台主plc即主控单元，一台冗余plc即冗余控制单元，用于辅助控制子模块控制电磁开关阀。主plc与冗余plc之间的功能切换应能够自动完成，正常情
况下主用plc运行并且执行相关的程序；当主用plc故障时程序及控制应自动切换到冗余plc中执行，单个主plc故障不影响整个系统使用。
17.还可以设置若干单元小plc，主plc控制柜设置在辅助用房控制室内，每个单元plc控制器安装在日用油箱的出口处；所有的plc控制器都需要有独立的cpu及内存，plc控制器都应能独立的执行相关的程序或代码。在每个plc掉电恢复后都应能自动开始执行存储的程序；每个单元plc相关的内部运行数据应能通过总线形式传递到主用或者冗余主plc中；作为优选，所述主控子模块还包括用于显示系统运行状态和相应参数的显示单元，所述显示单元与所述主控单元连接。主plc即主控单元控制柜应自带一个操作显示屏即显示单元供运维人员操作及查看系统运行状态，操作显示屏应能显示整个供油控制系统的运行状态和相应参数。显示单元可设置备用连接线与冗余控制单元连接。
18.作为优选，所述日用油箱液位检测单元设有四个检测档位，所述四个检测档位分别为：紧急回油档位、日用油箱进油阀关闭档位、日用油箱进油阀开启档位和低油量告警档位。可以设置不同的液位高度作为检测档位，比如设置紧急回油档位为液位达到日用油箱高度的十分之九即油量占90%油箱容积，设置日用油箱进油阀关闭档位液位高度为日用油箱高度的十分之八，设置日用油箱进油阀开启档位液位高度为日用油箱高度的十分之五，设置低油量告警档位液位高度为日用油箱高度的十分之二。
19.一种大型数据中心智能燃油控制方法，利用上述系统，包括如下步骤：s1：通过日用油箱液位检测单元检测日用油箱液位状况；s2：当检测到日用油箱液位达到紧急回油档位时，通过回油控制单元为日用油箱排油并提示；s3：当检测到日用油箱液位达到日用油箱进油阀关闭档位时，通过储油罐供油控制单元关闭日用油箱进油阀，通过日用油箱进油控制单元关闭储油罐供油阀；s4：当检测到日用油箱液位达到日用油箱进油阀开启档位时，通过日用油箱进油控制单元开启日用油箱进油阀，通过储油罐供油控制单元开启储油罐供油阀；s5：当检测到日用油箱液位达到低油量告警档位时，进行现场报警提示日用油箱缺油。
20.正常时，每个地埋油罐负责8个日用油箱箱的供油；当储油罐液位检测单元检测到其中任一个地埋油罐缺油时，可通过供油管路切换单元将联络的管路切换到一个油罐负责所有日用油箱的供油。即当储油罐液位检测单元在第1台地下油罐的液位传感器探测到液位到达油罐低液位时，应自动关停该油罐所对应的供油泵，同时开启第2台油罐的供油泵，由第2台油罐开始供油。
21.本发明的实质性效果是：本发明燃油供应模块的储油油罐单元设置互为备用的多个储油罐，储油罐分担为日用油箱供油的任务，当任一储油罐无油时，可通过供油管路切换单元切换供油管道，使另一个油罐负责所有日用油箱的供油，主控子模块设置冗余控制单元作为主控单元的备份，当主控单元故障时程序及控制自动切换到冗余控制单元中执行，通过液位检测子模块对储油油罐单元和日用油箱单元油量液位进行检测，当油量达到不同的检测标准时通过控制子模块对储油油罐单元的供油阀和日用油箱单元的进油阀进行管控，同时可设置报警装置，在必要时对工作人员进行提醒，进而加强了对供油系统的检测和保护，降低了供油系统故障率。
附图说明
22.图1为本实施例的组成示意图。
23.其中：1、紧急回油模块，2、储油油罐单元，3、日用油箱单元，4、供油管路切换单元，5、储油罐液位检测单元，6、日用油箱液位检测单元，7、储油罐供油控制单元，8、管路切换控制单元，9、日用油箱进油控制单元，10、回油控制单元，11、主控单元，12、冗余控制单元，13、显示单元。
具体实施方式
24.下面通过具体实施例，并结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步具体说明。
25.一种大型数据中心智能燃油控制系统，如图1所示，包括燃油供应模块和燃油控制模块，燃油供应模块包括储油油罐单元2、日用油箱单元3和供油管路切换单元4，储油油罐单元2包括至少两个储油罐，每个储油罐上均设有两个供油泵。每个储油罐设置2台潜油泵（防爆型），比如正常使用时1号油罐可以负责日用燃油室1#
