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柴油发电机组是确保通信局站安全供电必不可少的重要设备，由于蓄电池组容量的限制，市电停电时，发电机组如不能迅速投入使用，有可能发生通信电源系统供电中断的严重后果。长期以来，柴油发电机组在低温季节柴油结蜡影响安全供电的问题一直是困扰我们的难题。在当今通信网络高可靠性供电保障要求的大环境下，解决这一安全隐患无疑具有重要的现实意义。
1发电机组柴油低温结蜡安全隐患现状分析
衡量柴油防冻性能的指标主要有两项，即冷滤点和凝固点。凝固点是柴油失去流动性的最高温度，冷滤点是柴油通过发电机组供油系统时造成滤网堵塞的最高温度，也就是柴油结蜡的最高温度。国内柴油是根据凝固点划分为6个标号：5号柴油、0号柴油、-10号柴油、-20号柴油、-35号柴油、-50号柴油。柴油冷滤点比凝固点温度高4-5℃左右，5号柴油凝固点5℃，冷滤点8℃；0号柴油凝固点0℃，冷滤点4℃；-10号柴油凝固点-10℃，冷滤点-5℃；-20号柴油凝固点-20℃，冷滤点-14℃。环境温度低于柴油的冷滤点时发电机组会发生柴油滤清器堵塞，机组会因油路不畅而发生无法启动故障。
按照传统的处理方法，通信局站在进入寒冷季节总是通过更换夏季5号柴油的办法解决柴油冬季不能使用的问题。但实际上各地加油站并不能保证能按季节给客户提供合适标号的柴油，现实中加油站的供油标号往往总是滞后于气温的变化。更何况重要通信局站一般在夏季储存的5号柴油量都很大，更换柴油也不是一件容易的事。以延安地区为例，一般冬季集中供暖时间都是在每年的11月中旬，但每年的10月中下旬气温就已经降到了5号柴油冷滤点以下了，此期间在加油站又购买不到-10号或-20号柴油，所以，在每年集中供暖的前夕最容易发生柴油发电机组因柴油结蜡影响供电安全的通信事故了。
一般柴油发电机组自身都安装有冷却水电加热器，其主要作用是冬季预防机组冷机启动困难和冷却水防冻而设置的，它只能对发电机组机体上的油路有间接的防冻作用，而对油箱等发电机组机体以外部分的柴油无任何防冻作用，所以依靠机组自带的冷却水电加热器并不能解决发电机组柴油结蜡的问题。预防发电机组柴油结蜡如果用外置辅助电暖器的方式，在油机房这样一个对防火安全要求很高的特殊环境中使用显然也不安全，更何况其加热的效率也并不高。而采用我公司自主设计的自动化水循环供热系统的技术方案属于机房全方位供热，能够比较全面的解决上述诸多问题。此技术方案结合了水冷式小型中央空调系统、水暖系统、油机水套加热、液位自动控制、自动温控、动力环境监控等技术内容，通过在延安电信新局和老局安装试点，效果非常显著。
2油机房自动化水循环供热系统的架构设计
油机房全自动水循环供热系统如图1所示：
全自动水循环供热系统主要由冷却水电加热器、冷却水循环泵、液位自控上水泵、膨胀水箱、蓄水箱、散热器等部件组成。
系统核心器件冷却水电加热器由智能温度控制器控制其工作状态，智能温度控制器通过设定供热系统的温度，由安装在加热器回水侧的水温传感器监测水循环系统的工作温度，当系统水温低于设定值，温度控制器给冷却水加热器发出指令，加热器工作；当系统水温高于设定温度，加热器停止工作。为防止控制加热器工作的接触器频繁动作，可调整智能温度控制器的控制回差值，回差值越大，控制精度越低，回差值越小，控制精度越高，可根据实际需要设定。冷却水循环泵无论加热器是否工作都需要连续工作，以保证系统的连续水循环。散热器为串联安装，需要安装在油库靠近油箱的近端和油机房发电机组的近端。为防止从油库敷设到柴油发电机组的油管部分的柴油低温结蜡，在敷设供热系统管道时尽量将油管与热水管平行同路由敷设。油机房全自动水循环供热系统就如同一个小型水冷式中央空调系统一样，膨胀水箱也是自动供热系统必不可少的重要组成部件之一，膨胀水箱需要安装在循环管路系统的最高处，用于供热系统的回水，起稳压补水作用，用来收容和补偿系统中水的胀缩量。在膨胀水箱中安装有自动控制液位的液位继电器的三个电极，根据液位继电器的电极安装位置，保持膨胀水箱液位的恒定，由液位继电器控制上水泵的自动上水。为防止液位继电器失灵造成膨胀水箱溢水，在膨胀水箱上安装有溢水管，如水箱水位超过溢水管水位则通过溢水管自动将溢水排入储水箱内继续循环使用。
