高原柴油发电机温度危害、容量折损及处置办法

当环境温度太低时（特指环境温度低于-10℃），燃料的黏度增大，当温度从40℃到-10℃时，柴油的黏度将增强36％，相对密度将提高3％，燃料的蒸发和雾化能力较差，喷入气缸内未能及时蒸发的燃料附着在燃烧室表面，危害了后续燃油的蒸发，引起可燃混合气体品质恶化。燃烧不良致使柴油发电机输出功率下降，而废气浓度上升，尾气排放恶化。另外，润滑油在低温时黏度增大，润滑效果减轻，各运动部件摩擦阻力变大，造成起动时阻力力矩增大。另外，过于频繁地冷起动柴油发电机，会减小柴油发电机的使用年限。

      极端过热环境是指环境温度超过40℃，在发热环境下，空气密度减轻，充气系数低，柴油发电机燃烧时氧气量减轻，燃烧效率减轻，柴油发电机的动力性、经济性及可靠性都会下降。同时，发电机冷却装置的散热温差小，散热能力差，冷却效果下降，发电机容易过热，高温使润滑油黏度下降，润滑效果变差，严重时会危害发电机组的正常运行，高水温和高机油温度可能致使拉缸，甚至使发电机损坏。

      充气效率是衡量发电机性能和进气流程的重要指标。它定义为每缸每循环实际吸入汽缸的新鲜空气品质与标准状态下充满气缸作业容积的理论空气品质的比值。气温越高，空气密度越小，发电机的实际进气量减少，造成发电机功率不足。在一些带防音罩壳的发电机组，其通气要素更差一些。由于发电机发热，发电机罩壳内温度更高，发电机吸入发热空气造成实际进气量的减少对发电机组的出力影响更为明显。

      大气温度高，燃油的温度升高，进入气缸的混合气温度也高，发电机整个作业循环的温度升高，高温环境散热器的散热效率又低，使发电机处于高温状态。另外，过热的发电机易造成可燃混合气体的早燃，这种异常的燃烧，更加剧了发电机的发热现象，同时燃油的过热回油使油箱燃油温度不断升高，吸入气缸的燃油温度再升高，更进一步加热进气温度，形成恶性循环。

     发电机的润滑油在发热、高压下工作，使润滑油的抗氧化稳定性变差，导致润滑油变质。另外，因为润滑油温度高，黏度下降，使润滑油变稀，油性变差，滑油压力减轻，危害润滑效果，加快了运动部件的磨耗。同时，金属零件由于高温热膨胀较大，零件之间正常配合间隙变小，这些都会加载机件的磨耗，严重危害发电机的使用寿命。

      温度高，电瓶电化学反应加快，电解液蒸发快，极板多发坏，同时易发生过充电状况，严重影响蓄电池的使用年限。

     高温环境使发电机绕组温度升高，冷却效果不好，绕组温升超过额定允许温升将对绕组绝缘造成破坏，加快发电机的老化。

      为使康明斯发电机组在发热环境条件下能正常工作，必须保持机房良好的通气要素。良好的机房通风系统必须保证有足够的空气流入和流出，并可在机房内实现自由循环。因此，机房内应有足够大的空间，确保气温保持均衡空气顺畅的流通。在无特殊安装条件限制时，通风装置通常应采用直进直出型。并绝对预防发电机组排放的热空气通过进风口再次进入机房。

      进风口应位于灰尘浓度小和周围无异物的合理位置，当要素许可时，应采用靠近发电机组控制系统侧的斜上部进风步骤，并加设百叶窗和金属防护网帘，以防范异物进入，确保正常的空气对流。为避免热空气回流，发电机组进风口应尽可能远离排风口，空气在机房内直流，进风口应加以保护以预防雨水及其他异物进入。

      对于闭式循环水冷却型柴油发电机组，进风口净面积应大于发电机组散热器芯高效面积的2倍，如进风口面积太小，实际进风量太少而引起缸体温度太高，影响发电机组的正常使用、减轻发电机组的容量输出、缩短维护周期及降低使用寿命。

      当排风口装配有百叶窗及金属防护网帘时，应确保排风口净面积较小不低于散热器芯有效面积的1.4倍，排风口的中心位置应尽可能与发电机组散热器芯的中心位置一致，排风口的宽高比也尽可能与散热器芯的宽高比相同。为防范热空气回流及机械振动向外传递，应在散热器与排风口之间加装弹性减振喇叭形导风槽。

      装有罩壳的低噪声发电机组，外形如图1所示，内部结构如图2所示。因为整体结构比较紧凑，进排风条件比机房装配的发电机组要差。在进行整体规划时要对机箱的进排风口有效面积、进排风量和风速进行计算，优先满足发电机组进排风量的需要，如果进排风口面积不能满足进排风量的要求，需采取增加轴流风机强制进排风的方案，然后再考虑降噪的要求。

      水冷发电机的水箱散热器一般按环境温度40℃配置。在极端高温环境，必须增大水箱散热器的散热量，可选配50℃或55℃散热水箱。由于散热量增大，水箱风扇消耗的功率也相应增大，使发电机的输出功率减少，这一点在进行发电机组温度折损时必须加以考虑。

