Uptime Tier Ⅳ标准数据中心的柴发油路设计关键点-技术圈

柴油发电机系统是 Uptime Tier Ⅳ认证关注的重点，但一般具有资质的柴发油路系统设计单位多服务于石油、石化行业，他们的设计理念多仅限于满足“油路通畅”、“国标规范要求”等基础功能，不了解数据中心对油路系统的特有需求，也缺乏对Uptime Tier Ⅳ标准的认识，因此柴发油路系统设计往往也是Uptime Tier Ⅳ设计认证的难点。

柴发油路系统要达到 Uptime Tier Ⅳ标准并通过 Uptime TierⅣ设计认证，应该关注哪些关键点呢？在探讨这个问题之前，首先介绍一下大型数据中心的柴发油路系统主要组成。

一、柴发油路系统组成

典型的数据中心柴发油路系统应包含以下几部分：油罐，日用油箱，管路系统，供电及智能监控系统。

1．日用油箱

数据中心柴发机房内会设置日用油箱，单个日用油箱间内储存量不大于 1m3。

2．油罐

大型数据中心由于柴发功率大，日用油箱储油量已不能满需求，要在室外设置储油罐，一般采用地埋式。

3．管路系统

管路系统按照其功能可分为供油管、回油管、倒油管、进油管、退油管。

(1) 供油管：将柴油由油罐输送至柴发，包括管道、阀门潜油泵等。

(2) 回油管：柴油通过回油管由柴发机房内回流至油罐，回油方式有重力回油和动力回油两种，系统包括管道、阀门、回油泵等，若是采用重力回油方式，则不需设置回油泵。

(3) 倒油管：当设置多个油罐时，油罐之间需要进行柴油倒换时，将通过倒油管完成，包括管道、阀门、倒油泵等

(4) 退油管：将油罐内柴油退回柴发油路以外的容器，如罐车，包括管道、阀门、退油泵等；退油管可与倒油管通过阀门连接，利用倒油泵和相互连接的阀门实现退油，不再单独设置退泵。

(5) 进油管：罐车的柴油通过进油管输送至油罐，包括管道、阀门。

4．供电及智能监控系统

供电系统为油路系统提供动力，包括配电柜、电线电缆、线管、桥架等。智能化系统实现设备启停或开关控制、设备状态监测、漏油检测，包括控制器、漏油检测等。

二、油路系统设计关键点

为达到 Uptime Tier Ⅳ标准并通过 Uptime Tier Ⅳ设计认证，油路系统设计应抓住以下几个关键点：1）关键系统和设备应冗余配置，并进行物理隔离，满足“容错”的要求；2）能自动制；3）能自动检测故障和自动隔离故障。

以下将讨论柴发油路系统架构该如何设计。

1．日用油箱设计

日用油箱是关键设备，设置在柴发机房内，与柴油发电机一一对应，日用油箱之间应进行物理隔离。例如某数据中心配置了9（8+1）台柴发，每台柴发之间均物理隔离，每台柴发配置一个日用油箱，日用油箱之间也应进行了物理隔离，见图 1。

图 1 日用油箱

2．油罐设计

油罐是关键设备，一般进行 N+x（x≥1）配置，各油罐之间应物理隔离。

例如某数据中心油罐采用 2+1 模式配置，如图 2-1 方案一，3 台油罐均未做隔离，任意一个油罐故障，可能会导致 3 台油罐都被迫下线，油路系统瘫痪；方案二，2 台油罐未物理隔离，两台油罐中一台故障，可能导致两台油罐被迫下线，储油量不能满足运行要求，这两种方案都存在较大安全漏洞，也不满足Uptime Tier Ⅳ标准。

图 2-1 油罐设计（不满足 Uptime Tier Ⅳ认证要求）

图 2-1，3 台油罐之间都进行了物理隔离，一台油罐发生故障后，仍有 2 台在线，储油量不受影响，满足 Uptime Tier Ⅳ标准及认证要求。

图 2-2 油罐设计（满足 Uptime Tier Ⅳ认证要求

3．管路系统架构设计

供油、回油、倒油、退油、进油管路中，供油管路是关键系统，其他属于非关键系统。

(1) 供油管路架构

油罐至室内日用油箱段供油管需要有冗余配置（一般为2N），在柴发机房外针对每个日用油箱设置独立电动阀，下面将通过实例分析。

供油系统按照图 3-1 设计，已冗余配置并进行了物理隔离，每个柴发机房外没有单独设置电动阀门，当柴发机房外供油管路故障，隔离故障后另一路能正常供油；但柴发机房内发生故障要切断该机房的 A、B 路供油时，则 A、B 供油干管都要被隔离，所有柴发机房供油中断，这种方案存在较大安全隐患，也不满Uptime Tier Ⅳ标准。