油机房为无人值守机房，为实时监测自动水循环系统的工作状况，需要对系统的高水温、低水温报警信号通过干接点开关量的方式纳入动力环境监控系统；为实时监测自动水循环供热系统漏水问题，需要安装动力环境监控地湿探头；为实时监测油机房、油库的环境温度状况，确保室温大于柴油的冷滤点温度，还需要在安装动力环境监控温度传感器。
油机房全自动水循环供热系统可根据油机房的实际环境温度需要实时开启或关闭，一般主要在每年的集中供暖前夕和停暖的前夕启用，也可在平时气温突变时根据需要启用。
3系统工作原理
3.1自动水循环供热系统的电路原理
自动水循环供热系统电路原理如图2所示：
（1）自动工作方式：将自动/手动转换开关置于自动档。智能温度控制继电器TC通过安装在冷却水电加热器回水管处的水温传感器，实时监测系统的回水温度，当水温未达到智能温控器设定的温度时，智能温度控制继电器TC不工作，TC常闭接点保持闭合，接通交流接触器C的控制电源，交流接触器C主接点吸合，接通了电加热器H的电源，系统开始加热。当回水温度超过设定温度时，智能温度控制继电器TC工作，TC常闭接点断开，断开交流接触器C的控制电源，交流接触器C主接点释放，断开了电加热器H的电源，系统停止加热。为防止交流接触器C频繁动作，可适当把智能温度控制器的控制回差值调大。
（2）手动工作方式：将自动/手动转换开关置于手动档。电加热器H进入人工启动或人工停止工作模式。按下SB1启动按钮，接通交流接触器C的控制电源，交流接触器C得电工作，同时交流接触器C自保接点吸合，保持交流接触器C继续工作，并通过其主接点接通了电加热器H的电源，系统开始加热。按下SB2停止按钮，断开交流接触器C的控制电源，交流接触器C停止工作，交流接触器C自保接点释放，其主接点断开了电加热器H的电源，系统停止加热。
（3）图中M为系统循环泵，循环泵无论加热器是否工作均要保持工作状态，其工作电源由空气开关QF控制。FR为热继电器，当三相加热器因故障等原因使主电路过流时，FR热继电器双金属片发热弯曲，其串联在交流接触器C控制电源上的常闭接点FR断开，交流接触器C释放，电加热器工作停止，起到过流保护作用。
3.2报警系统与环境监控
为实时监测自动水循环供热系统因故障等原因引起的供热系统水温过高或过低等异常情况，在自动水循环供热系统中加装了高水温与低水温告警装置，报警原理如图2所示。
（1）高水温报警原理：TC1为高水温报警用温度继电器。温度传感器安装在加热器回水管近端，在水温低于TC1设定的高水温报警点时，温度继电器TC1不工作，其常开接点TC1保持断开，继电器K1不工作，系统无告警信号。当水温高于TC1设定的报警温度，温度继电器TC1工作，其常开接点TC1闭合，继电器K1吸合，其自保接点K1吸合，保持继电器K1的吸合状态；同时其常开接点K1接通了报警蜂鸣器电路，发出声报警信号。为确保维护人员在故障发生时能到现场进行故障确认，此声报警信号即使温度下降为正常值也不能自动恢复，必须人工现场按复位按钮SB3才能消除报警。开关S为报警消音开关，用于报警消音。
（2）低水温报警原理：为预警加热器损坏等原因引起的系统低水温故障，电路配置了TC2低水温报警用温度继电器。在水温高于TC2设定的低水温报警点时，温度继电器TC2工作，其常闭接点TC2断开，继电器K2不工作，系统无告警信号。在水温低于TC2设定的低水温报警点时，温度继电器TC2不工作，其常闭接点TC2闭合，继电器K2吸合，其自保接点K2吸合，保持继电器K2的吸合状态；同时其常开接点K2接通了报警蜂鸣器电路，发出声报警信号。低水温报警信号也设置了一个现场复位按钮SB4。
