新聞主題	柴油發電機自然和強制循環冷卻系統的區別

柴油發電機運轉時氣缸內的燃燒溫度達到1800℃到2000℃，瞬時溫度高達3000℃，與高溫燃氣相互接觸的零件（如缸蓋，活塞，氣缸，氣閥，噴油器等）受到強烈的加熱，如不加以適當的冷卻，發動機會過熱，充氣系數下降，燃燒不正常，發生早燃和爆燃現象，與高溫接觸零件過熱，導致材料機械性能降低，和產生嚴重的熱應力，導致變形和裂紋。另外溫度過高會使得機油變質，燒損和結焦失去潤滑性能，破壞潤滑油膜，零件的摩擦和磨損加劇，從而導致發動機的動力性，可靠性，經濟性，耐久性，全面惡化。

一、設置冷卻系統的意義

 

發動機是發電機組的動力源，它將燃料燃燒所釋放出的熱能裝化成為驅動發電機而產生電能，其工作可靠性在很大程度上決定著發電機組有效而可靠的工作，而影響柴油發電機工作可靠性和耐久性的重要因素之一就是熱負荷，如果柴油發電機零部件受溫度過高超出材料的受熱極限，將直接導致柴油發電機零件受到損壞。因此，柴油發電機受熱部件的適度冷卻是極其重要的。

 

 

良好的冷卻系統不僅能保證發動機正常工作，而且能夠提高發動機的使用壽命，減少受熱零部件的熱損耗，這也減少了維修和更換受熱部件的費用，間接的降低了發電機組的維修成本，而良好的冷卻系統也提高了發電機組的發電質量。

 

如果系統的冷卻能力過強，機油被燃油稀釋（即因缸壁過冷，可燃混合氣體在缸壁冷凝并聚集，沖刷缸筒上的潤滑油膜，未蒸發的燃油經缸壁流到油底殼，稀釋機油），同時惡化混合氣體形成及燃燒，增加機油粘度和摩擦效率，造成零件間的磨損加劇，摩擦損失增加，柴油發電機工作粗暴，另外通過冷卻系統帶走的熱量是燃油燃燒的熱量，一般約占燃燒熱量的20%-30%，這是一種損失，如果冷卻過強，散熱損失增加，會降低發動機的經濟性。

 

因此發動機過冷或者過熱（即發動機冷卻能力過強或者過弱）都會對發動機的動力性，經濟性，工作可靠性帶來不利的影響。因此設計良好的冷卻系統，能夠保證發動機始終處于最適宜的溫度下工作，已獲得較高的發動機經濟性能，動力性能，工作可靠性指標等。

 

冷卻系統的功用就是使發動機在各種工況下都保持在適當的溫度范圍內，冷卻系統既要防止發動機過熱，又要防止冬季發動機過冷，在冷態下的發動機啟動之后，冷卻系統還要保證發動機迅速升溫，盡快達到正常的工作溫度。

二、冷卻方式

柴油發電機水冷卻方式是用水作為冷卻介質，將柴油發電機受熱零件的熱量傳遞出去。這種冷卻方式具有冷卻比較均勻、可使柴油發電機穩定在最有利的水溫下工作、運轉時噪聲小等優點，所以目前絕大多數柴油發電機采用的是水冷式冷卻系統。根據冷卻水在柴油發電機中進行循環的方法不同，可分為自然循環冷卻和強制循環冷卻兩類。

1、自然循環冷卻

自然循環冷卻是利用水的密度隨溫度變化的特性，以產生自然對流，使冷卻水在冷卻系統中循環流動。其優點是結構簡單，維護方便；缺點是水循環緩慢，冷卻不均勻，柴油發電機下部水溫低，上部水溫高，局部地方由于冷卻水循環強度不夠而可能產生過熱現象。并且自然循環冷卻系統要求水箱容量較大，故只在小型柴油發電機上采用。自然循環冷卻可分為蒸發式、冷凝器式和熱流式三種。

（1）蒸發式水冷系統利用水的蒸發帶走柴 油機的熱量，雖然結構簡單，但耗水量大。

（2）冷凝式是指冷卻水蒸發后收集到冷凝器里面重新凝結成水，回注入水箱，循環利用冷卻水。

（3）對流式散熱器的室內溫度更均勻、人體感覺舒適而且對流散熱器表面溫度接近人體體溫，避免了可能發生的接觸性燙傷。

2、強制循環冷卻

強制循環冷卻是利用水泵使水在柴油發電機中循環流動。強制循環冷卻系統可分為開式和閉式兩種。在開式強制循環冷卻系統中，冷卻介質直接與大氣相通，冷卻系統內的蒸汽壓力總保持為外界大氣壓，其消耗水量比較多。而在閉式強制循環冷卻系統中，水箱蓋上安裝了一個空氣一蒸汽閥，冷卻介質與外界大氣不直接相通，水在密閉系統內循環，冷卻系統的蒸汽壓力稍高于大氣壓力，水的沸點可以提高到100℃以上。其優點是可提高柴油發電機的進、出水口水溫，使冷卻水溫差小，能穩定柴油發電機工作溫度和提高其經濟性；與此同時，還能提高散熱器的平均溫度，從而縮小散熱面積，減少水的消耗量，并可縮短機油預熱時間。其缺點是冷卻系統零部件的耐壓要求較高。這種冷卻方式目前應用最為廣泛。

柴油發電機的汽缸體和汽缸蓋中都鑄造有水套。冷卻液經水泵加壓后，經分水管進入機體水套內，冷卻液在流動的同時吸收汽缸壁的熱量并使自身的溫度升高，然后流入汽缸蓋水套，在此吸熱升溫后經節溫器及散熱器進水管進人散熱器中。與此同時，由于風扇的旋轉抽吸，氣從散熱器芯吹過，流經散熱器芯的冷卻液熱量不斷地散發到大氣中去，使水溫降低。冷卻的水流到散熱器底部后，又經水泵加壓后再一次流入缸體水套中，如此不斷地循環，柴油發電機就不斷地得到冷卻。當水溫高于節溫器的開啟溫度時，回水進人散熱水箱進行冷卻，完成水循環，這種循環通常稱為大循環；當水溫低于節溫器開啟溫度時，回水便直接流入水泵進行循環，這種循環通常稱為小循環。

柴油發電機轉速升高，水泵和風扇的轉速也隨之升高，則冷卻液的循環加快，扇風量加大，散熱能力就增強。為了使多缸機前后各缸冷卻均勻，一般柴油發電機在缸體水套中設置有分水管或鑄出配水室。分水管是一根金屬管，沿縱向開有若干個出水孔，離水泵愈遠處，出水孔愈大，這樣就可以使前后各缸的冷卻強度相近，整機冷卻均勻。

 

強制自循環冷卻系統結構圖

 

3、其他配置

（1）水冷系統還設置有水溫傳感器和水溫表。水溫傳感器一般安裝在汽缸蓋出水管處，將出水管處的水溫傳給水溫表。操作人員可借助水溫表隨時了解冷卻系統的工作情況。

（2）為了防止和減輕冷卻水中的雜質對發動機的腐蝕作用，如康明斯N855型柴油發電機在冷卻系統中還設有防腐裝置。在防腐裝置的外殼中裝有用鎂板夾緊著包有離子交換樹脂的零件。其作用是由金屬鎂作為化學反應的金屬離子的來源，當冷卻水流經防腐裝置的內腔時，水中的碳酸根離子便和金屬離子形成碳酸鎂而沉淀，在該裝置中被濾去，從而減小了冷卻水對發動機水套及冷卻系統各部件的腐蝕。

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