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長(cháng)時(shí)間空載或低負載運轉柴油發(fā)電機的危害性

 

前言：康明斯發(fā)電機由于其良好的性能，在國內應用越來(lái)越廣泛。但如果用戶(hù)不按要求正確使用柴油發(fā)電機，特別是令柴油發(fā)電機長(cháng)時(shí)間地低速空載運轉，將嚴重影響柴油發(fā)電機的工作性能，甚至會(huì )大大縮短其使用壽命。柴油發(fā)電機組的負荷越小越有益，其實(shí)這是一個(gè)很?chē)乐氐恼`區，因為超過(guò)10分鐘的長(cháng)時(shí)間低怠速或空載會(huì )損壞發(fā)動(dòng)機，這是由于室溫度太低以致于燃油不能完全，從而引起在噴油器噴孔以及環(huán)周?chē)纬煞e炭并引起氣門(mén)粘連。如果發(fā)動(dòng)機冷卻液溫度低于60°C，未燃燒的燃油將會(huì )沖刷掉汽缸壁上的油，并使曲軸箱的油稀釋?zhuān)M(jìn)而影響潤滑油的品質(zhì)，并縮短發(fā)動(dòng)機壽命，因此應盡量縮短怠速時(shí)間以防止這種情況發(fā)生。

 

一、負荷率的影響與優(yōu)點(diǎn)

 

1、負荷率的影響

      柴油發(fā)電機負荷率是指柴油發(fā)電機運行時(shí)所承擔的負載與其額定負載之間的比例。在實(shí)際應用中，柴油發(fā)電機通常會(huì )在不同的負載下運行，而負荷率則直接影響著(zhù)發(fā)電機的效率、壽命以及運行成本等方面。因此，合理控制柴油發(fā)電機負荷率對于保障其正常運行和延長(cháng)使用壽命具有重要意義。

      一般來(lái)說(shuō)，柴油發(fā)電機的額定負載是指其設計時(shí)所能承受的最大負載，同時(shí)也是發(fā)電機最為高效的運行負載。在實(shí)際應用中，發(fā)電機的負荷率往往會(huì )隨著(zhù)實(shí)際負載的變化而發(fā)生變化。如果負荷率太低，會(huì )導致柴油發(fā)電機處于部分負載狀態(tài)下運行，從而降低其燃油效率，增加燃油消耗和運行成本。而負荷率過(guò)高，則可能導致發(fā)電機過(guò)載，從而損壞發(fā)電機或縮短其使用壽命。

      因此，合理控制柴油發(fā)電機的負荷率是非常重要的。一般來(lái)說(shuō)，通過(guò)監測負載變化、調節負載輸出和控制負載功率等方式可以有效控制發(fā)電機的負荷率，從而實(shí)現高效、穩定的運行。同時(shí)，也可以通過(guò)增加發(fā)電機容量、優(yōu)化配電系統以及采用智能化調節控制系統等手段提高發(fā)電機的負荷率，進(jìn)一步提升其運行效率和壽命。

      總之，柴油發(fā)電機負荷率是影響發(fā)電機運行效率和壽命的重要因素，合理控制負荷率可以有效提高發(fā)電機的性能和經(jīng)濟效益。因此，在實(shí)際操作中需要密切關(guān)注發(fā)電機的負荷率，并采取適當的措施來(lái)維護其正常運行。

2、負荷率的優(yōu)點(diǎn)

（1）提高發(fā)、供電設備的利用率。

      減少?lài)彝顿Y。負荷率提高了.高峰負荷會(huì )被壓下去，而低谷負荷會(huì )被抬高，這樣可以提高發(fā)、供電設備的利用率，減少為滿(mǎn)足短時(shí)間高峰負荷而必須增加的發(fā)、供電設備容量，可節約投資。

（2）有利于降低線(xiàn)路損耗。

      在日用電量不變的情況下，平穩的負荷和波動(dòng)的負荷所產(chǎn)生的線(xiàn)路損耗是不一樣的。在平均電流一樣的情況下，電流波動(dòng)大所產(chǎn)生的損耗也大。

（3）有利于機組的經(jīng)濟運行。

      由于提高了負荷率，使高峰低谷差減少，為臺理地安排發(fā)電機組的經(jīng)濟運行提供了合適的條件，可降低發(fā)電煤耗和發(fā)電成本，使水力發(fā)電在更為有利的水頭下運行，減少了棄水損失。

