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性能特點(diǎn)和作用說明 |
柴油發(fā)電機(jī)冷卻介質(zhì)的組成和節(jié)溫器的布置圖 |
冷卻系統(tǒng)的功用是使柴油發(fā)電機(jī)在所有的工況下都保持在適當(dāng)?shù)臏囟确秶鷥?nèi)。冷卻系統(tǒng)要防止柴油發(fā)電機(jī)過熱，也要防止冬季柴油發(fā)電機(jī)過冷。在冷態(tài)下的柴油發(fā)電機(jī)啟動(dòng)之后，冷卻系統(tǒng)還要保證柴油發(fā)電機(jī)迅速升溫，盡快達(dá)到正常的工作溫度。康明斯柴油發(fā)電機(jī)在部分載荷的情況下其冷卻液的溫度大約為105 ℃，在高速及高載荷的情況下冷卻液溫度保持在90 ℃左右。
一、水溫的影響
1、柴油發(fā)電機(jī)過熱的影響
（1）潤(rùn)滑油因?yàn)楦邷囟冑|(zhì)，柴油發(fā)電機(jī)零件之間 無法保持正常的油膜；
（2）受熱零件由于膨脹過大而破壞正常的間隙；
（3）高溫促使金屬材料的力學(xué)性能下降，以致承受不了正常的負(fù)載；
2、柴油發(fā)電機(jī)過熱的影響
（1）缸壁溫度過低導(dǎo)致燃油蒸發(fā)不良， 燃燒品質(zhì)變壞；
（2）潤(rùn)滑油粘度加大，無法形成良好的潤(rùn)滑油膜，磨擦損失加大；
（3）由于溫度低而增加氣缸的腐蝕磨損；
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發(fā)動(dòng)機(jī)水冷系統(tǒng) |
二、冷卻介質(zhì)的組成
根據(jù)冷卻介質(zhì)的不同可以將冷卻系統(tǒng)分為水冷系統(tǒng)和風(fēng)冷系統(tǒng)，大型柴油發(fā)電機(jī)大都采用水冷系統(tǒng)，用以傳遞熱量的介質(zhì)為冷卻液。冷卻液是水與防凍劑的混合物，其中冷卻液用水最好是軟水，最常見的防凍劑是乙二醇，冷卻液中水與乙二醇的比例不同，其冰點(diǎn)也不同，如下表所示。另外，防凍劑也有防止冷卻液過早沸騰的附加作用，且其中含有防銹劑和泡沫抑制劑。GEN3柴油發(fā)電機(jī)的冷卻液為50%的水和50%冷卻液的混合，按照下表其冰點(diǎn)為-35.5 ℃，常壓下的沸點(diǎn)為108 ℃左右。
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冷卻液的冰點(diǎn)與乙二醇質(zhì)量分?jǐn)?shù)的關(guān)系
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冷卻液的冰點(diǎn)
℃
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乙二醇的質(zhì)量分?jǐn)?shù)
%
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水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)
%
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密度
(kg/m3)
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-10
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26.4
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73.6
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1.034
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-20
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36.2
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63.8
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1.0506
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-30
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45.6
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54.4
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1.0627
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-40
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52.3
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47.7
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1.0713
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-50
