柴油发电机冷却系统改进和效果提高的步骤

摘要：对柴油发电机过热进行冷却能大大减小防冻液和机油的散热量，降低柴油发电机的热损失，改进柴油发电机工作步骤状况。冷却系统作为柴油发电机的重要构造部分，其功能效果不仅影响柴油发电机工作的可靠性，更直接危害其经济性能。康明斯公司通偏高温冷却试验和试车试验，结果表明冷却水温度对燃油经济性的危害极大。因此，提升冷却系统的效果会使柴油发电机动力性和经济性得到了充分发挥，可满足柴油发电机在各种工况下使用。

       四冲程柴油发电机通过空气与燃料在汽缸内部的混合、燃烧，把燃料的化学能转变为热能，推动曲柄连杆机构运动，向外输出功率，并把废气排入大气中。在此程序中，有相当一部分热量通过汽缸壁传给冷却液系统，由冷却水循环向周围的环境散热。多发的柴油发电机冷却系统由冷却液泵、柴油发电机冷却腔、调温器、水箱散热器、冷却风扇等结构。

      当冷却效果良好，柴油发电机能够运转在较佳作业温度时，柴油发电机气缸内吸进的新鲜空气量充足，喷入气缸的燃油能与涡动的空气充分混合并完全燃烧，输出较高动力；各部件受热均匀，变形小；各相对运动部件间的间隙符合设计要求、润滑油的润滑性能得到充分的发挥，润滑油不易变质，相对运动部件的磨耗减少；排出的废气中对大气环境污染的成分减小。

      衡量现代柴油发电机运行的经济性能，除了指示耗油率、高效耗油量、指示效率、高效效率等经济性能指标，还必须考虑在运行步骤中各相对运行部件的过大损伤致使的零件损坏的损失，恶劣的工作环境导致润滑油提前变质而缩短使用周期的损失，柴油发电机在作业步骤中因不完全燃烧生成的HC、NOx、SO2、CO等污染物造成对机件的腐蚀破坏，排放废气造成的环境污染等。无论是经济性能指标，还是柴油发电机在运转步骤中引发的各种损失，都直接与柴油发电机的冷却效果有关。

      柴油发电机的冷却系统水温偏低，容易增加废气排放、加剧零部件损伤、减小功率输出，缩短柴油发电机的使用寿命及增加使用费用；水温较高同样会引起柴油发电机新的磨损。对水冷式柴油发电机较佳防冻液工作温度的试验结果表明，柴油发电机全工况较佳防冻液工作温度为86.3 ℃。有讨论表明，当水箱宝温度从80 ℃降到30 ℃时，零件的磨耗速度会增加1～2倍。

      在正常运行状态下，防冻液温度维持在80～90 ℃，柴油发电机的经济指标比偏高柴油发电机显示屏符号。因为农用柴油发电机的作业受环境危害比较大，工作条件比较恶劣，对水箱宝的循环路径及冷却强度的调整一般操作机械的调整对策，无法及时地根据柴油发电机的热负载调节柴油发电机冷却效果，造成柴油发电机的运行功率无法充分发挥、额外损失增大；另外，使用者的操作管理“非法”，使冷却系统不能真正发挥其功能，进一步恶化柴油发电机工作因素，增加柴油发电机的额外损失，甚至危害到柴油发电机工作的可靠性。冷却系统对柴油发电机的影响具体表现在以下方面：

（13）柴油发电机供油时间不准确，延长或提前过多导致在缸内燃烧不充分，在排气管燃烧发生发热，危害冷却；

      如果冷却系统中已经形成水垢，将严重危害康明斯发电机的冷却效果，应及时地进行解除。其清洗对策有两种。

      清洁剂的配制与使用规范对于铝合金汽缸盖的发电机，不能用酸碱性较大的清洗剂。

      在缺少酸碱清洁剂的情形下，亦可操作有压力的清水来冲洗，但冲水压力无法超过0.3MPa（3kgf/cm2）。其对策如下：

① 放出冷却液箱的防冻液，拆下散热器进、出水管，汽缸盖出水管、节温器，然后装回汽缸盖出水管。

② 用压力不超过0.3MPa（3kgf/cm2）的清水从汽缸盖出水管灌进，冲洗水套，将积垢处置，直至水泵流出水不浑浊为止。

      风扇皮带无法过紧或过松。过紧会加载皮带损伤，缩短使用年限，增大了充电机和水泵的拉力，加载了充电机和水泵轴的磨耗，同时也增加了内燃机功率的消耗；过松会使皮带打滑，充电机、水泵和风扇的速度减少，影响散热效率，使充电电压减少。因此，皮带过紧或过松时，必须进行调整。

