導讀：柴油發(fā)電機的起動(dòng)良好性，不僅取決于本身的技術(shù)狀況，還受外界氣溫的影響。例如進(jìn)入嚴冬，氣溫會(huì )越來(lái)越低，而柴油發(fā)電機組運行正常工作都需要在零度以上，但在冬季低溫環(huán)境下啟動(dòng)就較為困難，會(huì )給用戶(hù)供電安全生產(chǎn)保障帶來(lái)了一定的風(fēng)險和困難。因此，柴油發(fā)電機組作為重要后備和應急補充，低環(huán)境溫度會(huì )對柴油發(fā)電機組的運行造成嚴重的影響。本文通過(guò)對柴油發(fā)電機低溫啟動(dòng)困難的原因分析以及多年的實(shí)踐，康明斯公司在本文中提供了多項能夠保證柴發(fā)在低溫環(huán)境下正常啟動(dòng)和運行的措施，從而了保證用戶(hù)供電安全生產(chǎn)有序進(jìn)行。

一、低溫環(huán)境啟動(dòng)困難的原因和排除

      柴油發(fā)電機在環(huán)境溫度10℃以下時(shí)一般都不同程度的會(huì )出現啟動(dòng)困難的問(wèn)題。在北方每年的12月份起直到次年2月份，幾乎占一季度的時(shí)間的夜晚和清晨都在0℃以下，柴油發(fā)電機（尤其是室外停放的）均會(huì )不同程度受到氣候條件影響而表現出啟動(dòng)困難。柴油發(fā)電機組在低溫環(huán)境下經(jīng)過(guò)一夜時(shí)間降溫，機組溫度早已和氣溫相近，從而產(chǎn)生諸多因素使機組啟動(dòng)困難。柴油發(fā)電機組冬季低溫環(huán)境下啟動(dòng)難的問(wèn)題，必須引起設備保障部門(mén)的足夠重視。

1、冬季起動(dòng)更困難的主要原因

（1）冬季環(huán)境溫度低，機油黏度增大，各運動(dòng)機件的摩擦阻力增加，使起動(dòng)轉速降低。

（2）蓄電池容量隨溫度下降而降低，使起動(dòng)轉速進(jìn)一步降低。

（3）由于起動(dòng)轉速降低，壓縮空氣滲漏增多，氣缸壁散熱量增大，致使壓縮終了時(shí)的空氣溫度和壓力大為降低，進(jìn)而使柴油發(fā)火的延遲期增長(cháng)，嚴重時(shí)甚至不能燃燒。

（4）低溫下的柴油黏度增大，使噴射速度降低，加之空氣在壓縮終了時(shí)的旋流速度、溫度和壓力都比較低，使噴入氣缸的柴油霧化質(zhì)量變差，難以與空氣迅速形成良好的可燃氣體并及時(shí)發(fā)火燃燒，甚至不能著(zhù)火，導致起動(dòng)困難。

2、啟動(dòng)困難或無(wú)法啟動(dòng)的解決方法

    當柴油發(fā)電機啟動(dòng)困難或者不能啟動(dòng)時(shí)，首先應注意柴油發(fā)電機的啟動(dòng)轉速。由于啟動(dòng)轉速除與發(fā)動(dòng)機的轉動(dòng)阻力、蓄電池的容量以及啟動(dòng)電路的技術(shù)狀況有關(guān)外，還與外界的氣溫有關(guān)，因此當按下啟動(dòng)按鈕而不能啟動(dòng)時(shí)，可能出現以下現象，啟動(dòng)轉速正常，啟動(dòng)轉速降低曲軸因起動(dòng)機不工作而不轉，或啟動(dòng)機空轉而曲軸不轉動(dòng)。啟動(dòng)困難，柴油發(fā)電機不能啟動(dòng)或不易啟動(dòng)的原因、診斷與排除上述現象除啟動(dòng)轉速正常及受氣溫影響而使啟動(dòng)轉速降低甚至使曲軸不能轉動(dòng)外，都屬于蓄電池或啟動(dòng)電路技術(shù)狀況不良的故障現象，故應檢查蓄電池和啟動(dòng)電路技術(shù)狀況。 

