应急柴油机日用油罐液位高度控制方法及其连接系统与流程

1.本发明涉及核电应急柴油发电机组的油罐设备技术领域，尤其涉及一种应急柴油机日用油罐液位高度控制方法及其连接系统。


背景技术：

2.核电厂应急柴油发电机组属于关键设备，主要为全厂断电事故工况下为保证核电机组安全停堆和防止重要设备损坏所必须的应急厂用设备执行安全功能提供电能。为了保证事故工况下急柴油发电机组可靠的启动运行，一般每台柴油机会配置一只直接给柴油机提供柴油的日用油罐，日用油罐低液位报警时的有效容量应至少保证柴油发电机以110％额定功率连续运行1h。柴油机启动后，贮存在主油罐内的柴油由燃油输送泵输送到日用油罐，日用油罐的标高确保其燃油进入柴油机内机带燃油泵具有足够的正压头，柴油机未消耗完的燃油通过回油管进入日用油罐。日用油罐还需设置有至主油罐的溢流管线，以将燃油输送泵输送的多余燃油进行回流。因此，日用油罐内燃油液位高度控制是否得当，关系到应急柴油发电机组能否可靠的启动并执行安全功能。
3.目前核电厂应急柴油发电机组日用油罐内燃油液位高度控制，一般采用燃油输送泵持续给日用油罐进油，应急柴油发电机组持续用油，未消耗的燃油经柴油机回油管回流到日用油罐，进油量与回油量之和大于输出的用油量，多出的油量通过日用油罐溢流管回流到主油罐方式。日用油罐设置有溢流管，因设备开口强度需要，溢流管口实际设置在罐顶筒体正上方，油罐为满液位运行。日用油罐的溢流管口一般设置在罐体顶部，通过延伸管道下探入罐内。当液位低于安全液位设定值时，会产生低液位报警信号，提醒操纵员检查异常，同时自动切换燃油输送泵。柴油机运行期间，燃油输送泵持续运行，并没有采用日用油罐区间液位高度“低启高停”来控制燃油输送泵的启停，目的是避免燃油输送泵因频繁启停而产生故障。
4.应急柴油发电机组特殊工况下进行超速保护试验时，柴油机缸内燃油被超速保护回路高压空气瞬间吹入日用油罐，并经通大气管顶部出口溢出在屋面，产生安全风险，此类问题的发生会影响应急柴油发电机组的安全可靠运行。


技术实现要素：

5.本发明要解决的技术问题在于，提供一种应用于核电厂应急柴油发电机组的应急柴油机日用油罐液位高度控制方法及应急柴油机日用油罐连接系统。
6.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种应急柴油机日用油罐液位高度控制方法，包括：
7.按充装系数≤0.9得到日用油罐的有效容积，结合所述有效容积确定所述日用油罐的安全液位；
8.将溢流口水平开设在所述日用油罐的侧面上，使所述溢流口的下边沿位于所述安全液位的上方；
9.将连接所述溢流口的溢流管与所述日用油罐上的通气管的流通截面积之和设置为大于所述日用油罐的进油管与回油管的流通截面积之和；
10.设置气液分离罐，将所述通气管的末端连接至所述气液分离罐，所述气液分离罐的顶部设有通气口，所述通气口上接有阻火呼吸阀。
11.优选地，所述气液分离罐的底部为锥形封头，所述锥形封头底部开设有回流口；将回流管连接在所述回流口和通气管之间，所述气液分离罐内积存的燃油通过所述回流口、回流管和通气管回流到所述日用油罐内。
12.优选地，所述回流口处或回流管上设有止回阀。
13.优选地，所述气液分离罐的侧面设有接口，所述通气管的末端连接所述接口。
14.优选地，所述气液分离罐的容积≥0.5m3。
15.本发明还提供一种应急柴油机日用油罐连接系统，包括日用油罐、连接在所述日用油罐和柴油机之间的出油管和回油管、连接在所述日用油罐和主油罐之间的进油管和泄放管、通气管、气液分离罐、溢流管；
16.所述通气管连接在所述日用油罐的顶部和气液分离罐之间；
17.所述日用油罐的侧面水平开设有溢流口，所述溢流管连接在所述溢流口和泄放管之间；