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8#，2号油罐可以负责日用燃油室9#
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16#；两个油罐供油管路在油泵房内设置备用切换，当某储油罐无油如2号油罐无油时，可开启备用电动球泵，通过供油管路切换单元4接通备用供油泵和供油管路，由1台油罐负责所有机组。每台潜油泵可以满足8台发电机全部满负荷运行的耗油量。储油油罐单元2通过供油管路切换单元4与日用油箱单元3连接，日用油箱单元3用于发电机组连接，为发电机组日常耗油使用。
26.燃油控制模块包括主控子模块、液位检测子模块和控制子模块，主控单元11分别与液位检测单元和控制单元连接，主控子模块包括主控单元11和冗余控制单元12，主控单元11和冗余控制单元12均与液位检测子模块连接，主控单元11和冗余控制单元12均与控制子模块连接。供油控制系统设置一台主plc即主控单元11，一台冗余plc即冗余控制单元12，用于辅助控制子模块控制电磁开关阀。主plc与冗余plc之间的功能切换应能够自动完成，正常情况下主用plc运行并且执行相关的程序；当主用plc故障时程序及控制应自动切换到冗余plc中执行，单个主plc故障不影响整个系统使用。还可以设置若干单元小plc，主plc控制柜设置在辅助用房控制室内，每个单元plc控制器安装在日用油箱的出口处；所有的plc控制器都需要有独立的cpu及内存，plc控制器都应能独立的执行相关的程序或代码。在每个plc掉电恢复后都应能自动开始执行存储的程序；每个单元plc相关的内部运行数据应能通过总线形式传递到主用或者冗余主plc中；主控子模块还包括用于显示系统运行状态和相应参数的显示单元13，显示单元13与控制子模块连接。主plc即主控单元11控制柜应自带一个操作显示屏即显示单元13供运维人员操作及查看系统运行状态，操作显示屏应能显示整个供油控制系统的运行状态和相应参数。显示单元13可设置备用连接线与冗余控制单元12连接。
27.液位检测单元分别与储油油罐单元2和日用油箱单元3连接，液位检测子模块包括储油罐液位检测单元5和日用油箱液位检测单元6，储油罐液位检测单元5与储油油罐单元2连接，日用油箱液位检测单元6与日用油箱单元3连接。 油位控制：正常供油时，启动供油泵向日用油箱供油，当某个日用油箱达到最高液位时，自动关闭油箱供油支管上的电磁阀，当接收的最后一个油箱达到最高液位时，供油泵自动关闭。供油时，工作储油罐液位至最低液
位时，可依次自动启动备用油罐的供油泵。
28.储油罐液位检测单元5可在油罐设有两个远程液位计，每个液位计设高低液位两个报警液位；日用油箱液位检测单元6可在日用油箱设有高高、高、低、低低四个液位。当日用油箱液位控制失效或发生火警时，消防中心信号关闭供油泵，同时开启日用油箱卸油支管的电磁阀及紧急回油泵，油品通过紧急回油泵排至储油罐。日用油箱液位检测单元6设有四个检测档位，四个检测档位分别为：紧急回油档位、日用油箱进油阀关闭档位、日用油箱进油阀开启档位和低油量告警档位。可以设置不同的液位高度作为检测档位，比如设置紧急回油档位为液位达到日用油箱高度的十分之九即油量占90%油箱容积，设置日用油箱进油阀关闭档位液位高度为日用油箱高度的十分之八，设置日用油箱进油阀开启档位液位高度为日用油箱高度的十分之五，设置低油量告警档位液位高度为日用油箱高度的十分之二。
29.控制子模块分别与储油油罐单元2、日用油箱单元3和供油管路切换单元4连接。控制子模块包括储油罐供油控制单元7、管路切换控制单元8、日用油箱进油控制单元9和回油控制单元10，储油罐供油控制单元7与储油油罐单元2连接，管路切换控制单元8与供油管路切换单元4连接，日用油箱进油控制单元9与日用油箱单元3连接，回油控制单元10与紧急回油模块1连接。控制子模块即包括设置在储油罐、日用油箱和供油管路上的控制阀开关。
30.本系统还包括紧急回油模块1，紧急回油模块1分别与储油油罐单元2和日用油箱单元3连接。通过紧急回油模块1将日用油箱单元3每个日用油箱储油油罐单元2的储油罐连接，即可以在每个燃油间设置1套紧急回油泵，此回紧急回油模块1内的油阀和回油泵可以与消防系统联动，火灾等紧急情况下，消防系统应发给供油控制系统干结点信号；当供油控制系统接收到日用油箱间消防报警信号时，应能够远程或手动开启通向地下油罐的紧急回油阀门及对应的回油泵，排空对应日用油箱内的燃油；当供油控制系统检测到发电机房内消防报警信号时，控制系统应能够远程或者手动关闭日用油箱供油主管上紧急切断阀，并且能停止供油泵的正常动作。