    至于柴油發(fā)電機因氣溫低使啟動(dòng)轉速降低不能啟動(dòng)，可以根據當時(shí)的氣溫和排氣管排氣情況加以判斷。如氣溫很低，噴入氣缸的柴油以蒸汽的形態(tài)排出時(shí)，一般為柴油發(fā)電機受氣溫影響不能啟動(dòng)，應加溫后再啟動(dòng)。如啟動(dòng)轉速正常，但發(fā)動(dòng)機不能啟動(dòng)，注意觀(guān)察柴油是否進(jìn)入氣缸。因為此故障多是由氣缸的密封性差、供油提前角不符合要求和啟動(dòng)油量不足等原因造成的。

    為從這些原因中迅速、準確地找出不能啟動(dòng)的具體確切的原因，關(guān)鍵觀(guān)察柴油是否進(jìn)缸，即觀(guān)察排氣管是否排煙和傾聽(tīng)發(fā)動(dòng)機有無(wú)爆發(fā)聲。啟動(dòng)轉速正常，啟動(dòng)時(shí)無(wú)煙排出，也無(wú)爆發(fā)聲。此故障現象的實(shí)質(zhì)是柴油沒(méi)有進(jìn)缸，原因是噴油泵不泵油（其直接原因可能油道內有空氣、對電磁閥控制油路的電線(xiàn)無(wú)電) ，或低壓油路不供油（其直接原因可能油箱無(wú)油、油路內有空氣或堵塞、輸油泵不工作等）。這時(shí)，應本著(zhù)先易后難、先外后里的原則，首先觀(guān)察噴油泵拉線(xiàn)是否退回、操縱桿和驅動(dòng)連接盤(pán)的固定螺栓是否松脫、油箱是否有油，然后擰松噴油泵上的放氣螺釘，按下燃油泵按鈕或壓動(dòng)輸油泵的手動(dòng)泵，檢查油路是否堵塞和有空氣，按下起動(dòng)機按鈕，檢查輸油泵工作是否良好。

二、低溫環(huán)境對柴發(fā)的影響分析

1、溫度過(guò)低對柴發(fā)啟動(dòng)和運行的影響

      柴油發(fā)動(dòng)機的每個(gè)工作循環(huán)由進(jìn)氣、壓縮、做功、排氣四個(gè)行程。柴油機在進(jìn)氣過(guò)程吸入的是空氣，在壓縮行程接近終了時(shí)，柴油經(jīng)噴油泵將油壓提高到10MPa以上，通過(guò)噴油器噴入氣缸，在很短時(shí)間內與壓縮后的高溫空氣混合，形成可燃的混合氣。在燃燒的高壓氣體推動(dòng)下，活塞向下運動(dòng)并帶動(dòng)曲軸旋轉而做功，廢氣經(jīng)過(guò)排氣管排入大氣。氣溫過(guò)低而無(wú)預防措施的情況下，將造成柴油發(fā)電機組啟動(dòng)困難和啟動(dòng)后輸出功率下降的影響。

（1）柴油機氣缸壓縮終了時(shí)空氣溫度達不到啟動(dòng)所要求的溫度，且氣缸內壓縮空氣壓力也明顯低于啟動(dòng)所要求的壓力，造成啟動(dòng)困難；或啟動(dòng)后帶載能力不足。

（2）蓄電池最佳工作溫度為20～40℃，隨著(zhù)環(huán)境溫度的降低，其大電流輸出能力也相應地下降，導致柴油機啟動(dòng)系統功率下降；環(huán)境溫度較低時(shí)，機油黏度變大，各摩擦負之間阻力加大，使柴油機啟動(dòng)轉速下降。上述兩個(gè)不利條件的疊加，更增加啟動(dòng)難度。

（3）當環(huán)境溫度過(guò)低，機油在氣溫較低時(shí)粘度較大，其流動(dòng)性變差，不僅增加柴油發(fā)電機組的零件磨損，而且由于零件運動(dòng)阻力增大，使機械功率損失增加，柴油發(fā)電機組的輸出功率就會(huì )降低。經(jīng)常性冷缸啟動(dòng)加速磨損，將整體降低機器的負載能力。