18.所述日用油罐的有效容积按充装系数≤0.9获得，所述溢流口的下边沿位于所述日用油罐的安全液位的上方。
19.优选地，所述燃油缓存罐的顶部设有通气口，所述通气口上接有阻火呼吸阀。
20.优选地，所述气液分离罐的底部为锥形封头，所述锥形封头底部开设有回流口；
21.所述回流口与所述通气管之间接有回流管，以将所述气液分离罐内积存的燃油通过所述回流口、回流管和通气管回流到所述日用油罐内。
22.优选地，所述回流口处设有止回阀。
23.优选地，所述气液分离罐的侧面设有接口，所述通气管的末端连接所述接口。
24.优选地，所述气液分离罐的容积≥0.5m3。
25.优选地，所述溢流管与通气管的流通截面积之和大于所述进油管与回油管的流通截面积之和。
26.本发明的有益效果：通过日用油罐的有效容积以充装系数≤0.9获得，降低日用油罐内安全液位的位置，使日用油罐内具有处于安全液位上方气相空间；将溢流口设置在日用油罐侧面并处于安全液位上方，有效将日用油罐内液位控制在安全液位处或以下，结合气液分离罐在通气管末端的设置，避免在柴油机运行过程中(包括超速保护试验期间)出现日用油罐燃油液位通过通气管顶部溢出，消除类似安全隐患。
附图说明
27.下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
28.图1是本发明一实施例的应急柴油机日用油罐连接系统的连接框图。
具体实施方式
29.为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明
本发明的具体实施方式。
30.如图1所示，本发明一实施例的应急柴油机日用油罐连接系统，包括日用油罐10、出油管20、回油管30、进油管40、泄放管50、溢流管60、通气管70以及气液分离罐80。
31.其中，日用油罐10为核电厂应急柴油发电机组中的日用油罐，为柴油机提供燃油(柴油)。出油管20和回油管30连接在日用油罐10和柴油机(未图示)之间，日用油罐10内的燃油通过出油管20输送至柴油机，未消耗的燃油再经过回油管30回流到日用油罐10。进油管40和泄放管50连接在日用油罐10和主油罐(未图示)之间，主油罐内的燃油在输送泵的作用下通过进油管40输送至日用油罐10内，日用油罐10内多余的燃油再通过泄放管50回流至主油罐。
32.溢流管60连接在日用油罐10和泄放管50之间，将日用油罐10内溢流出的燃油输送回主油罐。通气管70连接在日用油罐10的顶部，连通外部大气。气液分离罐80设置在日用油罐10的上方，并且与通气管70连接，使得通气管70连接在气液分离罐80和日用油罐10之间，为通过通气管70进入气液分离罐80的气液提供一个缓存空间，气液在其中可进行气液分离，分离出来的气体从顶部排出，燃油积存至底部。
33.具体地，日用油罐10的有效容积按充装系数≤0.9获得，以在日用油罐10内部最大可能留出气相空间。结合有效容积和日用油罐10的外形结构(或者内部空间结构)确定出日用油罐10的安全液位。在日用油罐10内，安全液位上方具有一定的气相空间，气相空间的存在也为日用油罐内部燃油发生膨胀提供空间。
34.对应出油管20、回油管30、进油管40、泄放管50、溢流管60和通气管70，日用油罐10上设有接口分别供上述各管的连接，其中与溢流管60连接的接口为溢流口61。特别地，本发明中，结合安全液位在日用油罐10内的位置，溢流口61水平开设在日用油罐10的侧面，连通日用油罐10内的气相空间，并且，将溢流口61的下边沿位于安全液位的上方，使得溢流口61位于安全液位的上方。
35.溢流口61在日用油罐10侧面的设置，使得日用油罐10无需在满罐后才溢流，而能够在液位高于安全液位时溢流，实现日用油罐10的液位控制，也保持日用油罐10内部的气相空间。
