操作使用與維護(hù)保養(yǎng)

弗列加冷卻液對(duì)康明斯柴油發(fā)電機(jī)組的好處

 

摘要：目前，現(xiàn)代柴油發(fā)電機(jī)普遍采用防凍冷卻液代替自然水作為冷卻介質(zhì)。由于一些用戶和修理人員對(duì)防凍液的相關(guān)知識(shí)了解不深，同時(shí)不合格防凍液大量充斥市場(chǎng)，在使用防凍液過程中引起很多問題。弗列加冷卻液屬于康明斯公司旗下獨(dú)立品牌的產(chǎn)品，其具有保護(hù)柴油機(jī)冷卻系統(tǒng)免遭銹蝕和腐蝕，能有效抑制水垢形成，防止水箱過熱，減少冷卻液蒸發(fā)，為水泵節(jié)溫器及其它部件提供潤滑作用。可對(duì)水箱提供長期的全面保護(hù)，可與各種符合標(biāo)準(zhǔn)的優(yōu)質(zhì)冷卻液及冷卻液混合使用，更可避免由于使用劣質(zhì)冷卻液對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)造成的損害。

 

一、對(duì)冷卻介質(zhì)的要求

 

      根據(jù)《發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液》GB 29743-1：2022標(biāo)準(zhǔn)，國家對(duì)防冷卻液的品質(zhì)要求更加嚴(yán)格，從而有效提高冷卻液的質(zhì)量與穩(wěn)定性，無疑為廣大用戶提供更加安全可靠的保護(hù)的同時(shí)越來越多的不符合規(guī)定的冷卻液將被市場(chǎng)所淘汰。其中，“冷卻液原液”一詞的使用一直是模糊的，不少人認(rèn)為是濃縮液經(jīng)過稀釋成為冷卻液，則被成為“原液”。而新國標(biāo)將“冷卻液原液”定義為直接從產(chǎn)品原包裝中取出的發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液。

1、盡量進(jìn)行滅菌、抗垢處理

      由于康明斯發(fā)電機(jī)組的冷卻水是在75~90℃高溫中作冷卻介質(zhì)，故而對(duì)水質(zhì)要求較高。與其他機(jī)械和設(shè)備冷卻水相比，發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水除了要滿足不腐蝕、不結(jié)垢的要求外，還必須有良好的電氣絕緣性能。需要注意的是，由于柴油發(fā)電機(jī)中所需的冷卻水量較少，并且是高純度，不易結(jié)垢的軟質(zhì)水，因此通常不需要進(jìn)行滅菌及抗垢處理。但如果冷卻水的水質(zhì)不夠好，在不進(jìn)行滅菌、抗垢處理的情況下，經(jīng)過一段時(shí)間的使用很可能出現(xiàn)水垢沉積，造成堵塞，因此用戶要謹(jǐn)慎選擇冷卻水。冷卻水水質(zhì)要求如表1所列。

2、冷卻水有一定降溫效果

      康明斯柴油發(fā)電機(jī)的冷卻水的溫度應(yīng)在75～90℃之間，因此，對(duì)于閉式循環(huán)水冷卻系統(tǒng)來說，冷卻水溫度最高不能超過95℃。

3、盡量使用專用冷卻液

     康明斯發(fā)電機(jī)組廠家對(duì)冷卻液的使用有嚴(yán)格要求，規(guī)定使用長效防凍防銹液或防凍冷卻液。如果長期使用造成水分散失或其他原因引起冷卻液泄漏，則要求添加蒸餾水或清潔的軟水（開水、雨水、雪水），軟水應(yīng)呈堿性，其ph值應(yīng)為8.5～10.5。

4、避免使用帶礦物質(zhì)的硬水

      不能用未經(jīng)處理的硬水，如河水、井水、泉水或自來水代替，因?yàn)檫@些硬水在高溫作用下，礦物質(zhì)會(huì)從水中沉析出產(chǎn)生水垢，堵塞水套和散熱器管芯，影響冷卻水循環(huán)，降低冷卻強(qiáng)度，造成柴油發(fā)電機(jī)過熱。

表1    對(duì)柴油發(fā)電機(jī)的水質(zhì)要求

 

二、冷卻液的組成及其作用

 

