高原柴油发电机温度影响、容量折损及处置步骤

当环境温度较低时（特指环境温度低于-10℃），燃料的黏度增大，当温度从40℃到-10℃时，柴油的黏度将提升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，导致可燃混合气体质量恶化。燃烧不好导致柴油发电机输出动力不足，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，造成启动时阻力力矩增大。另外，过于频繁地冷启动柴油发电机，会减少柴油发电机的使用时限。

      极端高温环境是指环境温度超过40℃，在高温环境下，空气密度减小，充气系数低，柴油发电机燃烧时氧气量减小，燃烧效率减少，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，发电机容易发热，过热使润滑油黏度下降，润滑效果变差，严重时会影响发电机组的正常运行，高水温和高机油温度可能导致拉缸，甚至使发电机损坏。

      充气效率是衡量发电机性能和进气程序的重要指标。它定义为每缸每循环实际吸入汽缸的新鲜空气质量与标准状态下充满气缸工作容积的理论空气质量的比值。气温越高，空气密度越小，发电机的实际进气量减少，造成发电机输出无力。在一些带防音罩壳的发电机组，其通风要素更差一些。由于发电机发热，发电机罩壳内温度更高，发电机吸入高温空气造成实际进气量的减轻对发电机组的出力危害更为明显康明斯柴油发电机组。

      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，过热环境散热器的散热效率又低，使发电机处于发烫状态。另外，高温的发电机易造成可燃混合气体的早燃，这种不正常的燃烧，更加剧了发电机的发热现状，同时燃油的发热回油使油箱燃油温度不断升高，吸入汽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烫、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，由于润滑油温度高，黏度下降，使润滑油变稀，油性变差，滑油压力减轻，影响润滑效果，加快了运动部件的磨损。同时，金属零件由于过热热膨胀较大，零件之间正常配合间隙变小，这些都会加载机件的损伤，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，极板易损坏，同时易产生过充电情形，严重影响蓄电池的使用寿命。

     高温环境使发电机绕组温度升高，冷却效果不佳，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过热环境要素下能正常作业，必须保持机房良好的通气因素。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。在无特殊装配因素限制时，通气系统通常应采用直进直出型。并绝对防范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，当因素许可时，应采用靠近发电机组控制器侧的斜上部进风方法，并加设百叶窗和金属防护网帘，以防止异物进入，确保正常的空气对流。为防止热空气回流，发电机组进风口应尽可能远离排风口，空气在机房内直流大型康明斯发电机厂家，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机体温度过高，危害发电机组的正常操作、降低发电机组的容量输出、缩短保养周期及减小使用年限。

      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。为预防热空气回流及机械震动向外传递，应在散热器与排风口之间加装弹性减振喇叭形导风槽。

      装有罩壳的低噪音发电机组，外形如图1所示，内部构成如图2所示。由于整体组成比较紧凑，进排风因素比机房装配的发电机组要差。在进行整体布置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，如果进排风口面积无法满足进排风量的要求，需采取增加轴流风机强制进排风的策略，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℃水箱散热器。由于散热量增大康明斯发电机，水箱风扇消耗的功率也相应增大，使发电机的输出容量降低，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，以增加气缸进气量。

      在发烫环境，可采取增加燃油冷却器和润滑油冷却器的对策，来增加发电机组的散热效果。目前已有四合一冷却水箱产品，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个用途，提升了发电机组在发热环境的冷却效果。

      同时，机房内要对排烟管、波纹减震节、消声器等发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。启动蓄电池装配在进风通道温度偏低的地方。

       当环境因素与标准规定不一样时，发电机组功率应进行修正见第1章相关内容，同时由于规划的不一样，各品牌柴油发电机和发电机的输出功率的修正参数也不一致；同一品牌，不同类型、不一样调速装置，其修正的参数也有差别。通常要以原柴油发电机生产代理商的修正数据为准。通常可按照环境温度超过40℃时，每升高5℃，输出供电不足3％～4％来进行容量损失的计算，但要注意的是，有些销售中心的发电机组标称功率是基于环境温度20℃时的输出容量。图3和图4分为康明斯发电机组在高原下后备功率、常用容量的修正曲线  柴油发电机组高原备用动力下降曲线  柴油发电机组高原主用动力不佳曲线HZ）

      低温环境对康明斯发电机组的危害主要是无法着车。柴油发电机组顺利启动的*要素有：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，其次汽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，然而在低温条件下，受很多因素的影响，致使起动条件不满足，柴油发电机难以起动成功。低温条件对柴油发电机起动的危害主要表现在以下几个方面：

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

（3）电瓶容量下降，蓄电池容量会随着环境温度的减小而下降。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，蓄电池的充电能力也会随着气温的减少而下降。在正常情形下，剩余电量为50％的电瓶经过6h的充电，可达到额定功率，而在-10℃时，同样放电的电瓶，只能充电到60％的额定功率。

      辅助加热措施是柴油发电机组冷启动的较主用措施，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系统以提升进气温度，可采用PTC陶瓷加热器对进气进行预热。PTC陶瓷加热器（外形构造如图5所示）具有热效率高、电功耗低、构成紧凑、自动控温、高温低、不易氧化和使用时限长等长处。发电机组在-40℃的低温环境也能起动成功。

      火焰预热启动装置一般由电子监控系统、电磁阀、温度传感器、火焰预热塞及油管和导线等几部分组成，装置如图6所示。作业过程是：先将电热塞加热到850～950℃，然后接通启动电机，电磁阀自动打开油路，通过油管向电热塞供油，最后进行火焰预热启动。

      在冷却系统中，安装水套加热器以提升冷却水温度，水套加热器能把加热到45～50℃的防锈水循环到发电机的缸体水套，使发电机处于暖机状态。

      在极寒地区，启动电池采用卷绕式电瓶，这种蓄电池采用螺旋卷绕技术，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，构造紧密，在低温下，没有液态酸可冰冻，因此电流输出下降较少。启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。使用时限一般为普通平板蓄电池的1.5倍以上。

      在电控装置的电控箱加装防潮加热器，以改良电喷装置的低温要素。 

      根据以上所述，康明斯得知当在高原地区使用时，因为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，一般海拔每升高 300m 容量损失约 3％~4%左右。因此，在高原作业时，康明斯发电机组必须选型常载容量的，无法选备用功率的柴油发电机，否则有可能达不到自身设备启动时所需的功率，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，要经常替换它的空气滤清器，机油滤清器和柴油过滤器，以保证发电机组的较大输出容量。