36.此外，日用油罐10的底部还接有排污管90，用于排空及清洗排水用。日用油罐10上还接有液位报警器100，用于在日用油罐10内部液位达到所设定的低液位时产生低液位报警信号，提醒操纵员检查异常，同时自动切换燃油输送泵。
37.日用油罐10上的用于连接通气管70的接口设置在日用油罐10的顶部，通气管70通过接口与日用油罐10内的气相空间相连通。
38.气液分离罐80设置在日用油罐10的上方，结合日用油罐10在厂房内的设置，可将气液分离罐80定位在日用油罐10上方的楼板上。通气管70远离日用油罐10的末端连接至气液分离罐80上，气液分离罐80的顶部设有通气口，通气口上接有阻火呼吸阀81，从而通气口与通气管70连接形成一个排气通路。
39.对应通气管70，气液分离罐80的侧面设有接口，通气管70的末端连接接口。接口进一步优选在侧面的上端部。
40.气液分离罐80的底部为锥形封头82，锥形封头82上开设有回流口，该回流口具体开设在锥形封头82背向气液分离罐80顶部的底部上。回流口与通气管70之间接有回流管
110，以将气液分离罐80内积存的燃油通过回流口、回流管110和通气管70回流到日用油罐10内。其中，锥形封头82的设置能够保证燃油充分排出以回流至日用油罐10，避免了燃油在气液分离罐80底部的残留。
41.气液分离罐80具有气液分离的功能。正常工况下，通过通气管70进入气液分离罐80的气体经通气口及阻火呼吸阀81排至大气。特殊工况下，气液通过通气管70进入气液分离罐80，在气液分离罐80内气液分离，液体积聚至气液分离罐80底部，并且随回流管110回流至日用油罐10，气体则上升通过阻火呼吸阀81排至大气。
42.回流口处或回流管110上设有止回阀111，避免液体返流气液分离罐80内。气液分离罐80的容积≥0.5m3。
43.另外，在本发明的应急柴油机日用油罐连接系统中，将溢流管60与通气管70的流通截面积之和大于进油管20与回油管30的流通截面积之和设置，这样减少日用油罐10的进油量与回油量之和与溢流油量的差值，避免日用油罐10内由于进入油量过多导致液位过高，也实现对日用油罐10内液位高度的控制。
44.综上所述，本发明的应急柴油机日用油罐连接系统，应用在核电厂应急柴油发电机组中，通过溢流口61的位置设置、气液分离罐80、溢流管60等管之间的流通截面积的设置，降低日用油罐10内的安全液位设置位置，实现对日用油罐10内液位高度的控制，同时进油管40上的输送泵持续运行，无需频繁启停。
45.参考图1，本发明的应急柴油机日用油罐液位高度控制方法，采用上述的应急柴油机日用油罐连接系统实现，其可包括：
46.(1)、按充装系数≤0.9得到日用油罐10的有效容积，结合有效容积确定日用油罐10的安全液位。
47.(2)、将溢流口61水平开设在日用油罐10的侧面上，使溢流口61的下边沿位于安全液位的上方。
48.(3)、将连接溢流口61的溢流管60与日用油罐10上的通气管70的流通截面积之和设置为大于日用油罐10的进油管20与回油管30的流通截面积之和。
49.(4)、设置气液分离罐80，将通气管70的末端连接至气液分离罐80，气液分离罐80的顶部设有通气口，通气口上接有阻火呼吸阀81。
50.具体地，在上述的步骤(1)中，结合日用油罐10的全容积以及所要求的充装系数≤0.9确定有效容积，进一步结合日用油罐10的外形结构(或者内部空间结构)确定出日用油罐10的安全液位。通过上述方式，获得了日用油罐10内部的安全液位的所在位置，并且由于充装系数≤0.9，使得日用油罐10内部具有位于安全液位上方的气相空间。气相空间的存在也为日用油罐10内部燃油发生膨胀提供空间，避免或减少燃油充入通气管70。