31.一种大型数据中心智能燃油控制方法，利用上述系统，包括如下步骤：s1：通过日用油箱液位检测单元6检测日用油箱液位状况；s2：当检测到日用油箱液位达到紧急回油档位时，通过回油控制单元10为日用油箱排油并提示；s3：当检测到日用油箱液位达到日用油箱进油阀关闭档位时，通过储油罐供油控制单元7关闭日用油箱进油阀，通过日用油箱进油控制单元9关闭储油罐供油阀；s4：当检测到日用油箱液位达到日用油箱进油阀开启档位时，通过日用油箱进油控制单元9开启日用油箱进油阀，通过储油罐供油控制单元7开启储油罐供油阀；s5：当检测到日用油箱液位达到低油量告警档位时，进行现场报警提示日用油箱缺油。
32.正常时，每个地埋油罐负责8个日用油箱箱的供油；当储油罐液位检测单元5检测到其中任一个地埋油罐缺油时，可通过供油管路切换单元4将联络的管路切换到一个油罐负责所有日用油箱的供油。即当储油罐液位检测单元5在第1台地下油罐的液位传感器探测到液位到达油罐低液位时，应自动关停该油罐所对应的供油泵，同时开启第2台油罐的供油泵，由第2台油罐开始供油。
33.此外，在燃油供应模块中：油罐采用卧式钢制油罐，安装在地下油罐房内；室外地下油罐设置投入式液位变送器 ，进行油位指示及高低油位报警信号监测；每个日用燃油间各配置1m3日用油箱。日用燃油箱配备人孔盖板、进油口、回油口、排油口、溢油口、液位计等。现场目视液位计为磁翻板液位测量装置并配置磁致伸缩液位计，具有相当的刻度清楚地标以存油高度，能够提供远传4
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20ma信号指示液位信号；柴油发电机组的发动机输油泵从日用出油箱将油输送到发电机喷油系统，并把多出的油回流到日用回油箱；可在每个日用燃油室配备一台回油泵（防爆型），回油回至地下油罐；每台日用油箱设紧急卸油手动和电动卸油阀，紧急情况时关闭油箱间内进油总管上的电磁阀，并开启电动卸油阀及回油泵，将日用油箱里的燃油泄至地下油罐。
34.在燃油控制模块中：供油控制系统设置一台主plc，一台冗余plc以及若干单元小plc，主plc控制柜应自带触摸屏并能实时的反应供油系统的相关运行参数；每个地下油罐系统设置2台供油泵，每台供油泵自身的控制柜应预留两个启停点位，两个故障、两个状态及两个手自动点位分别给主用plc和冗余plc；地下油罐,日用油箱内均设有液位监控设施，地下油罐和每1个日用油箱的液位传感器都应具有远传和本地显示功能,探测到的液位传感器的信号应能接入到对应的plc中，其中每1组的日用油箱采用一个液位传感器并接入对应的单元plc，地下油罐需采用冗余的液位传感器并需要分别接入主用plc及冗余plc中；地下油罐的供油泵与日用油箱的供油电磁阀设置连锁，供油回路中任意1组日用油箱的电磁阀开启且阀门状态得到确认后，单元plc将给主用plc及冗余plc分别发送一个启动供油泵请求，此时主用plc(主用plc正常时运用，当主用plc故障时由冗余plc发出命令)开启对应地下油罐的供油泵；当检测到对应组日用油箱的电磁阀都关闭时，则对应供油泵应立即停止运行。所有油泵的状态、日用油箱液位、油罐的液位、控制阀状态以及所有的报警信号等都应能够通过主用或者冗余plc集成到动环监控服务器中，每台主用或者冗余plc控制器都应预留通讯协议接口供动环系统集成本实施例燃油供应模块的储油油罐单元2设置互为备用的储油罐，储油罐分担为日用油箱供油的任务，当任一储油罐无油时，可通过供油管路切换单元4切换供油管道，使另一个油罐负责所有日用油箱的供油，主控子模块设置冗余控制单元12作为主控单元11的备份，当主控单元11故障时程序及控制自动切换到冗余控制单元12中执行，通过液位检测子模块对储油油罐单元2和日用油箱单元3油量液位进行检测，当油量达到不同的检测标准时通过控制子模块对储油油罐单元2的供油阀和日用油箱单元3的进油阀进行管控，同时可设置报警装置，在必要时对工作人员进行提醒。进而实现加强对供油系统的检测和保护，降低供油系统故障率的目的。
35.以上实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。