高原柴油發(fā)電機溫度影響、容量折損及處置步驟

當(dāng)環(huán)境溫度較低時（特指環(huán)境溫度低于-10℃），燃料的黏度增大，當(dāng)溫度從40℃到-10℃時，柴油的黏度將提升36％，相對密度將提高3％，燃料的蒸發(fā)和霧化能力較差，噴入氣缸內(nèi)未能及時蒸發(fā)的燃料附著在燃燒室表面，危害了后續(xù)燃油的蒸發(fā)，導(dǎo)致可燃混合氣體質(zhì)量惡化。燃燒不好導(dǎo)致柴油發(fā)電機輸出動力不足，而廢氣濃度上升，尾氣排放惡化。另外，潤滑油在低溫時黏度增大，潤滑效果減輕，各運動部件摩擦阻力變大，造成啟動時阻力力矩增大。另外，過于頻繁地冷啟動柴油發(fā)電機，會減少柴油發(fā)電機的使用時限。

      極端高溫環(huán)境是指環(huán)境溫度超過40℃，在高溫環(huán)境下，空氣密度減小，充氣系數(shù)低，柴油發(fā)電機燃燒時氧氣量減小，燃燒效率減少，柴油發(fā)電機的動力性、經(jīng)濟性及可靠性都會下降。同時，發(fā)電機冷卻裝置的散熱溫差小，散熱能力差，冷卻效果下降，發(fā)電機容易發(fā)熱，過熱使?jié)櫥宛ざ认陆?，潤滑效果變差，?yán)重時會影響發(fā)電機組的正常運行，高水溫和高機油溫度可能導(dǎo)致拉缸，甚至使發(fā)電機損壞。

      充氣效率是衡量發(fā)電機性能和進氣程序的重要指標(biāo)。它定義為每缸每循環(huán)實際吸入汽缸的新鮮空氣質(zhì)量與標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下充滿氣缸工作容積的理論空氣質(zhì)量的比值。氣溫越高，空氣密度越小，發(fā)電機的實際進氣量減少，造成發(fā)電機輸出無力。在一些帶防音罩殼的發(fā)電機組，其通風(fēng)要素更差一些。由于發(fā)電機發(fā)熱，發(fā)電機罩殼內(nèi)溫度更高，發(fā)電機吸入高溫空氣造成實際進氣量的減輕對發(fā)電機組的出力危害更為明顯康明斯柴油發(fā)電機組。

      大氣溫度高，燃油的溫度升高，進入氣缸的混合氣溫度也高，發(fā)電機整個作業(yè)循環(huán)的溫度升高，過熱環(huán)境散熱器的散熱效率又低，使發(fā)電機處于發(fā)燙狀態(tài)。另外，高溫的發(fā)電機易造成可燃混合氣體的早燃，這種不正常的燃燒，更加劇了發(fā)電機的發(fā)熱現(xiàn)狀，同時燃油的發(fā)熱回油使油箱燃油溫度不斷升高，吸入汽缸的燃油溫度再升高，更進一步加熱進氣溫度，形成惡性循環(huán)。

     發(fā)電機的潤滑油在發(fā)燙、高壓下工作，使?jié)櫥偷目寡趸€(wěn)定性變差，導(dǎo)致潤滑油變質(zhì)。另外，由于潤滑油溫度高，黏度下降，使?jié)櫥妥兿。托宰儾?，滑油壓力減輕，影響潤滑效果，加快了運動部件的磨損。同時，金屬零件由于過熱熱膨脹較大，零件之間正常配合間隙變小，這些都會加載機件的損傷，嚴(yán)重危害發(fā)電機的使用壽命。

      溫度高，電瓶電化學(xué)反應(yīng)加快，電解液蒸發(fā)快，極板易損壞，同時易產(chǎn)生過充電情形，嚴(yán)重影響蓄電池的使用壽命。

     高溫環(huán)境使發(fā)電機繞組溫度升高，冷卻效果不佳，繞組溫升超過額定允許溫升將對繞組絕緣造成破壞，加快發(fā)電機的老化。

      為使康明斯發(fā)電機組在過熱環(huán)境要素下能正常作業(yè)，必須保持機房良好的通氣因素。良好的機房通風(fēng)系統(tǒng)必須保證有足夠的空氣流入和流出，并可在機房內(nèi)實現(xiàn)自由循環(huán)。因此，機房內(nèi)應(yīng)有足夠大的空間，確保氣溫保持均衡空氣順暢的流通。在無特殊裝配因素限制時，通氣系統(tǒng)通常應(yīng)采用直進直出型。并絕對防范發(fā)電機組排放的熱空氣通過進風(fēng)口再次進入機房。