（3）系统的环境监控：油机房做为无人值守机房，系统的环境监控是必不可少的。如以图2所示，系统预留了用于远程动力环境监控的高水温与低水温干接点信号输出端子，可将高水温、低水温告警信号以开关量的方式上报动力环境监控系统，以实现对高水温与低水温告警的实时监控。通过安装地湿变送器和地湿探头，实现油机房地湿告警信号的实时监控。通过安装温度传感器，实现油机房、油库等重要测点的环境温度监测。
3.3自动补水工作原理
自动水循环供热系统的膨胀水箱的自动补水系统，其工作原理如图3所示：
膨胀水箱是自动水循环供热系统必不可少的重要组成部分，为保持膨胀水箱一定的水位，需要安装液位控制继电器。液位继电器市面上种类繁多，图3中采用的是JYB系列液位继电器。
液位继电器控制水位是通过外接的D1、D2、D3三个电极实现的，D1为上限水位电极、D2为下限水位电极、D3为公共电极。液位继电器内部工作电源利用变压器把380V电压降为8V，即两个电极之间、内部继电器K的电源电压亦为8V。
（1）水泵启动控制过程：合SA空开，液位继电器电源加电。膨胀水箱因循环水的消耗液位下降到低于下限水位电极D2时，电极D1、D2与公共电极D3之间变为非导通状态，内部8V的继电器K工作，常开接点1-3吸合，通过液位继电器2-3端子接通了交流接触器KM的工作电源，KM工作，接通了水泵的三相电源，水泵工作，将蓄水箱的水抽到膨胀水箱。水泵的运转过程一直持续到膨胀水箱的水位达到上限水位电极D1时为止。
（2）水泵停止控制过程：膨胀水箱因循环水的注入液位上升到超过于上限水位电极D1时，电极D1、D2与公共电极D3之间变为导通状态，内部8V的继电器K停止工作，常开接点1-3断开，通过液位继电器2-3端子断开了交流接触器KM的工作电源，KM停止工作，水泵亦停止工作，膨胀水箱停止注水。水泵的停止工作过程一直持续到膨胀水箱的水位低于下限水位电极D2时为止。
4应用实例
根据以上油机房全自动水循环供热系统的设计思路，2011年我们分别在延安电信新局和老局进行了该项目的安装应用。图4为延安电信新局油机房自动化水循环供热系统安装实例照片及图5延安电信新局油库散热器安装实例照片。
延安新局和老局采用CH系列智能温度控制器，可根据油机房和油库室温的实际需要任意设定温度值，一般设为60-70℃；散热器的安装数量也可根据油机室和油库面积的实际需要进行合理组合。为评估自动供热系统的性能，安装完成投入运行后，2011年10月26日我们对供热系统进行了现场测试。
10月26日当天室外气温为1℃-10℃，集中供暖还未开始。在未启用自动供热系统前，油机房室温：6℃，油库室温，5℃。由于延安电信新局储油箱储存的柴油为夏季购买的5号柴油，其冷滤点为8℃，即当前油机室的温度已经低于5号柴油的冷滤点，如不开启自动供热系统，一旦停市电，备用柴油发电机组就有可能发生因柴油结蜡机组不能启动的严重后果。
为检验自动供热系统的效果，我们将供热系统的温度设定为70℃；然后启动供热系统；自动供热系统工作23分钟后系统水温即由5℃逐渐上升为设定温度70℃。此时再次测试室温，油机房室温由6℃上升为 19℃，油库室温由5℃上升为22℃，效果非常明显。自动化水循环供热系统试运行一年来，安装在延安新局和老局的两套供热系统均运行稳定正常。
全自动水循环供热系统的设计与安装是我们为解决通信局站柴油发电机组柴油低温接蜡安全隐患的重要实践，自动化供热系统的投入运行使我们彻底摆脱了以往受制于天气变化、加油站供油标号滞后等诸多客观因素的制约，变被动预防为主动控制，从而彻底解决了柴油发电机组低温结蜡的安全隐患问题。
