新聞主題	柴油發(fā)電機低溫運行的危害和防寒措施

 

冬季氣候寒冷，環(huán)境溫度很低，啟動(dòng)柴油發(fā)電機會(huì )更加困難，因為這時(shí)柴油發(fā)電機的進(jìn)氣溫度、冷卻水的溫度、機油溫度、燃油溫度及蓄電池內電解液的溫度相應降低，如果這時(shí)不能正確地使用柴油發(fā)電機，將會(huì )造成啟動(dòng)困難、功率下降、油耗上升，甚至不能正常運轉。因此，冬季使用柴油發(fā)電機時(shí)，必須采取及時(shí)有效的防寒措施，避免由于設備不能使用造成經(jīng)濟損失和安全事故。

 

我們之所以說(shuō)柴油機“怕冷”，其實(shí)主要怕的是沒(méi)有適合低溫使用的柴油。普通的0號柴油，在氣溫下降到6度左右的時(shí)候，還可以勉強應付，但是一旦低于5度這個(gè)臨界點(diǎn)，0號柴油就會(huì )趨向于結蠟。也就是柴油的流動(dòng)性會(huì )逐漸下降，這對于依靠壓燃工作方式的發(fā)動(dòng)機來(lái)說(shuō)，流動(dòng)性變差的柴油在經(jīng)過(guò)高壓油泵和噴油器雙重增壓后，霧化的程度依然很難保證壓燃所需。

 

一、低溫對設備的危害

 

1、在嚴寒條件下，尤其是環(huán)境溫度處于零下20℃以下時(shí)，最顯著(zhù)的問(wèn)題就是柴油發(fā)電機無(wú)法啟動(dòng)，電瓶電解液和冷卻水出現結冰現象，導致機體凍壞，散熱器和電瓶不同程度受冷至損；部件較常溫環(huán)境下磨損加劇。

2、在柴油發(fā)電機曲軸箱內與零件外部之間的機油，在低溫環(huán)境下導致粘度加大，滲透力變差，內在阻力增強，會(huì )使電瓶容量及端電壓驟然下降，電瓶放電量減弱。在低溫環(huán)境下會(huì )造成機油過(guò)度粘稠，導致曲軸和曲軸周邊的活塞、轉動(dòng)齒輪等運行部件轉動(dòng)阻力加大。

3、電瓶放電量減弱，會(huì )導致起動(dòng)機發(fā)動(dòng)柴油發(fā)電機的啟動(dòng)力矩變小，曲軸轉運速度和活塞的運動(dòng)速度也隨之減小，壓縮行程進(jìn)度緩慢，壓縮氣體出現滲漏，氣體經(jīng)氣缸壁傳熱消耗變大，致使最終壓縮的空氣溫度和壓力陡然下降。

 

圖1 柴油發(fā)電機的低溫運行危害

 

 

二、低溫防護措施

 

1、提前使用低溫標號柴油

通常情況下，氣溫在10度以下時(shí)，就要考慮使用-10號柴油了，或者0號與-10 號混合使用。氣溫在5度左右，并且仍然有下降的趨勢，那么必須要使用-10號柴油。當然，北方氣溫更低，則要相應使用更低氣溫標號的柴油。

2、更換低粘度的機油。

低溫下，機油粘度變大，對發(fā)動(dòng)機的啟動(dòng)就會(huì )造成很大的阻力。在農村，冬天很多用戶(hù)在柴油發(fā)電機在啟動(dòng)之前要在水箱中加入一些開(kāi)水，其實(shí)就是可以讓機油快使的變稀一點(diǎn)。所以在入冬之前的保養，一定要更換成低粘度等級的發(fā)動(dòng)機機油。

3、對電瓶做好保溫措施

很多朋友就是對供油管道和柴油濾芯進(jìn)行一些保溫處理，這樣也無(wú)可非議。但是往往忽略了電瓶的保溫。因為電瓶在低溫下，容量會(huì )相應下降，而柴油車(chē)的電瓶一般都沒(méi)有相應的保溫處理。這樣對冷車(chē)啟動(dòng)是很不利的。主要是因為柴油發(fā)動(dòng)機的啟動(dòng)對轉速要求比較高，畢竟它沒(méi)有輔助點(diǎn)燃裝置。這樣一來(lái)，如果電瓶電量下降，勢必造成啟動(dòng)轉速達不到啟動(dòng)的要求，所以有句話(huà)是∶霧化不夠，轉速來(lái)湊。適當的對電瓶做些保溫處理是很有必要的。