      進風(fēng)口應(yīng)位于灰塵濃度小和周圍無異物的合理位置，當(dāng)因素許可時，應(yīng)采用靠近發(fā)電機組控制器側(cè)的斜上部進風(fēng)方法，并加設(shè)百葉窗和金屬防護網(wǎng)簾，以防止異物進入，確保正常的空氣對流。為防止熱空氣回流，發(fā)電機組進風(fēng)口應(yīng)盡可能遠離排風(fēng)口，空氣在機房內(nèi)直流大型康明斯發(fā)電機廠家，進風(fēng)口應(yīng)加以保護以預(yù)防雨水及其他異物進入。

      對于閉式循環(huán)水冷卻型柴油發(fā)電機組，進風(fēng)口凈面積應(yīng)大于發(fā)電機組散熱器芯高效面積的2倍，如進風(fēng)口面積太小，實際進風(fēng)量太少而引起機體溫度過高，危害發(fā)電機組的正常操作、降低發(fā)電機組的容量輸出、縮短保養(yǎng)周期及減小使用年限。

      當(dāng)排風(fēng)口裝配有百葉窗及金屬防護網(wǎng)簾時，應(yīng)確保排風(fēng)口凈面積較小不低于散熱器芯有效面積的1.4倍，排風(fēng)口的中心位置應(yīng)盡可能與發(fā)電機組散熱器芯的中心位置一致，排風(fēng)口的寬高比也盡可能與散熱器芯的寬高比相同。為預(yù)防熱空氣回流及機械震動向外傳遞，應(yīng)在散熱器與排風(fēng)口之間加裝彈性減振喇叭形導(dǎo)風(fēng)槽。

      裝有罩殼的低噪音發(fā)電機組，外形如圖1所示，內(nèi)部構(gòu)成如圖2所示。由于整體組成比較緊湊，進排風(fēng)因素比機房裝配的發(fā)電機組要差。在進行整體布置時要對機箱的進排風(fēng)口有效面積、進排風(fēng)量和風(fēng)速進行計算，優(yōu)先滿足發(fā)電機組進排風(fēng)量的需要，如果進排風(fēng)口面積無法滿足進排風(fēng)量的要求，需采取增加軸流風(fēng)機強制進排風(fēng)的策略，然后再考慮降噪的要求。

      水冷發(fā)電機的水箱散熱器一般按環(huán)境溫度40℃配置。在極端高溫環(huán)境，必須增大水箱散熱器的散熱量，可選配50℃或55℃水箱散熱器。由于散熱量增大康明斯發(fā)電機，水箱風(fēng)扇消耗的功率也相應(yīng)增大，使發(fā)電機的輸出容量降低，這一點在進行發(fā)電機組溫度折損時必須加以考慮。

      裝有渦輪增壓器的發(fā)電機，通常都會考慮增加中冷器對增壓后的空氣進行冷卻，以增加氣缸進氣量。

      在發(fā)燙環(huán)境，可采取增加燃油冷卻器和潤滑油冷卻器的對策，來增加發(fā)電機組的散熱效果。目前已有四合一冷卻水箱產(chǎn)品，集成了機體散熱、渦輪增壓器中冷、燃油冷卻和潤滑油冷卻4個用途，提升了發(fā)電機組在發(fā)熱環(huán)境的冷卻效果。

      同時，機房內(nèi)要對排煙管、波紋減震節(jié)、消聲器等發(fā)熱部件進行隔熱包扎。對裝有罩殼的低噪聲發(fā)電機組，除了機箱內(nèi)對排煙管、波紋減震節(jié)進行隔熱包扎以外，消聲器裝在水箱散熱器前面或外置裝在機箱外，以利于散熱。啟動蓄電池裝配在進風(fēng)通道溫度偏低的地方。

       當(dāng)環(huán)境因素與標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定不一樣時，發(fā)電機組功率應(yīng)進行修正見第1章相關(guān)內(nèi)容，同時由于規(guī)劃的不一樣，各品牌柴油發(fā)電機和發(fā)電機的輸出功率的修正參數(shù)也不一致；同一品牌，不同類型、不一樣調(diào)速裝置，其修正的參數(shù)也有差別。通常要以原柴油發(fā)電機生產(chǎn)代理商的修正數(shù)據(jù)為準(zhǔn)。通?？砂凑窄h(huán)境溫度超過40℃時，每升高5℃，輸出供電不足3％～4％來進行容量損失的計算，但要注意的是，有些銷售中心的發(fā)電機組標(biāo)稱功率是基于環(huán)境溫度20℃時的輸出容量。圖3和圖4分為康明斯發(fā)電機組在高原下后備功率、常用容量的修正曲線  柴油發(fā)電機組高原備用動力下降曲線  柴油發(fā)電機組高原主用動力不佳曲線HZ）