全自动水循环供热系统由于投资低、功能全、安装简单易行，可以推广应用在受寒冷天气影响较大的广大北方地区的油机房改造上，为柴油发电机组高可靠性供电保障提供强有力的硬件支撑。
1发电机组柴油低温结蜡安全隐患现状分析
衡量柴油防冻性能的指标主要有两项，即冷滤点和凝固点。凝固点是柴油失去流动性的最高温度，冷滤点是柴油通过发电机组供油系统时造成滤网堵塞的最高温度，也就是柴油结蜡的最高温度。国内柴油是根据凝固点划分为6个标号：5号柴油、0号柴油、-10号柴油、-20号柴油、-35号柴油、-50号柴油。柴油冷滤点比凝固点温度高4-5℃左右，5号柴油凝固点5℃，冷滤点8℃；0号柴油凝固点0℃，冷滤点4℃；-10号柴油凝固点-10℃，冷滤点-5℃；-20号柴油凝固点-20℃，冷滤点-14℃。环境温度低于柴油的冷滤点时发电机组会发生柴油滤清器堵塞，机组会因油路不畅而发生无法启动故障。
按照传统的处理方法，通信局站在进入寒冷季节总是通过更换夏季5号柴油的办法解决柴油冬季不能使用的问题。但实际上各地加油站并不能保证能按季节给客户提供合适标号的柴油，现实中加油站的供油标号往往总是滞后于气温的变化。更何况重要通信局站一般在夏季储存的5号柴油量都很大，更换柴油也不是一件容易的事。以延安地区为例，一般冬季集中供暖时间都是在每年的11月中旬，但每年的10月中下旬气温就已经降到了5号柴油冷滤点以下了，此期间在加油站又购买不到-10号或-20号柴油，所以，在每年集中供暖的前夕最容易发生柴油发电机组因柴油结蜡影响供电安全的通信事故了。
一般柴油发电机组自身都安装有冷却水电加热器，其主要作用是冬季预防机组冷机启动困难和冷却水防冻而设置的，它只能对发电机组机体上的油路有间接的防冻作用，而对油箱等发电机组机体以外部分的柴油无任何防冻作用，所以依靠机组自带的冷却水电加热器并不能解决发电机组柴油结蜡的问题。预防发电机组柴油结蜡如果用外置辅助电暖器的方式，在油机房这样一个对防火安全要求很高的特殊环境中使用显然也不安全，更何况其加热的效率也并不高。而采用我公司自主设计的自动化水循环供热系统的技术方案属于机房全方位供热，能够比较全面的解决上述诸多问题。此技术方案结合了水冷式小型中央空调系统、水暖系统、油机水套加热、液位自动控制、自动温控、动力环境监控等技术内容，通过在延安电信新局和老局安装试点，效果非常显著。
2油机房自动化水循环供热系统的架构设计
油机房全自动水循环供热系统如图1所示：
全自动水循环供热系统主要由冷却水电加热器、冷却水循环泵、液位自控上水泵、膨胀水箱、蓄水箱、散热器等部件组成。
系统核心器件冷却水电加热器由智能温度控制器控制其工作状态，智能温度控制器通过设定供热系统的温度，由安装在加热器回水侧的水温传感器监测水循环系统的工作温度，当系统水温低于设定值，温度控制器给冷却水加热器发出指令，加热器工作；当系统水温高于设定温度，加热器停止工作。为防止控制加热器工作的接触器频繁动作，可调整智能温度控制器的控制回差值，回差值越大，控制精度越低，回差值越小，控制精度越高，可根据实际需要设定。冷却水循环泵无论加热器是否工作都需要连续工作，以保证系统的连续水循环。散热器为串联安装，需要安装在油库靠近油箱的近端和油机房发电机组的近端。为防止从油库敷设到柴油发电机组的油管部分的柴油低温结蜡，在敷设供热系统管道时尽量将油管与热水管平行同路由敷设。油机房全自动水循环供热系统就如同一个小型水冷式中央空调系统一样，膨胀水箱也是自动供热系统必不可少的重要组成部件之一，膨胀水箱需要安装在循环管路系统的最高处，用于供热系统的回水，起稳压补水作用，用来收容和补偿系统中水的胀缩量。在膨胀水箱中安装有自动控制液位的液位继电器的三个电极，根据液位继电器的电极安装位置，保持膨胀水箱液位的恒定，由液位继电器控制上水泵的自动上水。为防止液位继电器失灵造成膨胀水箱溢水，在膨胀水箱上安装有溢水管，如水箱水位超过溢水管水位则通过溢水管自动将溢水排入储水箱内继续循环使用。