      冷卻液主要由防凍劑、緩蝕劑、消泡劑、著色劑、防霉劑、緩沖劑等組成。要求冷卻液具有較低的冰點(diǎn)，較高的沸點(diǎn)，較好的金屬防腐性、防氣蝕性和防結(jié)垢性，不污染環(huán)境或?qū)Νh(huán)境污染小，外觀色澤透明、無機(jī)械雜質(zhì)、無毒或低毒、藥效持久、貯存期長、可在冷卻系統(tǒng)內(nèi)連續(xù)工作2～3年而不變質(zhì)等方面的綜合性能。

1、乙二醇

      按不同的質(zhì)量比例將乙二醇與水混合，能夠得到不同冰點(diǎn)值的混合液，即得到不同冰點(diǎn)值的冷卻液，如表2所示。

表2   防東液中乙二醇濃度與冰點(diǎn)的關(guān)系

      從表2中可以看出，乙二醇水型冷卻液的冰點(diǎn)值同乙二醇質(zhì)量份數(shù)不成線性關(guān)系。濃度在59％以下時(shí)，水溶液中乙二醇濃度升高冰點(diǎn)降低，但濃度超過59％后，隨著乙二醇濃度的升高，其冰點(diǎn)呈上升趨勢(shì)，當(dāng)濃度達(dá)到100％時(shí)，其冰點(diǎn)上升至-13℃。

 

發(fā)動(dòng)機(jī)乙二醇冷卻液β-PH曲線圖

發(fā)動(dòng)機(jī)乙二醇冷卻液PH滴定曲線圖

 

      由圖1、圖2可知， 50%乙二醇水溶液經(jīng)過稀釋后，初始pH值在6.0以上，理論上可以通過滴定得到儲(chǔ)備堿度，顯然此時(shí)的儲(chǔ)備堿度沒有實(shí)際意義。由pH滴定曲線繪制得到的“β-pH曲線”表示50%乙二醇水溶液緩沖能力隨pH值變化的情況，β越大，緩沖能力越強(qiáng)，pH值變化越小。當(dāng)pH>3時(shí)，β≈0，此時(shí)50%乙二醇水溶液基本沒有緩沖能力，pH值快速下降；當(dāng)pH<3時(shí)，由于前期H+積累，試驗(yàn)液中H+濃度較大，鹽酸提供的H+對(duì)試驗(yàn)液的pH值影響變小，β值快速增大，pH值變化緩慢，盡管此時(shí)β隨pH值減小而快速上升，但不能體現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液抵抗酸化的緩沖能力。

      綜上所述，50%乙二醇水溶液沒有緩沖能力，儲(chǔ)備堿度沒有實(shí)際意義；β-pH曲線可以直觀表現(xiàn)50%乙二醇水溶液在酸化過程中緩沖能力變化情況，間接說明pH值變化的快慢程度；發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液酸化后能夠達(dá)到的最小pH值為2～3。

2、緩蝕劑（防銹劑）

      發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)使用了銅、鋁、鑄鐵、鋼、焊錫等金屬。乙二醇冷卻液在長期工作中會(huì)引起冷卻系統(tǒng)的材質(zhì)腐蝕，腐蝕介質(zhì)是水和乙二醇。在冷卻液中添加緩蝕劑，能有效地阻止冷卻系統(tǒng)產(chǎn)生銹蝕。常見的緩蝕劑分為以下4類:

（1）無機(jī)化合物緩蝕劑。

      它包括偏硅酸鹽、磷酸鹽、鎢酸鹽、硼酸鹽、亞硝酸鹽和鉬酸鹽、苯甲酸鹽等。作為無機(jī)化合物緩蝕劑，可使金屬表面形成一層致密的鈍化膜。例如：加入0.05%～0.03%的偏硅酸鈉可防止鋁制件的腐蝕。

（2）有機(jī)化合物緩蝕劑。

      常用的有三乙醇胺、苯并三氮唑、巰基苯并噻唑、有機(jī)磷酸鹽等，如僅添加0.1%～0.5%的苯并三氮唑即可防止銅制構(gòu)件的腐蝕。

（3）復(fù)合配方緩蝕劑。

      不同成分的金屬構(gòu)件需用不同的緩蝕劑，如：亞硝酸鈉對(duì)鋼、鑄鐵的緩蝕效果好，但會(huì)腐蝕焊料；三乙醇胺、磷酸鹽、有機(jī)磷酸鹽雖對(duì)黑色金屬緩蝕效果好，但會(huì)腐蝕黃銅、紫銅等；硅酸鹽是鋁金屬的優(yōu)良緩蝕劑，但極易水解，形成大量絮狀沉淀。這些單品種緩蝕劑雖成本較低，但難以滿足冷卻液諸多方面的性能要求。所以一般采用具有協(xié)同作用的多種緩蝕物質(zhì)的復(fù)合配方，緩蝕劑總加入量為冷卻液原液的0.5%～5%。