（4）提高了電阿的安全運行水平和供電質(zhì)量。

      在裝機容量不變的情況下，壓低了高峰負荷也就相當于增加了電力系統的備用容量，這樣可以減少或避免困發(fā)電負荷不足而造成的事故，并滿(mǎn)足了供用電的平衡，使電網(wǎng)的電壓和頻率穩定.提高了電網(wǎng)的供電質(zhì)量。

（5）減少了用戶(hù)的設備投資和電費開(kāi)支。

      負荷率的提高，減少了用戶(hù)線(xiàn)路和高峰負荷值，從而減小了電費開(kāi)支。

（6）改善了公共服務(wù)業(yè)的緊張情況。

       為了提高負荷率，采取了工廠(chǎng)輪休，錯開(kāi)上、下班時(shí)間等措施，改善了交通狀況，也使公共事業(yè)（如自來(lái)水，煤氣等）的供應情況得到改善。

 

圖1  柴油機負荷率與油耗率關(guān)系曲線(xiàn)圖

圖2  柴發(fā)負荷率與同時(shí)率關(guān)系曲線(xiàn)圖

 

二、空載或低負荷運行的后果

 

      發(fā)電機組的能力和要求因發(fā)電機而異，但有一些被廣泛接受的準則。大多數人同意發(fā)電機應以最大容量的30%的最小負載運行。這是絕對最小值，遠非理想-通常，負載為最大容量的60-75%被認為是可取的。應不惜一切代價(jià)避免空載運行，除了短時(shí)間診斷運行（例如檢查適當的怠速）。 康明斯柴油發(fā)電機低速空載運轉的危害性主要有以下幾點(diǎn)，希望引起廣大用戶(hù)注意，避免產(chǎn)生不必要的損失：

1、氣缸壓力低

      柴油發(fā)動(dòng)機的工作原理是將熱空氣壓縮到極端程度（遠遠超過(guò)汽油發(fā)動(dòng)機），因此當燃料進(jìn)入氣缸時(shí)，無(wú)需火花塞即可點(diǎn)燃。因此，高氣缸壓力是發(fā)動(dòng)機正常工作不可或缺的一部分。當發(fā)電機在低負載下運行時(shí)，氣缸壓力低會(huì )導致燃燒不良，從而降低發(fā)動(dòng)機的效率。燃燒不良會(huì )導致循環(huán)問(wèn)題——煤煙和未燃燒的燃料殘留物堵塞本已密封不良的活塞環(huán)，使低壓?jiǎn)?wèn)題更加嚴重。

2、低溫冒白煙

      在低負載下，發(fā)動(dòng)機冷卻并在不足以產(chǎn)生適當燃燒的溫度下運行。這也導致燃料僅部分燃燒。除了沉積物外，這還會(huì )導致大量廢氣排放。廢氣是在運行不良的柴油發(fā)動(dòng)機中常見(jiàn)的白煙——碳氫化合物排放量高的危險煙霧。

3、高油耗，補燃期長(cháng)

      低負荷運行會(huì )以多種方式對發(fā)動(dòng)機的機油分配系統造成嚴重破壞。由于燃燒不良而形成的硬碳沉積物會(huì )導致孔拋光，從而破壞油的珩磨痕跡（凹槽）。機油會(huì )燃燒，機油消耗量會(huì )增加。由于活塞環(huán)密封不良，未燃燒的燃料會(huì )污染潤滑油，冷凝水和殘留物也會(huì )污染潤滑油，從而導致破壞性的酸積聚。由于柴油發(fā)電機轉速低，噴油泵的噴油壓力相應較低，柴油霧化不良，同時(shí)燃燒室內氣流運動(dòng)減弱，柴油和空氣混合不均勻，在速燃和緩燃期中，尚有一些燃料及分解物未能與氧氣混合，不能及時(shí)燃燒而拖到膨脹過(guò)程中，隨著(zhù)氣體的擾動(dòng)才能與氧氣接觸而氧化燃燒。這時(shí)汽缸內氧氣已大大減少、廢氣增加、燃燒條件變壞使補燃期延長(cháng)。其后果是柴油發(fā)電機的零件熱負荷增加、排氣溫度高并使渦輪增壓器的工作條件進(jìn)一步惡化，從而影響柴油發(fā)電機的使用壽命。

