故障檢修與技術(shù)維護

柴油發(fā)電機組溫度高低的影響、產(chǎn)生原因及解決方法

 

摘要：溫度是影響柴油發(fā)電機組正常工作的一個(gè)重要因素，其主要包括環(huán)境溫度（低溫）和設備工作時(shí)所產(chǎn)生的高溫。所有的柴發(fā)都有一個(gè)正常工作的溫度范圍，根據國標GB/T2819—95中描述，柴油發(fā)電機組最佳工作環(huán)境為絕對大氣壓100KPa、環(huán)境溫度25℃、空氣相對濕度50%。在這一環(huán)境中它的工況為最佳，如果明顯低于或高于這一范圍，都會(huì )影響其輸出功率，甚至導致不能正常工作或損壞。由于高溫和低溫是影響柴發(fā)正常工作的重要因素，因此，本文主要闡述了柴油發(fā)電機組因環(huán)境溫度，以及工作時(shí)所產(chǎn)生的高溫對其自身的影響，并重點(diǎn)分析原因，有針對性的提出應對措施。

 

一、高溫對發(fā)動(dòng)機的影響

 

      柴油發(fā)電機組主要由柴油發(fā)動(dòng)機、同步交發(fā)電機和控制系統三大部分組成。柴油機就是常聽(tīng)到的柴油發(fā)動(dòng)機，通過(guò)柴油的燃燒產(chǎn)生動(dòng)力，然后通過(guò)同軸安裝的同步交流發(fā)電機產(chǎn)生電能，之后這些電能再通過(guò)發(fā)電機勵磁系統對電流電壓進(jìn)行控制，調節并輸出電流到用電設備。因此，我們首先來(lái)講講高溫對其主機（即發(fā)動(dòng)機）的影響，產(chǎn)生原因和解決方法。

1、影響

      柴油機的正常工作溫度為80℃~95℃，當溫度明顯高于95℃以上時(shí)為高溫，此時(shí)發(fā)動(dòng)機功率下降，同時(shí)會(huì )導致發(fā)電機功率下降從而影響供電質(zhì)量；常見(jiàn)的增壓器和排氣歧管發(fā)紅就是高溫的典型現象表征，如圖1、圖2所示。其次，機油粘度降低，加速機件的磨損，嚴重時(shí)會(huì )導致發(fā)動(dòng)機“開(kāi)鍋”、燒瓦、拉缸等故障。

      柴油發(fā)電機還有一常見(jiàn)故障，因為它在工作時(shí)是固定不動(dòng)的，相比汽車(chē)它的散熱效果較差，所以它在長(cháng)時(shí)間工作時(shí)，經(jīng)常處于一種溫度較高而又不至于“開(kāi)鍋”的狀態(tài)，此時(shí)，操作人員又往往會(huì )忽視這一問(wèn)題，它除導致功率下降外，還經(jīng)常會(huì )引起呲缸墊，導致發(fā)電機組不能工作而維修。

 

圖1  高溫下柴油機增壓器發(fā)紅現象

圖2  高溫下柴油機排氣歧管發(fā)紅現象

 

2、產(chǎn)生原因

（1）柴油機高溫原因大部分是由于保養不及時(shí)造成的，比如缺少防凍液、潤滑油、散熱器過(guò)臟、風(fēng)扇皮帶過(guò)松或防凍液、潤滑油老化。

（2）柴發(fā)機件原因，例如節溫器、散熱風(fēng)扇、水泵等出現機械故障。

（3）高溫現象是發(fā)動(dòng)機負載過(guò)高或供油系統油壓過(guò)低、霧化不良、燃燒不充分。

（4）操作人員的原因造成的，發(fā)動(dòng)機工作不良或有安全隱患時(shí)未能及時(shí)排除，或違反規定操作。

3、應對措施

（1）啟動(dòng)之前應檢查機油、防凍液的數量和質(zhì)量，如不符合要求應補充或更換；同時(shí)，應檢查發(fā)動(dòng)機各部件的連接情況，電路接觸是否牢固可靠、有無(wú)斷路現象；油路有無(wú)堵塞滲漏，傳動(dòng)皮帶有無(wú)老化、松動(dòng)、打滑現象。

（2）嚴格按照規定及時(shí)保養，保養的過(guò)程也是檢查的過(guò)程，發(fā)現隱患應及時(shí)排除，使裝備始終處于良好狀態(tài)；平時(shí)加強操作人員的專(zhuān)業(yè)理論學(xué)習和思想、職責等方面的教育，提高業(yè)務(wù)能力。

（3）如發(fā)現機件出現故障應及時(shí)更換，負載過(guò)高及時(shí)調整。

（4）針對發(fā)電機組因散熱問(wèn)題經(jīng)常出現的溫度偏高，可采用以下方法：

① 如果是室外集裝箱發(fā)電機組，有條件的可用一備一用循環(huán)輪流使用，或選擇功率大一等級的發(fā)電機組；無(wú)條件的可減少部分用電負載的方法。也可以在采購之前，要求供應商裝配電動(dòng)百葉扇來(lái)解決散熱問(wèn)題，如圖3所示。

② 如果是室內固定發(fā)電機組，可采用修建散熱水池+冷卻水塔組合的方法取代散熱器和風(fēng)扇，安裝流程如圖4所示；在機房建一循環(huán)冷卻水池，池內放防凍液，進(jìn)水口加過(guò)濾系統，通過(guò)水塔外循環(huán)給發(fā)動(dòng)機散熱；其優(yōu)點(diǎn)是散熱效果好，減小發(fā)電機組的體積，降低噪音，提高輸出功率。此方法適用于野外無(wú)市電、工期長(cháng)、大功率用電的情況或船用發(fā)電機組。