（4）環(huán)保型配方緩蝕劑。

      完全采用有機(jī)型配方，成份中不含無機(jī)鹽，能在金屬表面形成一層致密而穩(wěn)定的保護(hù)膜。采用環(huán)保型配方緩蝕劑制成的冷卻液同時(shí)具有易生物降解、低毒的特點(diǎn)，對(duì)環(huán)境無害的化學(xué)品，不會(huì)對(duì)水體及土壤生態(tài)造成破壞，具有通用性好，能適合不同金屬材質(zhì)的發(fā)動(dòng)機(jī)，可長年貯存，穩(wěn)定性好。

3、消泡劑

      發(fā)動(dòng)機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，會(huì)不可避免地發(fā)生振動(dòng)，使空氣滲入冷卻液而產(chǎn)生泡沫。這不利于熱的傳遞。溶于冷卻液中的空氣對(duì)乙二醇有氧化作用，在使用中不希望有泡沫產(chǎn)生，因此必須加入適量的消泡劑。消泡劑可以使用硅酮、醇類和失水甘油醚等。比較好的消泡劑為烷基非離子型表面活性劑。消泡劑的濃度只要0.001%～0.1%就能達(dá)到理想的消泡效果。

4、著色劑

      在冷卻液中加入無毒的水溶性著色劑，與一般的冷卻水區(qū)別，便于觀察冷卻系統(tǒng)中的冷卻液是否泄漏;同時(shí)具有指示劑的作用，監(jiān)視冷卻液的酸堿度變化。常用溴甲藍(lán)、酚紅、甲基紅等原料使冷卻液呈現(xiàn)一定指示色，如果顏色超過指示范圍，則表明冷卻液呈酸性而失去防銹作用。著色劑的濃度（質(zhì)量）一般在0.01%～0.05%。

5、防霉劑

      冷卻液在工作狀態(tài)下由于溫度較高，微生物難以繁殖，但在貯存過程中可能引起微生物滋長，使冷卻液發(fā)霉變質(zhì)。因此，需要加入微量的殺菌防霉劑，以保證冷卻液在2～3年貯存期內(nèi)不霉變。常用的防霉劑有氯化鋅、糖酸、苯甲酸鈉，其中苯甲酸鈉的防霉效果比較理想。

6、緩沖劑（PH調(diào)節(jié)劑)

      冷卻液中所加的緩蝕劑在中性介質(zhì)中效果較好。但是冷卻液在工作過程中，介質(zhì)會(huì)酸化，PH值會(huì)下降，使緩蝕劑效果降低，因此冷卻液中需要添加緩沖劑，使冷卻液的PH值穩(wěn)定在7.5～11之間。常用的PH調(diào)節(jié)劑有硼酸鹽、磷酸鹽和有機(jī)胺類。

      冷卻液防凍劑的種類很多，像無機(jī)物中的氯化鈣（CaCl2）、有機(jī)物中的甲醇（CH3OH）、乙醇（C2H5OH，俗名酒精）、乙二醇（C2H4（OH）2，俗名甜醇）、丙三醇（C3H5（OH）3，俗名甘油）、潤滑油以及我們?nèi)粘Ｉ钪谐Ｒ姷纳疤恰⒎涿鄣龋伎勺鳛榉纼鲆旱哪敢海诩尤脒m量純凈軟水（不含或少量含有鈣、鎂離子的水，如蒸餾水、未受污染的雨水、雪水等，其水質(zhì)的總硬度成分濃度在0-30ppm之間）后，即可成為一般意義上的防凍液。其保護(hù)功能如圖3所示，化學(xué)分子結(jié)構(gòu)如圖4所示。

 

圖3  防凍冷卻液的保護(hù)功能

圖4  防凍冷卻液成分分解圖

 

三、冷卻液選購和使用注意事項(xiàng)

 

      冷卻液的選擇是事關(guān)康明斯發(fā)電機(jī)組“心臟”健康的頭等大事，那么消費(fèi)者在選擇使用冷卻液時(shí)，應(yīng)該注意哪些問題呢？

1、冰點(diǎn)越低越好的誤區(qū)