4、造成漏油漏水

      柴油發(fā)電機低速空載運轉，將導致缸體溫度過(guò)低，柴油發(fā)電機各部位得不到應有的膨脹，克服不了冷機狀態(tài)時(shí)的間隙，柴油發(fā)電機就會(huì )出現漏油漏水的現象。

5、柴油燃燒不完全

      柴油發(fā)電機在空載或低負荷工況下運轉時(shí)，燃燒室溫度將大幅度降低，燃料的物理、化學(xué)準備條件相當差，著(zhù)火落后期長(cháng)，使柴油混合氣來(lái)不及完全燃燒就隨廢氣排出，從而出現排濃煙現象。同時(shí)，由于柴油不能完全燃燒，將產(chǎn)生積碳并堵塞噴油嘴的噴油孔，甚至還會(huì )出現卡住活塞環(huán)、粘住氣門(mén)等嚴重后果。柴油發(fā)電機潤滑不因為柴油發(fā)電機低速空載運轉，機油溫度壓力都較低，因此，機油不能起到很好的潤滑作用。同時(shí)，一些耒燃燒的柴油將沖刷汽缸壁上的潤滑油，引起曲軸箱中的潤滑油被稀釋并產(chǎn)生酸酯，使柴油發(fā)電機中的運動(dòng)零件得不到良好的潤滑，從而加速柴油發(fā)電機的磨損，縮短其使用壽命。

6、污染加劇

      因低溫未燃燒燃料而產(chǎn)生的白煙已經(jīng)提到過(guò)。然而，這并不是低負荷運行導致污染增加的唯一原因。漏油通過(guò)密封不良的活塞環(huán)進(jìn)入燃燒室被燃燒并產(chǎn)生明顯的藍煙，而黑煙是噴油器損壞的結果。低負載或無(wú)負載操作會(huì )導致許多其他問(wèn)題，包括每種情況或低負載或無(wú)負載的具體情況將決定每個(gè)問(wèn)題的嚴重性：

（1）曲軸箱中的壓力增加。

（2）渦輪增壓器過(guò)度磨損和漏油（如果存在）。

（3）碳沉積在許多表面，包括閥門(mén)、活塞和排氣歧管。

（4）發(fā)動(dòng)機排氣口液–從排氣歧管泄漏的黑色油性液體。

 

圖3  柴油發(fā)動(dòng)機氣缸做功示意圖

圖4  低負荷造成柴油機無(wú)法充分燃燒

 

三、空載或低負載運行的注意事項

 

（1）在某些時(shí)候，發(fā)電機無(wú)疑需要在低于最佳負載的情況下運行。如果它不是定期和長(cháng)時(shí)間發(fā)生，則不必對您的發(fā)電機造成任何損壞。

（2）空載操作不應超過(guò)20分鐘。低負荷運行后，發(fā)電機應在短時(shí)間內增加負荷運行，以提高溫度和壓力，一年一次，應該運行“負載”測試。

（3）非必要情況，康明斯發(fā)電機廠(chǎng)家皆不建議用空載或低負載運行方法長(cháng)期使用柴油發(fā)電機組。若確實(shí)有長(cháng)期低負載使用的需求，請購買(mǎi)一臺小型柴油發(fā)電機組備用，進(jìn)行負載切換使用。

 

總結：

      上述危害事件對發(fā)電機組具有累積影響。首先，用戶(hù)可能會(huì )觀(guān)察到無(wú)法解釋的功率損耗和間歇性性能不佳。這是由于運行效率低下以及部件磨損加速所致。很快，組件將開(kāi)始出現故障，導致計劃外維護和停機時(shí)間增加。為了延長(cháng)柴油發(fā)電機組的使用壽命，更好地發(fā)揮它的功能，我們應該注意正確的操作和維護，減少低負載/空載運行時(shí)間和最小負載單元不能低于額定功率的25%-30%。毫無(wú)疑問(wèn)，定期以低負載或空載運行發(fā)電機將最終導致發(fā)電機完全故障。因此，正確運行和維護柴油發(fā)電機可以確保您永遠不會(huì )斷電，無(wú)論電網(wǎng)是否有電力供應，既可提供不間斷電源，又可保護敏感設備免受電涌和波動(dòng)的影響。

 

 

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