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58
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42
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1.078
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-60
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63.1
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36.9
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1.0833
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三、節(jié)溫器的布置形式
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節(jié)溫器模型圖 |
1、節(jié)溫器布置在出水口處：
當(dāng)冷卻液溫度較低時(shí)，節(jié)溫器大循環(huán)關(guān)閉，冷卻液經(jīng)過小循環(huán)流經(jīng)水泵入口，柴油發(fā)電機(jī)迅速暖機(jī)。當(dāng)冷卻液溫度達(dá)到石蠟融化溫度時(shí)，節(jié)溫器主閥門開啟，高溫冷卻液流入散熱器，散熱器中的低溫冷卻液經(jīng)由水泵直接泵入機(jī)體內(nèi)部，低溫冷卻液再次對(duì)柴油發(fā)電機(jī)冷卻。根據(jù)冷卻液溫度的不同，節(jié)溫器主閥門升程不同，從而控制流經(jīng)散熱器大循環(huán)的冷卻液流量，調(diào)節(jié)柴油發(fā)電機(jī)的冷卻液溫度。節(jié)溫器動(dòng)態(tài)控制這個(gè)過程中，如果散熱器的冷卻液溫度很低，而且冷卻液容量很大，那么這個(gè)動(dòng)態(tài)控制時(shí)間會(huì)比較長(zhǎng)，冷卻液溫度處于一定范圍內(nèi)波動(dòng)。
節(jié)溫器的這種布置方式，對(duì)冷卻液溫度感應(yīng)敏感，調(diào)節(jié)迅速，但是如果發(fā)電機(jī)組柴油發(fā)電機(jī)在低溫地帶運(yùn)行，環(huán)境溫度較低，發(fā)電機(jī)組工況變化復(fù)雜，將會(huì)導(dǎo)致冷卻液溫度波動(dòng)較大，調(diào)節(jié)周期較長(zhǎng)，溫度的波動(dòng)會(huì)使柴油發(fā)電機(jī)冷卻液帶走更多的熱量，造成一定的能量損耗，從而導(dǎo)致油耗升高。柴油發(fā)電機(jī)冷卻液溫度的波動(dòng)情況可以通過節(jié)溫器動(dòng)態(tài)平衡時(shí)間來確定。由圖3可以看出，在初始進(jìn)水溫度32℃下，柴油發(fā)電機(jī)暖機(jī)過程約為200s，冷卻液溫度波動(dòng)約10℃。
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節(jié)溫器布置圖（出水口處） |
節(jié)溫器布置圖（進(jìn)水口處） |
2、節(jié)溫器布置在進(jìn)水口處：
當(dāng)柴油發(fā)電機(jī)內(nèi)循環(huán)的冷卻液溫度達(dá)到石蠟融化溫度時(shí)，節(jié)溫器主閥門開啟，散熱器中的低溫冷卻液經(jīng)節(jié)溫器后再由水泵泵入機(jī)體內(nèi)部，高溫冷卻液經(jīng)出水管流入散熱器，進(jìn)行大循環(huán)。當(dāng)柴油發(fā)電機(jī)本體內(nèi)冷卻液溫度達(dá)到節(jié)溫器開啟溫度時(shí)，節(jié)溫器主閥門打開，一定量低溫冷卻液流經(jīng)節(jié)溫器，經(jīng)過柴油發(fā)電機(jī)加熱，進(jìn)入大循環(huán)散熱器中，散熱器另一端內(nèi)的低溫冷卻液進(jìn)入節(jié)溫器，柴油發(fā)電機(jī)溫度下降，節(jié)溫器探測(cè)到柴油發(fā)電機(jī)溫度的降低，將主閥門關(guān)閉，這樣完成第一次開起和關(guān)閉。在節(jié)溫器的這種控制過程中，只有很少的一部分低溫冷卻液進(jìn)入機(jī)體，冷卻液溫度控制比較迅速，波動(dòng)較小。
節(jié)溫器布置在進(jìn)水管口的工作形式可以減小柴油發(fā)電機(jī)內(nèi)冷卻液的溫度波動(dòng)，作為調(diào)節(jié)溫度的裝置，節(jié)溫器在進(jìn)水口的布置更有利于對(duì)柴油發(fā)電機(jī)內(nèi)冷卻液的精確控制，每次進(jìn)入機(jī)體內(nèi)的低溫冷卻液的流量相對(duì)來說比較少，可以降低柴油發(fā)電機(jī)機(jī)體內(nèi)冷熱沖擊的程度，但此種布置形式使節(jié)溫器波動(dòng)頻繁，控制延遲。在初始進(jìn)水溫度34℃下，柴油發(fā)電機(jī)暖機(jī)過程約為125s，冷卻液溫度波動(dòng)約6℃，暖機(jī)過程相對(duì)節(jié)溫器布置在出水口位置快，冷卻液溫度控制比較精確，波動(dòng)較小。
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