4、安裝預熱裝置

一些電輔助加熱裝置，也可以成為保證冬天柴油機使用的利器，只不過(guò)現在這類(lèi)產(chǎn)品的質(zhì)量和功效也是參差不齊，安裝需要有一定的鑒別能力。

（1）如圖3所示，從機組燃油油箱抽取燃料后，在渦輪室進(jìn)行燃燒，通過(guò)水泵將冷卻液循環(huán)加熱。加熱器工作電源取自底盤(pán)直流系統，電功率約為0.6kW，熱功率約為35kW，耗油量為3.85L/h。經(jīng)實(shí)際測試，在冬季氣溫為-15℃時(shí)，經(jīng)過(guò)2.5h加熱，即可將柴油發(fā)電機組水套溫度升至30℃以上，滿(mǎn)足起動(dòng)溫度要求。在柴油發(fā)電機靜態(tài)條件下，加熱約4h后嘗試起動(dòng)發(fā)動(dòng)機，依舊具備足夠起動(dòng)電量。如長(cháng)時(shí)間不關(guān)閉加熱器，在檢測到水溫達到70℃時(shí)，將自動(dòng)熄火停止加熱，只進(jìn)行冷卻液循環(huán)，避免發(fā)生水溫過(guò)高的問(wèn)題。在起動(dòng)柴油發(fā)電機組前，需檢查并將通向加熱器的旁路管道進(jìn)出閥關(guān)閉，以防止機組起動(dòng)后冷卻液循環(huán)壓力較大，反流至加熱器內部導致管路發(fā)生泄漏。此種起動(dòng)方式耗時(shí)較長(cháng)，難以在突發(fā)性供電保障場(chǎng)景下保證及時(shí)可靠發(fā)電。

（2）當遇到需緊急起動(dòng)發(fā)電機的情況時(shí)，也可進(jìn)入機組房艙，摘除空氣濾清器，向兩組進(jìn)氣管道內各噴射5s柴油機起動(dòng)液后起動(dòng)。其原理為通過(guò)乙醚等低閃點(diǎn)烷烴類(lèi)氣體在缸內爆燃而引燃柴油。此種方式可不經(jīng)預熱，直接起動(dòng)機組，但在機組熱機完成前無(wú)法重新安裝空濾，長(cháng)時(shí)間工作易導致缸體受損。同時(shí)，起動(dòng)液成分對人體有害，噴射過(guò)程可能影響人體健康。當外部電源突發(fā)故障急需機組起動(dòng)時(shí)，同樣需要數min的準備時(shí)間。

 

圖2 柴油發(fā)電機加熱器

圖3 柴油發(fā)電機加溫加熱裝置系統圖.

5、快速啟動(dòng)裝置

快速起動(dòng)模塊其本質(zhì)為一臺AC-DC轉換器，如圖4所示，可以通過(guò)從儲能機組輸出側吸收電能，并轉換為24V直流電供給起動(dòng)機使用。一般在起動(dòng)時(shí)，會(huì )在數s內獲得約32kVA的功率，并提供最高1725A的冷起動(dòng)低壓電流。由于模塊的電源轉換容量遠大于電池，所以可在與儲能機組聯(lián)用時(shí)有效提升發(fā)動(dòng)機一次性起動(dòng)成功率。

 

圖4 柴油發(fā)電機組快速起動(dòng)電路示意圖

 

6、電氣接線(xiàn)改進(jìn)方法

針對直流起動(dòng)線(xiàn)路，提出以下4種改進(jìn)方案。

（1）增加電纜截面積

通過(guò)在現有線(xiàn)路基礎上，從電池正極額外并聯(lián)一根截面積為185mm2銅纜，經(jīng)過(guò)開(kāi)關(guān)、快速起動(dòng)模塊至起動(dòng)機。同時(shí)，將電池負極直接接至起動(dòng)機負極，如圖5所示。此種方法需考慮現有艙內空間及穿線(xiàn)孔是否足以容納新電纜，同時(shí)對于線(xiàn)路損耗只能降低約一半，造價(jià)較高，工程量也較大。

（2）在起動(dòng)機處增設超級電容器

如圖6所示。在原有電路結構不變的情況下，通過(guò)在起動(dòng)機兩側增設一組開(kāi)關(guān)及超級電容，在起動(dòng)機組前先將電容充電，起動(dòng)時(shí)即可由電容快速放電進(jìn)行輔助起動(dòng)。當選用2kA/500F的24V超級電容時(shí)，瞬間釋放功率約為15kW。圖6中S1為電容充電開(kāi)關(guān)，在起動(dòng)前合入以對C1進(jìn)行充電。該方案優(yōu)點(diǎn)是對機組平臺改動(dòng)較小，容易實(shí)現，且能有效提升起動(dòng)成功率。其缺點(diǎn)為超級電容成本較高，且放電時(shí)間較短，在惡劣工作環(huán)境下持續運行能力無(wú)法得到驗證。

 

圖5  增加柴油發(fā)電機連接電纜截面積

圖6 柴油發(fā)電機起動(dòng)機增設超級電容器.