油机房为无人值守机房，为实时监测自动水循环系统的工作状况，需要对系统的高水温、低水温报警信号通过干接点开关量的方式纳入动力环境监控系统；为实时监测自动水循环供热系统漏水问题，需要安装动力环境监控地湿探头；为实时监测油机房、油库的环境温度状况，确保室温大于柴油的冷滤点温度，还需要在安装动力环境监控温度传感器。
油机房全自动水循环供热系统可根据油机房的实际环境温度需要实时开启或关闭，一般主要在每年的集中供暖前夕和停暖的前夕启用，也可在平时气温突变时根据需要启用。
3系统工作原理
3.1自动水循环供热系统的电路原理
自动水循环供热系统电路原理如图2所示：
（1）自动工作方式：将自动/手动转换开关置于自动档。智能温度控制继电器TC通过安装在冷却水电加热器回水管处的水温传感器，实时监测系统的回水温度，当水温未达到智能温控器设定的温度时，智能温度控制继电器TC不工作，TC常闭接点保持闭合，接通交流接触器C的控制电源，交流接触器C主接点吸合，接通了电加热器H的电源，系统开始加热。当回水温度超过设定温度时，智能温度控制继电器TC工作，TC常闭接点断开，断开交流接触器C的控制电源，交流接触器C主接点释放，断开了电加热器H的电源，系统停止加热。为防止交流接触器C频繁动作，可适当把智能温度控制器的控制回差值调大。
（2）手动工作方式：将自动/手动转换开关置于手动档。电加热器H进入人工启动或人工停止工作模式。按下SB1启动按钮，接通交流接触器C的控制电源，交流接触器C得电工作，同时交流接触器C自保接点吸合，保持交流接触器C继续工作，并通过其主接点接通了电加热器H的电源，系统开始加热。按下SB2停止按钮，断开交流接触器C的控制电源，交流接触器C停止工作，交流接触器C自保接点释放，其主接点断开了电加热器H的电源，系统停止加热。
（3）图中M为系统循环泵，循环泵无论加热器是否工作均要保持工作状态，其工作电源由空气开关QF控制。FR为热继电器，当三相加热器因故障等原因使主电路过流时，FR热继电器双金属片发热弯曲，其串联在交流接触器C控制电源上的常闭接点FR断开，交流接触器C释放，电加热器工作停止，起到过流保护作用。
3.2报警系统与环境监控
为实时监测自动水循环供热系统因故障等原因引起的供热系统水温过高或过低等异常情况，在自动水循环供热系统中加装了高水温与低水温告警装置，报警原理如图2所示。
（1）高水温报警原理：TC1为高水温报警用温度继电器。温度传感器安装在加热器回水管近端，在水温低于TC1设定的高水温报警点时，温度继电器TC1不工作，其常开接点TC1保持断开，继电器K1不工作，系统无告警信号。当水温高于TC1设定的报警温度，温度继电器TC1工作，其常开接点TC1闭合，继电器K1吸合，其自保接点K1吸合，保持继电器K1的吸合状态；同时其常开接点K1接通了报警蜂鸣器电路，发出声报警信号。为确保维护人员在故障发生时能到现场进行故障确认，此声报警信号即使温度下降为正常值也不能自动恢复，必须人工现场按复位按钮SB3才能消除报警。开关S为报警消音开关，用于报警消音。
（2）低水温报警原理：为预警加热器损坏等原因引起的系统低水温故障，电路配置了TC2低水温报警用温度继电器。在水温高于TC2设定的低水温报警点时，温度继电器TC2工作，其常闭接点TC2断开，继电器K2不工作，系统无告警信号。在水温低于TC2设定的低水温报警点时，温度继电器TC2不工作，其常闭接点TC2闭合，继电器K2吸合，其自保接点K2吸合，保持继电器K2的吸合状态；同时其常开接点K2接通了报警蜂鸣器电路，发出声报警信号。低水温报警信号也设置了一个现场复位按钮SB4。