（4）環(huán)境溫度過(guò)低，氣缸溫度就會(huì )很低，氣缸內的水蒸氣就容易凝結在缸壁上，而柴油發(fā)電機燃燒時(shí)生成的二氧化硫遇到冷凝在缸壁上的水，就會(huì )變成強列的腐蝕劑粘附在缸壁上，因此缸壁表面就會(huì )受到強烈的腐蝕，導致其表面金屬組織疏松；當氣缸套與活塞環(huán)之間相互摩擦刮削時(shí)，會(huì )使腐蝕層表面疏松的金屬很快磨損脫落，或在缸套工作表面出現蝕點(diǎn)、凹坑。氣缸的損傷影響柴油發(fā)電機組的負載能力。

2、低溫對柴油供應的影響

      目前國內應用的輕柴油按凝固點(diǎn)分為7個(gè)標號：10#、5＃柴油、0＃柴油、-10＃柴油、-20＃柴油、-35＃柴油和-50＃柴油。

      選用不同標號的柴油應主要根據使用時(shí)的氣溫決定。比如在0°C凝固的柴油稱(chēng)之為0號柴油，在-10°C凝固的柴油稱(chēng)之為-10號柴油，在-20°C凝固的柴油稱(chēng)之為-20號柴油，在-35°C凝固的柴油稱(chēng)之為-35號柴油，在-50°C凝固的柴油稱(chēng)之為-50號柴油。需要注意的是，這個(gè)凝點(diǎn)并不是柴油完全凝固成固體了，而是柴油失去流動(dòng)性了。

      柴油的構成成分復雜，與純化合物的液體不同，有一個(gè)影響到實(shí)際使用的指標叫冷濾點(diǎn)。冷濾點(diǎn)是指在規定條件下，當柴油通過(guò)過(guò)濾器每分鐘不足20ml時(shí)的最高溫度（即流動(dòng)點(diǎn)使用的最低環(huán)境溫度）。

表1  柴油凝點(diǎn)與冷濾點(diǎn)指標

因此，并不是在凝點(diǎn)之上的柴油都可以使用，在冷濾點(diǎn)的溫度下，柴油雖然仍然是液體，但液體中會(huì )凝結出一個(gè)個(gè)的小晶粒，這個(gè)晶粒無(wú)法通過(guò)柴油濾清器。所以，柴油的選擇必須高于冷濾點(diǎn)。對照上表，最低氣溫在4℃以上地區選擇0號柴油，最低氣溫在-5℃以上地區選擇-10號柴油，最低氣溫在-14℃以上地區選擇-20號柴油，最低氣溫在-29℃以上地區選擇-35號柴油，最低氣溫在-44℃以上地區選擇-50號柴油。根據當地的最低氣溫合理選擇柴油的標號，既不要過(guò)度節約也不要浪費。按當地最低氣溫選擇柴油，常用的場(chǎng)景如下表2所列。

表2    燃油標號選用方法

備注：按以上最低適用溫度使用時(shí)，仍會(huì )有10%被凍住的風(fēng)險率。

三、冷啟動(dòng)預防措施

      后備柴油發(fā)電機組一般設定為自動(dòng)啟動(dòng)，停電時(shí)即全速啟動(dòng)，無(wú)怠速啟動(dòng)過(guò)程。啟動(dòng)后轉速和電壓正常后并機、帶載，整個(gè)過(guò)程要求在30秒之內完成。秋冬季節溫度低，若經(jīng)常性冷缸啟動(dòng)，必然造成設備嚴重磨損，甚至在電池性能不佳的情況下也可能啟動(dòng)失敗?；谇笆龅牡蜏叵虏涣加绊?，需要采取必要的應對措施。

1、循環(huán)水電加熱裝置

      大型柴油發(fā)電機組一般均配備了循環(huán)水電加熱裝置，氣缸和潤滑油常年保持在35-55℃之間，利于需要應急時(shí)能立即全速啟動(dòng)且啟動(dòng)后帶載能力達到設計要求。

      水套加熱器是為柴油發(fā)電機冷卻水、機油專(zhuān)業(yè)預熱的裝置，使機體達到適合運行的溫度，是低溫工作環(huán)境下柴油發(fā)電機組必備的配套設備。通過(guò)電加熱將機體內的部分冷卻水進(jìn)行加熱，通過(guò)熱水和冷水的密度差原理進(jìn)行熱循環(huán)，進(jìn)而將機組缸體、機構固件上的潤滑油預熱，達到暖機和改善潤滑條件的目的。油機工作環(huán)境溫度低于0℃時(shí)應開(kāi)啟水套加熱器，將水溫加熱維持至30℃左右適宜。