      低溫環(huán)境對康明斯發(fā)電機組的危害主要是無法著車。柴油發(fā)電機組順利啟動的*要素有：首先，燃油與空氣在汽缸內(nèi)要形成一定數(shù)量的可燃混合氣體，其次汽缸內(nèi)的混合氣體要達到可燃點，最后著火溫度要保持足夠長的時間。這三個要素缺一不可，然而在低溫條件下，受很多因素的影響，致使起動條件不滿足，柴油發(fā)電機難以起動成功。低溫條件對柴油發(fā)電機起動的危害主要表現(xiàn)在以下幾個方面：

（2）起動阻力增大，冷機啟動時，潤滑油黏度大，流動性能變差，曲軸與軸瓦等摩擦機件之間的潤滑不佳，摩擦阻力增大，使啟動阻力力矩增大。

（3）電瓶容量下降，蓄電池容量會隨著環(huán)境溫度的減小而下降。研討表明，普通鉛酸電瓶在-40℃時，電解液黏度比0℃增加了3～4倍，電阻率與常溫相比增加7倍，容量只有原來的1/5。此外，蓄電池的充電能力也會隨著氣溫的減少而下降。在正常情形下，剩余電量為50％的電瓶經(jīng)過6h的充電，可達到額定功率，而在-10℃時，同樣放電的電瓶，只能充電到60％的額定功率。

      輔助加熱措施是柴油發(fā)電機組冷啟動的較主用措施，分為進氣預(yù)熱、火焰預(yù)熱、水套加熱器、燃油加熱器和機油加熱器等。

      在進氣歧管內(nèi)安裝進氣預(yù)熱系統(tǒng)以提升進氣溫度，可采用PTC陶瓷加熱器對進氣進行預(yù)熱。PTC陶瓷加熱器（外形構(gòu)造如圖5所示）具有熱效率高、電功耗低、構(gòu)成緊湊、自動控溫、高溫低、不易氧化和使用時限長等長處。發(fā)電機組在-40℃的低溫環(huán)境也能起動成功。

      火焰預(yù)熱啟動裝置一般由電子監(jiān)控系統(tǒng)、電磁閥、溫度傳感器、火焰預(yù)熱塞及油管和導(dǎo)線等幾部分組成，裝置如圖6所示。作業(yè)過程是：先將電熱塞加熱到850～950℃，然后接通啟動電機，電磁閥自動打開油路，通過油管向電熱塞供油，最后進行火焰預(yù)熱啟動。

      在冷卻系統(tǒng)中，安裝水套加熱器以提升冷卻水溫度，水套加熱器能把加熱到45～50℃的防銹水循環(huán)到發(fā)電機的缸體水套，使發(fā)電機處于暖機狀態(tài)。

      在極寒地區(qū)，啟動電池采用卷繞式電瓶，這種蓄電池采用螺旋卷繞技術(shù)，板柵合金也由全新的鉛合金取代了平板電瓶的鉛鈣合金，其極板之間的間隙極小，酸是固體酸，并能被玻璃纖維網(wǎng)所吸附，構(gòu)造緊密，在低溫下，沒有液態(tài)酸可冰凍，因此電流輸出下降較少。啟動電流是普通蓄電池的3倍；起動時間較快為0.6s，具有平穩(wěn)的高輸出電壓、更高的能量密度。使用時限一般為普通平板蓄電池的1.5倍以上。

      在電控裝置的電控箱加裝防潮加熱器，以改良電噴裝置的低溫要素。 

      根據(jù)以上所述，康明斯得知當(dāng)在高原地區(qū)使用時，因為空氣稀薄不能象在海平面高度那樣燃燒那么多的燃料而損失一些容量，對于自然進氣的發(fā)電機，一般海拔每升高 300m 容量損失約 3％~4%左右。因此，在高原作業(yè)時，康明斯發(fā)電機組必須選型常載容量的，無法選備用功率的柴油發(fā)電機，否則有可能達不到自身設(shè)備啟動時所需的功率，從而造成損失。另外，由于高原康明斯發(fā)電機組使用地的特殊性，要經(jīng)常替換它的空氣濾清器，機油濾清器和柴油過濾器，以保證發(fā)電機組的較大輸出容量。