51.在步骤(2)中，将溢流口61水平开设在日用油罐10的侧面上，结合日用油罐10内顶部具有气相空间，该溢流口61连通气相空间。并且，根据日用油罐10内安全液位的位置，将溢流口61设置在安全液位的上方，即：使溢流口61的下边沿位于安全液位的上方。溢流口61用于连接溢流管60，溢流管60的另一端用于连接至泄放管50上，以将通过溢流口61溢流出的燃油排至主油罐。
52.溢流管61的内径通常与溢流口61的口径对应设置，以使两者的流通截面积相当。
53.在上述步骤(3)中，将溢流管60与日用油罐10上的通气管70的流通截面积之和设
置为大于日用油罐10的进油管20与回油管30的流通截面积之和，这样减少日用油罐10的进油量与回油量之和与溢流油量的差值，避免日用油罐10内由于进入油量过多导致液位过高，也实现对日用油罐10内液位高度的控制。
54.在一种选择性实施方式中，溢流管60和通气管70分别可采用dn80的管道形成，进油管20采用dn40的管道形成，回油管30采用dn50的管道形成。
55.在上述步骤(4)中，气液分离罐80设置在日用油罐10的上方，例如安装固定在日用油罐10上方的楼板上。将通气管70远离日用油罐10的末端连接至气液分离罐80。日用油罐10的侧面对应设有接口以用于通气管70末端的连接，从而气液分离罐80、通气管70和日用油罐10依次连通。气液分离罐80的顶部设有通气口，代替通气管70原先作为出气的末端，通气口上接有阻火呼吸阀81，从而通气口与通气管70连接形成一个排气通路。
56.气液分离罐80的容积≥0.5m3，具体可根据实际所需设置。气液分离罐80的底部为锥形封头82，锥形封头82底部开设有回流口。回流口与通气管70之间接有回流管110，以将气液分离罐80内积存的燃油通过回流口、回流管110和通气管70回流到日用油罐10内。其中，锥形封头82的设置能够保证燃油充分排出以回流至日用油罐10，避免了燃油在气液分离罐80底部的残留。
57.气液分离罐80具有气液分离的功能。正常工况下，通过通气管70进入气液分离罐80的气体经通气口及阻火呼吸阀81排至大气。特殊工况下，气液通过通气管70进入气液分离罐80，在气液分离罐80内气液分离，液体积聚至气液分离罐80底部，并且随回流管110回流至日用油罐10，气体则上升通过阻火呼吸阀81排至大气。
58.回流口处或回流管110上设有止回阀111，避免液体返流气液分离罐80内。
59.在核电厂应急柴油发电机组正常运行情况下，主油罐的燃油通过进油管40进入日用油罐10内，日用油罐10内的燃油再通过出油管20送往柴油机，柴油机未消耗的燃油再经过回油管30回流到日用油罐10。日用油罐10内超出安全液位的燃油则会通过溢流口61和溢流管60回流至主油罐，以此使将日用油罐10内的燃油液位保持在安全液位处或以下。
60.在一些特殊工况下，例如在柴油机超速保护试验期间，柴油机缸内燃油被超速保护回路高压空气瞬间吹入日用油罐10，由于日用油罐10内顶部具有一定的气相空间，为前述被高压空气瞬间吹入的燃油提供一定的缓冲空间，从而避免了或减少燃油进入通气管70，即使有燃油在高压空气作用下进入通气管70，气液通过通气管70进入气液分离罐80内，经气液分离后，其中分离出来的气体则上升通过阻火呼吸阀81排向大气，分离出来的燃油沿着罐内壁向底部流动，最后通过回流管111回流至日用油罐10内，因此解决了燃油溢出通气管70外部及其存在的安全风险。
61.综上可知，本发明的应急柴油机日用油罐液位高度控制方法，是在综合设备的经济性、布置便利性和有效容积需求条件，通过合理可行的措施对日用油罐10液位进行控制，经实际项目实施和试验验证，实施本发明后日用油罐内燃油液位保持稳定，柴油机超速保护试验期间也未再发生通气管处燃油溢流，效果显著有效。
62.以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。