2、根據當地最低溫選擇柴油標號

      對照表格的柴油冷濾點(diǎn)，按當地最低溫選擇相應標號。如上海地區最低溫為-5℃左右，選擇-10#柴油。

      對于放置在室外的柴油發(fā)電機組，應更全面考慮低溫對整個(gè)輸油路徑的影響。除了需要根據往年最低溫選擇柴油標號外，對于室外輸油管裸露部位、室外臨時(shí)油箱等采取保溫防護措施，防止出現突發(fā)的突破溫度下限的情況。

3、合理選用機油

      應根據柴油機的特點(diǎn)和本地區的氣候情況來(lái)選擇粘度合適的機油，冬季低溫地區宜使用低溫性能優(yōu)秀的潤滑機油或專(zhuān)業(yè)防凍機油。此類(lèi)機油黏度小，潤滑性能好，啟動(dòng)阻力小，可以有效改善低溫條件下柴油機的啟動(dòng)性能。比如，北方地區使用的是粘度等級為SAE15W-40的多級機油，適宜在冬季使用。

4、提升啟動(dòng)蓄電池能力

      蓄電池最佳工作溫度為20～40℃，隨著(zhù)環(huán)境溫度的降低，其輸出能力也相應地下降，導致柴油機啟動(dòng)系統功率下降；同時(shí)環(huán)境溫度較低時(shí)，機油黏度變大，各摩擦負之間阻力加大，疊加了啟動(dòng)難度。必要時(shí)需對蓄電池進(jìn)行保溫，保證能正常充電且有足夠的輸出電流，從而保證有足夠的啟動(dòng)系統功率。

      根據有關(guān)資料，0℃時(shí)鉛酸蓄電池損失約30%的容量，對于室外環(huán)境的柴油發(fā)電機組更需要重視，對于容量下降明顯的在冬天之前及時(shí)更換新的啟動(dòng)電池。

5、環(huán)控系統覆蓋

      對于柴油發(fā)電機組本體的加熱裝置或缸體溫度設置監控點(diǎn)，加熱系統故障或加熱器保險絲熔斷導致無(wú)法加熱的，能及時(shí)得到處置。啟動(dòng)電池和臨時(shí)油箱宜設置溫度監控，也可本地放置溫度計便于巡檢時(shí)進(jìn)行檢查。

6、縮短保養間隔期

      冬季冰雪災害性低溫天氣期間，應增加柴油發(fā)電機組設備維護檢查頻次。提前更換柴油濾清器、機油濾清器、空氣濾清器等常用部件，更換機油和冷卻水防凍液。保持機組各部位清潔、干燥，電路接觸良好，確保油機工作在最佳狀態(tài)。

7、執行起動(dòng)試驗計劃

      冬季冰雪低溫天氣期間，應增加專(zhuān)項柴油發(fā)電機組啟動(dòng)測試，及時(shí)排查機組安全隱患，確保在雙路市電中斷的情況下，柴油發(fā)電機組可以及時(shí)啟動(dòng)保障設備電源供應。

8、注意發(fā)電機房保溫

      冬季注意關(guān)閉發(fā)電機房門(mén)窗，條件允許的情況下，宜安裝電動(dòng)百葉窗，有利于發(fā)電機房的保溫隔熱。冰雪天氣期間應開(kāi)展專(zhuān)項檢查和巡視，防止機房門(mén)窗屋面、電纜溝等滲水或結冰。

總結：

     對于冷啟動(dòng)性能方面的柴油機，其啟動(dòng)困難問(wèn)題比汽油機突出；尤其是冬天低溫下，柴油機潤滑油的粘度大，加之柴油在低溫條件下流動(dòng)性差，如果汽缸磨損，壓力不足?？傊?，柴油發(fā)動(dòng)機在低溫下是會(huì )出現難以啟動(dòng)的先天特征，但是也不是無(wú)法克服和避免的。因此，在低溫環(huán)境情況下啟動(dòng)是相當困難的，最佳解決方法便是采取冷卻系統裝配預加熱裝置。