      风扇皮带松紧度的验查措施，若不符合规定值，可旋松充电发电机支架上的固定螺钉，向外移动发电机时，皮带变紧，反之则变松。调好后，将固定螺钉旋紧，再复查一遍，如不符合要求，应重新调整，直至完全合格为止。

      在发电机组中修、大修及水泵、风扇等处轴承润滑油脂不足时，应及时向水泵、风扇等处轴承注入润滑油脂（黄油），以减轻轴承的磨耗。

      应急康明斯发电机组冷却液换热系统，系统包括第一换热器、第二换热器、水泵康明斯发电机厂家排名、控制阀、滤清器、温度计和压力探头，冷却用中间水经过滤芯、水泵和控制阀后通过第二换热器、发电机组水道、第一换热器后回流冷却再循环，已持续对发电机组冷却；所述第一换热器可选的接入发电机组水道；控制阀、所述温度计、压力探头设置在水管上且与控制箱电讯连接。

      在整体构成上，该防锈水装置换热装置采用两套板式换热器、一台离心泵、及相对应仪器仪表和控制箱，在作业程序中，通过离心泵将中间水导入防锈水装置换热模块进行冷却，再将冷却后的防锈水送回柴油发电机冷却液装置，以保证防冻液的流量、压力和温度，从而整个装置的用电负载，增加防冻液装置可靠性。通过两套板式换热器，能够减少空间占用，提高转配安装灵活性，便于修复且对发电效率危害小。

（1）冷却水尽量操作自来水等杂质少的软水。含盐分多的水，矿山或温泉附近的水对机体和恒温器等有腐蚀用途，尽量不要使用。

② 补充冷却水时，打开散热器端盖，将水缓缓灌入至端盖位置，（10L/MIJ）。这时，要注意预防杂质的混入，加水转速太快会混入空气，这也是导致发电机过热的起因，发电机运转后水位可能会下降，怠速运转数分钟后可验看一下水位，不足时加以补充。

④ 解除防冻液装置内的空气时，松开发电机的出口水管或恒温器上的冷却液温度传感器的话，效果会更好。

      提高柴油发电机的经济性能，不仅要提高柴油发电机的有用容量，降低柴油发电机的高效耗油量，还要降低柴油发电机在各种负载状况下的额外损失，减少对环境的污染。通过采用新型的冷却技术，对冷却装置进行改进，改良冷却装置的冷却性能，有利于提高能源的利用率，降低污染物的排出，获得良好的经济效益。

      通过对柴油发电机冷却液温度等实施实时监测，将水温等信号转变为电信号经柴油发电机ECM消除后，控制电喷调温器电磁线圈的供电情形，及时、准确地获得与柴油发电机防锈水温度要求相匹配的阀门开度，控制冷却装置的水流循环办法；适时启动、关闭电动风机及改变风机转速，改良冷却强度，使柴油发电机获得良好的燃烧性能，提升能源的利用率。周天翼等[7]模糊控制装置的实机试验结果表明，设定控制温度为90 ℃，环境温度为15 ℃时，冷却水温可控制为（90±4） ℃，获得良好的控制精度。对柴油发电机冷却系统模糊控制研究表明：冷却装置智能控制装备实现了散热能力控制的智能化，可以精确自动地调整冷却水的温度，把柴油发电机的作业温度限制在较佳阶段，延迟了使用时限，提高了作业效率，减少了损坏率。该控制装置可根据柴油发电机组的运转转速、柴油发电机的防冻液温来综合控制冷却装置，从而达到减少电耗、减小油耗的效果。具有性能稳定、工作可靠、节能潜力大等优势。

       改变普通蜡式调温器的温度-升程曲线固定不变的情形，以获得能根据柴油发电机负载、转速等因素灵活控制的温度-升程曲线。通过在普通蜡式调温器的感应体中嵌入电喷加温元件，采用柴油发电机ECM对水箱宝温等参数测定、清除后，按原先设置在柴油发电机ECU内的温控map图，输出信号控制电控加温器的端电压，使石蜡融化的流程不再是以柴油发电机的水箱宝温为主导，大大提高调温阀门的动作灵敏度。可以根据柴油发电机负载、速度、水温高低要求，由柴油发电机ECM自动实现对加温器两端电压的控制，使其在0、4、9、12 v的范围内变化，电喷蜡式调温器的反应时间由普通蜡式调温器的4.38 s减轻到1.16 s，从而提前达到较佳工况，降低损失。