      装有涡轮增压器的发电机，通常都会考虑增加中冷器对增压后的空气进行冷却，以增加汽缸进气量。

      在发烫环境，可采取增加燃油冷却器和润滑油冷却器的步骤，来增加发电机组的散热效果。目前已有四合一冷却液箱产品，集成了机体散热、涡轮增压器中冷、燃油冷却和润滑油冷却4个作用，提升了发电机组在过热环境的冷却效果。

      同时，机房内要对排气管、波纹减震节、消声器等过热部件进行隔热包扎。对装有罩壳的低噪声发电机组，除了机箱内对排烟管、波纹减震节进行隔热包扎以外，消声器装在水箱散热器前面或外置装在机箱外，以利于散热。起动电瓶装配在进风通道温度较低的地方。

       当环境条件与标准规定不同时，发电机组功率应进行修正见第1章相关内容，同时因为布置的不同，各品牌柴油发电机和发电机的输出容量的修正参数也不一致；同一品牌，不一样规格、不同调速机构，其修正的参数也有区别。通常要以原柴油发电机生产工厂的修正数据为准。通常可按照环境温度超过40℃时，每升高5℃，输出功率下降3％～4％来进行容量损失的计算，但要注意的是，有些公司的发电机组标称功率是基于环境温度20℃时的输出功率。图3和图4分为柴油发电机组在高原下后备功率、常用容量的修正曲线  康明斯发电机组高原后备输出无力曲线  柴油发电机组高原常用功率无劲曲线HZ）

      低温环境对康明斯发电机组的危害详细是起动困难。康明斯发电机组顺利起动的*因素有：首先，燃油与空气在汽缸内要形成一定数量的可燃混合气体，其次气缸内的混合气体要达到可燃点，最后着火温度要保持足够长的时间。这三个要素缺一不可，然而在低温因素下，受很多条件的危害，导致起动要素不满足，柴油发电机难以启动成功。低温要素对柴油发电机起动的影响具体表现在以下几个方面：

（2）起动阻力增大，冷机起动时，润滑油黏度大，流动性能变差，主轴与轴瓦等摩擦机件之间的润滑不好，摩擦阻力增大，使启动阻力力矩增大。

（3）蓄电池功率下降，电瓶容量会随着环境温度的降低而下降。研讨表明，普通铅酸电瓶在-40℃时，电解液黏度比0℃增加了3～4倍，电阻率与常温相比增加7倍，容量只有原来的1/5。此外，电瓶的充电能力也会随着气温的减轻而下降。在正常情况下，剩余电量为50％的蓄电池经过6h的充电，可达到额定容量，而在-10℃时，同样放电的电瓶，只能充电到60％的额定容量。

      辅助加热方法是康明斯发电机组冷起动的较常载程序，分为进气预热、火焰预热、水套加热器、燃油加热器和机油加热器等。

      在进气歧管内安装进气预热装备以提升进气温度，可采用PTC陶瓷加热器对进气进行预热。PTC陶瓷加热器（外形组成如图5所示）具有热效率高、电功耗低、构成紧凑、自动控温、发烫低、不易氧化和使用年限长等优势。发电机组在-40℃的低温环境也能启动成功。

      火焰预热起动装备一般由电子监控系统、电磁阀、温度探头、火焰预热塞及油管和导线等几部分构造，系统如图6所示。作业程序是：先将电热塞加热到850～950℃，然后接通起动电机，电磁阀自动打开油路，通过油管向电热塞供油，最后进行火焰预热起动。

      在冷却系统中，装配水套加热器以提升防锈水温度，水套加热器能把加热到45～50℃的防冻液循环到发电机的机体水套，使发电机处于暖机状态。

      在极寒地区，起动电池采用卷绕式蓄电池，这种电瓶采用螺旋卷绕技术，板栅合金也由全新的铅合金取代了平板电瓶的铅钙合金，其极板之间的间隙极小，酸是固体酸，并能被玻璃纤维网所吸附，组成紧密，在低温下，没有液态酸可冰冻，因此电流输出下降较少。起动电流是普通蓄电池的3倍；起动时间较快为0.6s，具有平稳的高输出电压、更高的能量密度。使用年限通常为普通平板电瓶的1.5倍以上。

      在电控机构的电喷箱加装防潮加热器，以改良电控系统的低温因素。 

      根据以上所述，深圳发电机出租公司得知当在高原地区操作时，由于空气稀薄不能象在海平面高度那样燃烧那么多的燃料而损失一些容量，对于自然进气的发电机，通常海拔每升高 300m 容量损失约 3％~4%左右。因此，在高原工作时，康明斯发电机组必须购买常用功率的，不能选后备容量的柴油发电机，否则有可能达不到自身装置启动时所需的容量，从而造成损失。另外，由于高原康明斯发电机组使用地的特殊性，要经常更换它的空气滤清器，机油滤芯和柴油滤清器，以保证发电机组的较大输出功率。