（3）系统的环境监控：油机房做为无人值守机房，系统的环境监控是必不可少的。如以图2所示，系统预留了用于远程动力环境监控的高水温与低水温干接点信号输出端子，可将高水温、低水温告警信号以开关量的方式上报动力环境监控系统，以实现对高水温与低水温告警的实时监控。通过安装地湿变送器和地湿探头，实现油机房地湿告警信号的实时监控。通过安装温度传感器，实现油机房、油库等重要测点的环境温度监测。
3.3自动补水工作原理
自动水循环供热系统的膨胀水箱的自动补水系统，其工作原理如图3所示：
膨胀水箱是自动水循环供热系统必不可少的重要组成部分，为保持膨胀水箱一定的水位，需要安装液位控制继电器。液位继电器市面上种类繁多，图3中采用的是JYB系列液位继电器。
液位继电器控制水位是通过外接的D1、D2、D3三个电极实现的，D1为上限水位电极、D2为下限水位电极、D3为公共电极。液位继电器内部工作电源利用变压器把380V电压降为8V，即两个电极之间、内部继电器K的电源电压亦为8V。
（1）水泵启动控制过程：合SA空开，液位继电器电源加电。膨胀水箱因循环水的消耗液位下降到低于下限水位电极D2时，电极D1、D2与公共电极D3之间变为非导通状态，内部8V的继电器K工作，常开接点1-3吸合，通过液位继电器2-3端子接通了交流接触器KM的工作电源，KM工作，接通了水泵的三相电源，水泵工作，将蓄水箱的水抽到膨胀水箱。水泵的运转过程一直持续到膨胀水箱的水位达到上限水位电极D1时为止。
（2）水泵停止控制过程：膨胀水箱因循环水的注入液位上升到超过于上限水位电极D1时，电极D1、D2与公共电极D3之间变为导通状态，内部8V的继电器K停止工作，常开接点1-3断开，通过液位继电器2-3端子断开了交流接触器KM的工作电源，KM停止工作，水泵亦停止工作，膨胀水箱停止注水。水泵的停止工作过程一直持续到膨胀水箱的水位低于下限水位电极D2时为止。
4应用实例
根据以上油机房全自动水循环供热系统的设计思路，2011年我们分别在延安电信新局和老局进行了该项目的安装应用。图4为延安电信新局油机房自动化水循环供热系统安装实例照片及图5延安电信新局油库散热器安装实例照片。
延安新局和老局采用CH系列智能温度控制器，可根据油机房和油库室温的实际需要任意设定温度值，一般设为60-70℃；散热器的安装数量也可根据油机室和油库面积的实际需要进行合理组合。为评估自动供热系统的性能，安装完成投入运行后，2011年10月26日我们对供热系统进行了现场测试。
10月26日当天室外气温为1℃-10℃，集中供暖还未开始。在未启用自动供热系统前，油机房室温：6℃，油库室温，5℃。由于延安电信新局储油箱储存的柴油为夏季购买的5号柴油，其冷滤点为8℃，即当前油机室的温度已经低于5号柴油的冷滤点，如不开启自动供热系统，一旦停市电，备用柴油发电机组就有可能发生因柴油结蜡机组不能启动的严重后果。
为检验自动供热系统的效果，我们将供热系统的温度设定为70℃；然后启动供热系统；自动供热系统工作23分钟后系统水温即由5℃逐渐上升为设定温度70℃。此时再次测试室温，油机房室温由6℃上升为 19℃，油库室温由5℃上升为22℃，效果非常明显。自动化水循环供热系统试运行一年来，安装在延安新局和老局的两套供热系统均运行稳定正常。
全自动水循环供热系统的设计与安装是我们为解决通信局站柴油发电机组柴油低温接蜡安全隐患的重要实践，自动化供热系统的投入运行使我们彻底摆脱了以往受制于天气变化、加油站供油标号滞后等诸多客观因素的制约，变被动预防为主动控制，从而彻底解决了柴油发电机组低温结蜡的安全隐患问题。
全自动水循环供热系统由于投资低、功能全、安装简单易行，可以推广应用在受寒冷天气影响较大的广大北方地区的油机房改造上，为柴油发电机组高可靠性供电保障提供强有力的硬件支撑。