      冷卻液的基本指標(biāo)是冰點(diǎn)與沸點(diǎn)。在秋冬時(shí)節(jié)應(yīng)選擇使用低冰點(diǎn)的冷卻液，冰點(diǎn)越低，冷卻液的抗凍性能越強(qiáng)。通常情況下，所選用冷卻液的冰點(diǎn)應(yīng)低于當(dāng)?shù)刈畹蜌鉁?0℃以上，以備天氣突變。若無法判定冰點(diǎn)數(shù)值，可以使用專用檢測(cè)工具，如圖5所示。

2、質(zhì)量鑒別的重要性

      目前市面上冷卻液種類眾多，質(zhì)量難免魚龍混雜，一般小調(diào)和廠生產(chǎn)的冷卻液只對(duì)冷卻液的冰點(diǎn)測(cè)定后即投放市場(chǎng)，這些沒有經(jīng)過正規(guī)檢驗(yàn)的產(chǎn)品往往具有較強(qiáng)的腐蝕性，對(duì)康明斯發(fā)電機(jī)組的冷卻系統(tǒng)造成損害，有些冷卻液還會(huì)將水箱腐蝕穿孔后流入發(fā)動(dòng)機(jī)，造成大的事故。因此，建議用戶選擇正規(guī)品牌的冷卻液，鑒別真假防凍液方法如下：

（1）價(jià)格：

      就目前的價(jià)格來看，在5/kg元以下，基本就不會(huì)是真貨了。

（2）聞味

      有各種刺鼻難聞氣味的一定是假貨，真貨沒有太大的氣味。

（3）手感：

      不潤滑、易揮發(fā)的（注意：嚴(yán)禁用嘴嘗！防凍液的添加劑中含有致癌物）是加了低沸點(diǎn)醇類的易開鍋假防凍液；包裝桶口有白色固體出現(xiàn)的，用手提起較重，手感很澀，沒有很特別氣味的，為工業(yè)鹽或鹵水加工的假防凍液。

（4）濁度：

      無論何種顏色的產(chǎn)品，都要保持一定的透明度，渾濁的產(chǎn)品不是好的產(chǎn)品。

3、冷卻液牌號(hào)

      乙二醇型冷卻液根據(jù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，按其冰點(diǎn)不同分為-25，-30、-35、-40、-45、-50六個(gè)牌號(hào)。應(yīng)根據(jù)用戶所在地當(dāng)時(shí)的最低氣溫來選擇牌號(hào)，如圖6所示。如果氣溫有巨大變化，應(yīng)及時(shí)更換其他牌號(hào)冷卻液。

4、使用冷卻液注意事項(xiàng)

（1）盡量使用同一品牌的冷卻液。不同品牌的冷卻液生產(chǎn)配方會(huì)有所差異，如果混合使用，多種添加劑之間很可能會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，造成添加劑失效。

（2）冷卻液的有效期多為兩年（個(gè)別產(chǎn)品會(huì)長一些），添加時(shí)應(yīng)確認(rèn)該產(chǎn)品在有效期內(nèi)。

（3）必須定期更換，一般為兩年更換一次，常用機(jī)型應(yīng)該更換得勤一些。更換時(shí)應(yīng)放凈舊液，將冷卻系統(tǒng)清洗干凈后，再換上新液。

（4）避免對(duì)水使用。傳統(tǒng)的無機(jī)型冷卻液不可以對(duì)水使用，那樣會(huì)生成沉淀，嚴(yán)重影響冷卻液的正常功能。有機(jī)型冷卻液則可以對(duì)水使用，但水不能對(duì)得太多。

 

圖5  冷卻液冰點(diǎn)檢測(cè)工具

圖6  防凍冷卻液根據(jù)地區(qū)平均溫度選型

 

總結(jié)：

       大多數(shù)用戶認(rèn)為防凍冷卻液應(yīng)使用在冬季，其它季節(jié)則可使用自來水，其實(shí)這是一種誤解。我們都知道硬水中含有大量的堿性物質(zhì)，經(jīng)加熱分離后就變成了水垢，附著在散熱器內(nèi)部的金屬表面，如果不能對(duì)其定期進(jìn)行清理，厚厚的水垢就會(huì)嚴(yán)重地影響散熱系統(tǒng)的功能，導(dǎo)致開鍋、缺水，甚至粘缸、燒瓦。所以我們應(yīng)在更換防凍液之前首先將水箱中的水垢及銹點(diǎn)清理干凈。

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