 

（3）將電瓶直接并聯(lián)于起動(dòng)機

通過(guò)使用2根150mm2電纜通過(guò)開(kāi)關(guān)后，直接就近連接于起動(dòng)機兩端，如圖7所示。此方案可大大降低電瓶至起動(dòng)機的線(xiàn)路長(cháng)度，僅需4m線(xiàn)路即可。但由于電瓶線(xiàn)路不再經(jīng)過(guò)二極管VD1，當柴油機組與儲能機組聯(lián)用、啟用快速起動(dòng)模塊時(shí)，將導致模塊輸出不經(jīng)過(guò)充電機直接作用于電瓶?jì)啥?，產(chǎn)生沖擊電流，影響電池壽命及線(xiàn)路安全。

（4）將快速起動(dòng)模塊與電瓶起動(dòng)線(xiàn)路隔離

如圖8所示。從電瓶?jì)啥瞬⒙?lián)接出新線(xiàn)路，增設兩組開(kāi)關(guān)，并直接就近并聯(lián)于起動(dòng)機。QS3與QS4為原有開(kāi)關(guān)，QS5及QS6為新設開(kāi)關(guān)。在發(fā)電機組單獨使用時(shí)，僅合入QS5及QS6，即可通過(guò)較短的起動(dòng)線(xiàn)路，實(shí)現與方案三相近的起動(dòng)效果。當使用快速起動(dòng)模塊時(shí)，斷開(kāi)QS5及QS6，合入QS3及QS4即可由模塊進(jìn)行供電，并由VD1實(shí)現電瓶反充電保護。由于快速起動(dòng)模塊輸出電流較大，故此時(shí)線(xiàn)路造成的損耗可忽略不計，機組依舊可保證一次起動(dòng)成功。

 

圖7   柴油發(fā)電機啟動(dòng)電瓶并聯(lián)圖

圖8  柴油發(fā)電機組直流起動(dòng)電路改進(jìn)方案

 

 

三、低溫運行的注意事項

 

（1）在低溫條件下，柴油粘度高、流動(dòng)性差，致使柴油霧化不良，著(zhù)火條件不好，柴油發(fā)電機工作不穩定，甚至供油出現中斷。為此，冬季應選用與環(huán)境溫度基本適應的柴油，例如：-35號、-20號、-10號等。

（2）在較低的溫度下，機油粘度增加，使曲軸轉動(dòng)阻力增大，在蓄電池電壓不變的情況下啟動(dòng)柴油發(fā)電機時(shí)，可以用增加電量的方法對柴油發(fā)電機進(jìn)行啟動(dòng)。因為柴油發(fā)電機在溫度很低的情況下啟動(dòng)磨損增大且各種阻力加大。在條件允許的情況下可以換冬季機油。

（3）當柴油發(fā)電機在環(huán)境溫度為-35℃左右時(shí)，柴油發(fā)電機啟動(dòng)后，如果向水散熱器內加注冷水，由于溫度太低，會(huì )使冷水進(jìn)入散熱器內即刻結冰，所以在環(huán)境溫度較低的地區，要向散熱器內加注與環(huán)境溫度相適應的防凍液以防機體和散熱器及水泵凍裂。

（4）在溫度較低的地區，蓄電池的電解液密度要根據溫度的變化，適當地提高電解液的密度，同時(shí)由于啟動(dòng)阻力大，電瓶放電電流增大。此時(shí)還要適當調整充電發(fā)電機的調節器，以增大充電電流。

（5）在冬季啟動(dòng)柴油發(fā)電機時(shí)最好向散熱器內加注熱水，決不允許采取用噴燈或明火給機油加熱的方法來(lái)減小機油的粘度或阻力。這樣做的后果會(huì )使機油變質(zhì)并在噴燒部位形成機油膠塊，并容易使機油殼墊片老化變質(zhì)。

 

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