图 3-1 未设置独立阀门模式的供油管设计

在柴发机房外的A或B路供油管上为每台日用油箱设置独立阀门，柴发机房内部或外部供油管路出现一次故障，故障隔离后至少 1 路供油正常，能满足 Uptime Tier Ⅳ标准及认证要求。按照图 3-2 设计，在 A 供油管路上设置独立阀门。

图 3-2 A 路设置独立阀门模式的供油管设计

当然也可按照图 3-3 设计，在 A 和 B 路供油管上同时设置独立阀门，单个柴发机房内供油管出现故障，只需隔离故障部分，其他柴发机房仍是两路供油，可靠性更高，但系统设计相对更复杂、维护难度更大、造价成本更高。

图 3-3 双路设置独立阀门模式的供油管设计

(2) 其他管路

回油管路、倒油和退油管是非关键系统，按照 N 模式配置，满足基本需求即可，但在倒油和退油操作过程中要保证总的可油量不少于 12 小时。

(3) 管路系统架构设计

综上所述，在兼顾满足 Uptime Tier Ⅳ认证、经济性的情下，管路系统架构设计可以参考图 3-4。

图 3-4 管路系统架构设计

4．供电系统架构设计

供电系统为柴发油路系统提供动力，是关键系统应进行冗配置和物理隔离，另外供电系统设计要结合其他设备情况，确保供电系统发生一次故障后，供油系统至少有 1 路能正常供油。

例如某数据中心计划采用 3（2+1）台室外油罐、9（8+1）台柴发，配电系统可以参考图 4，关键的供油设备及控制系统都是按照 2N 配置，供电系统与之对应设计，非关键的倒油和回系统的配电，可以根据维护需求由 A 或 B 供电系统供电。

图 4 供电系统设计

5．智能化控制系统架构设计

智能控制器是关键设备，要冗余配置，参与联锁控制的检测信号则分成 2 路信号同时接入控制器 A 和 B，仅用于显示记录的检测信号按照 A/B 路供油系统接入各自所属区域的。

(1) A/B 路供油管路系统中的潜油泵、油罐出油电动阀、管电动阀、供油管路的漏油检测均接入对应的 A/B 路控制器，A/B路控制器能控制 A/B 路供油泵启停、阀门开关，实现自动供油。智能控制系统能监测这些设备的状态，当出现漏油情况后，控制器可以依据漏油点情况切断相关阀门或油泵，实现故障自动隔离。

例如 A/B 路供油管路系统中的潜油泵、油罐出油电动阀、支管电动阀、供油管路的漏油检测均接入对应的 A/B 路控制器，当A 路控制系统发生故障后，A 路的潜油泵、阀门不能正常工作，导致 A 路供油系统故障，但 B 路供油系统仍能正常供油，满Uptime Tier Ⅳ认证要求。若 B 路的潜油泵或供油管阀门接入A路控制器，当 A 路控制器发生故障，B 路供油系统不能正常运行，存在较大安全漏洞，也不满足 Uptime Tier Ⅳ标准及认证要求。

(2) 参与联锁控制的检测信号，如油罐液位、日用油箱液位、日用油箱漏油、日用油箱至柴发机组的供油和回油管路漏油检测、柴发机组漏油检测、火灾信号等，则应分成 2 路信号同时接入控制器 A 和 B，确保信号能同时联动 A、B 路油路系统。

例如油罐液位信号，当油罐液位过低，为避免油泵空转要同时联动 A、B 路潜油泵停止运转。例如日用油箱液位信号，当液位过低时联动 A、B 路供油系统同时供油，当液位恢复后要联动A、B 路供油系统同时停止供油。例如日用油箱漏油信号，当日用油箱出现漏油要同时要联动 A、B 路供油系统停止供油。例如火灾信号，当日用油箱间发生火灾时要联动切断该 A、B 路供油。

三、总结

综合上述，若让柴发油路系统的设计方案达到 Uptime TieⅣ标准并通过认证，设计过程中一定要理解并落实“容错”、“自动控制”、“故障自动识别、自动隔离”等关键要求。但正如文章开始所述，有资质的油路设计单位多服务于石油、石化行业，数据中心行业案例、经验非常少，要让他们理解这些关键点并落实在设计方案中。

作者：

何绵俊，中国民生银行信息科技部运维工程师

张春杰，中国民生银行信息科技部运维工程师

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