 

圖3  室外集裝箱發(fā)電機組散熱結構圖

柴油發(fā)電機散熱水池+水塔組合安裝圖

 

二、高溫對發(fā)電機的影響

 

1、影響

      不同型號和功用的發(fā)電機對溫度的要求不盡相同，軍標GJB235A—97中規定，發(fā)電機軸承的工作溫度不高于80℃~90℃之間，絕緣材料的極限溫度在90℃~180℃之間（極限溫度180℃的為特殊發(fā)電機）。也就是說(shuō)發(fā)電機在工作時(shí)，其溫度相對越低效率就會(huì )越高，經(jīng)驗法判斷發(fā)電機的溫度一般以不燙手為準（安全起見(jiàn)可用溫度測試儀）大約在50℃以下，如果接近于絕緣材料的極限值或高于這一溫度，則為發(fā)電機溫度過(guò)高。

      發(fā)電機溫度過(guò)高，會(huì )影響其輸出功率、縮短使用壽命，嚴重時(shí)會(huì )導致繞組相間或匝間短路損壞發(fā)電機。

2、產(chǎn)生原因及應對措施

（1）負載過(guò)大、啟動(dòng)過(guò)于頻繁。

      措施：應及時(shí)調整。

（2）三相不平衡或缺相，可能人為接錯相序或繞組絕緣體老化。

      措施：應及時(shí)檢查調整，如果繞組整體絕緣老化必須重繞大修。

（3）軸承磨損，導致轉子、定子軸掃膛。

      措施：應更換新軸承，并檢查繞組絕緣情況，如受損需重繞大修[3]。

（4）輸出電壓高于額定電壓的10%或低于5%也會(huì )引起高溫。

      措施：

① 調整變壓器的開(kāi)關(guān)檔位至正常范圍。

② 柴油機轉速過(guò)高或過(guò)低，應調整至正常范圍。

③ 發(fā)電機的定子、勵磁繞組有短路或接地故障，電刷接觸不良，應檢查排除、打磨調整。

（5）環(huán)境溫度過(guò)高或發(fā)電機的散熱性能降低。

       措施：應采取措施保持室內通風(fēng)，檢查散熱風(fēng)扇是否有損壞或打滑現象、散熱水道有無(wú)堵塞現象，如發(fā)現應及時(shí)排除。

 

三、低溫對柴發(fā)的影響

 

1、影響

      低溫的影響主要指環(huán)境溫度，我國的東北和西北冬季氣溫大多在-20℃以下，極端氣溫可達-30℃~40℃，所以對發(fā)電機組的使用是有很大影響的。

（1）發(fā)電機在低溫環(huán)境下工作，理論上會(huì )降低輸出功率，但在工作中它本身就產(chǎn)生熱量需要降溫，所以當發(fā)電機工作至正常溫度時(shí)，對低溫的影響是可以忽略的。

（2）低溫對發(fā)電機組影響最大的是柴油機的啟動(dòng)，以及啟動(dòng)后不能及時(shí)達到最佳工況，導致功率下降。

2、產(chǎn)生原因

（1）低溫環(huán)境下，潤滑油粘度增大，增加了機體內各部件的運動(dòng)阻力。

（2）蓄電池的電量減少，導致沒(méi)有足夠的電量啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機；因為蓄電池的最佳工作溫度是在10℃~20℃之間，當環(huán)境溫度低于-20℃時(shí)，其額定輸出不到50%，所以蓄電池的電量會(huì )明顯降低。

（3）柴油的粘度和密度增大；據測定，當溫度從30℃降到-10℃時(shí)，柴油的粘度提高約80%，密度增大8%。從而導致其流動(dòng)性變差，霧化不良，嚴重時(shí)會(huì )導致柴油凝結、結蠟而無(wú)法啟動(dòng)。

3、應對措施

（1）選用低溫性能較好的潤滑油和低溫專(zhuān)用蓄電池。

（2）選用防凍液的冰點(diǎn)應低于環(huán)境溫度5℃以上。

（3）提高機房的環(huán)境溫度，在野外應對發(fā)電機組特別是蓄電池進(jìn)行保溫。

（4）嚴格按照啟動(dòng)的正確程序操作，低溫啟動(dòng)時(shí)，首先應進(jìn)行預熱（主要包括燃油加熱器預熱、火焰預熱和電阻絲預熱），每次啟動(dòng)不超過(guò)10s，連續啟動(dòng)3次失敗后應暫停2min～3min，若仍不能啟動(dòng)應進(jìn)行檢查。如遇到極寒天氣，可進(jìn)行盤(pán)車(chē)、使用低溫啟動(dòng)液和人工加熱等方法。

注意：人工加熱時(shí)應杜絕用明火加熱油底殼的方法，容易損壞橡膠和塑料管件或引發(fā)火災。安全的方法是，將防凍液放掉，在放的同時(shí)向水箱內加溫水，當流出的也是溫水時(shí)再加溫度較高的水，可加到80℃~90℃的水，發(fā)動(dòng)機停機后，應及時(shí)將水放掉防止結冰；使用低溫啟動(dòng)液時(shí)不能和進(jìn)氣火焰預熱同時(shí)使用，有可能引起爆炸。

 

總結：

      本文主要針對溫度對柴油發(fā)電機組的影響及產(chǎn)生原因進(jìn)行分析，并提出了應對措施；但影響柴油發(fā)電機組正常工作的因素還有很多，比如操作人員的專(zhuān)業(yè)水平、設備本身的老舊程度以及其他環(huán)境因素，如風(fēng)、沙、雨、雪、雷電等，這些對于維保、管理、使用人員都是需要了解和學(xué)習的。

 

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