      采用电喷阀门和电控水泵取代传统的节温器和直驱水泵。改变水泵直接受柴油发电机驱动的限制，冷却装置效能不仅受柴油发电机转速控制，还受到柴油发电机的散热损失等危害。通过柴油发电机电喷单元对柴油发电机温度进行实时监测，对水箱宝流量及在不同回路中的流量分配进行精确控制，满足不一样工况下柴油发电机的冷却要求，使柴油发电机冷起动时间缩短，不同工况下柴油发电机工作温度波动小、工作效率高。对柴油发电机电控冷却系统探讨认为：与传统冷却装置冷却步骤相比，解除水泵与曲轴间的耦合关系，通过精确控制水泵转速及电控阀门开度，在满足柴油发电机冷却需要的同时冷却水循环流量降到较小，使水泵平均功耗由1.50 kw减少至0.56 kw；柴油发电机水温在效率较高点小幅波动，从而有助于降低燃油消耗率和有害气体的排放。

      柴油发电机理想的工作状态是汽缸盖温度低于气缸套温度，过低的缸盖温度有利于气缸吸气和排气；偏高的汽缸套温度有利于润滑油膜的形成，减轻磨耗。通过对柴油发电机冷却腔组成进行改进，采用分流式冷却设计，可以分别使汽缸盖和汽缸套获得合理的防冻液流量、压力和流场分布。 汽缸盖底部喷油嘴孔与进、排烟阀座孔间是热负载较大的部位，必须优先得到高效的冷却保证，可以在汽缸盖的冷却腔中设置一块带孔的隔板，这样在汽缸盖的冷却腔下部采用“横流水”布置以利于对高热负载部位的冷却；在冷却腔的上部采用“纵流水”设计以利于减轻流动阻力。对于进入汽缸套冷却腔的水流进口布置为切向倾斜，有利于形成环绕圆周方向的流动，使气缸套周围的水流速度增大，提高换热系数。康明斯公司认为采用分流式冷却策略，能够获得过高的气缸体温度，使油耗降低4%～6%，在部分负荷时hc排放减少20%～35%。

      随着柴油发电机的动力性能不断提升和适应日益严格的节能减排要求。传统的纯水、水与乙二醇混合液等冷却介质的传热性能已无法适应新的技术规格，寻找新型冷却介质备受各国关注。纳米流体是以一定步骤和比例在液体中添加纳米粒子而形成的一种均匀、稳定、高热导率的新型传热工质，如氧化铝+水+乙二醇、铜+水等纳米流体。因为传热效果好，可以把柴油发电机散热装置设计得更加紧凑；能在低压下运行及在较高温度下保持单相流动，减少热损失，提高热效率。康明斯公司通过对纳米流体（氧化铝+水+乙二醇）的探求发现，对流换热系数能提升20%～25%；搭建的散热系统操作60 nm的纳米流体，在冷却条件较恶劣的情况下，可将水箱的平均温度减小5 ℃，空气出口温度下降7.9 ℃，能避免水箱的“开锅”产生，又能有效地改进柴油发电机舱的换热。康明斯公司探求发现，采用纳米流体的柴油发电机冷却装置可使重型发电机组的冷却系统的尺寸和净重减轻10%，这将增加大于5%的燃烧效率；而减轻空气流动阻力、降低冷却介质的流动损失及驱动风扇的损失，可节省约10%的油耗。

      柴油发电机的动力性能能否得到合理的发挥、经济性能的好坏、废气污染物排放量的高低，很大部分还取决于柴油发电机使用者能否正确操作。通过专业技能的培训和相关政策、法规的宣传，让广大用户对四冲程柴油发电机的结构、工作机理、作业性能的影响要素、操作要求、平常维保保养的必要性等有比较清楚的认识。就冷却装置而言，散热器肋片的查看、散热器盖的密封性对冷却装置的危害、水垢的形成与影响、风扇叶片的查看、防冻液温度对柴油发电机工作的影响等都是专业技能培训的内容，使广大使用者认识到冷却装置对维持柴油发电机正常工作、提高柴油发电机经济性、减轻污染排放的必要性，在使用柴油发电机程序中，自觉主动按规范要求操作，提高柴油发电机的经济性能。

      冷却系统对柴油发电机的使用性能、经济性能、废气排放有着直接的危害，通过采用电喷蜡式调温器代替普通蜡式调温器、采用电控硅油离合器的轴流式风机代替直接驱动风机、采用冷却腔分流式冷却布置、采用纳米流体等技术，使冷却效果与柴油发电机的工作性能更好地匹配，在作业流程中充分发挥柴油发电机的动力、减少废气排放，能够有效地提高柴油发电机的经济性能。另外，必须注重加强培训宣传，提高广大操作者的专业技能以及对柴油发电机经济性能的认识柴油发电机厂家排行榜。