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故障檢修與技術維護 |
柴油發電機組冷卻系統過熱和過冷運行的影響 |
摘要：柴油發電機冷卻系統技術狀態的惡化，會直接影響柴油發電機的正常運轉。技術狀態惡化主要表現在冷卻系統內結水垢使容積變小，水的循環阻力加大，同時水垢導熱能力變差，以致水箱散熱效果下降，機溫偏高，加速散熱器水垢的形成。康明斯公司在本文中，介紹了柴油發電機冷卻系統的主要數據、過冷（溫度低）和過熱（溫度高）運行的影響以及維護保養措施。
一、冷卻系統的主要數據
1、風扇護風罩
柴油發電機散熱用的風扇包括護風罩、電機和風葉組件等組成，其中風葉組件包括風葉和輪轂，如圖1所示。風葉連接在輪轂的周圍，而電機通過安裝圈固定在護風罩中，電機轉軸的端部則與輪轂同軸連接。電機驅使輪轂帶著風葉轉動，可向柴油發電機送風，促進柴油發電機散熱。
（1）護風罩與風扇葉尖的徑向間隙應盡可能小，以保證風扇冷卻效率。當采用分開式護風罩時，風扇與護風罩無相對運行，其徑向間隙應不超過風扇直徑的1.5%，或者5 mm~10 mm;當采用整體式護風罩時，風扇與護風罩有相對運動，其徑向間隙也不應超過風扇直徑的2.5%，或者15 mm~20mm。
（2）風扇伸入護風罩的軸向位置，與進氣效率有很大關系，對于吸風式風扇，風扇葉片的投影寬度應伸入護風罩內2/3為宜。
（3）在安裝護風罩時必須注意，護風罩與散熱器之間不得有縫隙，應采用橡膠或泡沫塑料墊加以密封，以保證冷卻效率不降低。
2、空氣中冷系統
（1）中冷器位置如圖2所示，中冷器的額定質量流量一般按柴油發電機標定工況進氣流量的1.1倍來確定；在額定流量下中冷器的壓力降應不超過12.8kPa。
（2）中冷器應具有足夠的散熱面積，中冷器的出口溫度相對于環境溫度的溫升，一般不允許超過30°C；C.中冷器和水箱散熱器不能互相遮擋芯部。
（3）中冷器和聯結管路的清潔度非常重要，整個中冷系統所有零件所含雜質的總和不得超過90mg，且雜質顆粒最大不得超過1.6um。
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圖1 柴油發電機散熱器護風圈及風扇輪轂 |
圖2 康明斯柴油機中冷器位置圖 |
二、冷卻系統不良運行
冷卻水溫不適時會造成柴油發電機低溫運轉或過熱；水質不良將引起水垢、腐蝕及氣蝕；冷卻水內漏、水質不良均會引起故障。
1、過冷運轉
柴油發電機在水溫低于65℃下運行叫做冷運轉。柴油發電機未曾充分運轉使水溫達到肯定程度就會開頭工作，或者當節溫器開啟溫度過低時，冷卻水過早進入大循環，都會引起過冷運轉。當汽缸壁溫度從80℃降至50℃時，缸套的磨損增加約5倍。而在汽缸壁溫度達到80~85℃時，磨損量明顯降低。水溫過低，柴油在燃燒室溫升較慢，滯燃期長，燃燒過程惡化，柴油發電機運轉不良。低溫運轉的主要緣由是節溫器失效，結構如圖3所示。檢查方法如下∶
（1）檢查冷卻水的溫升速度。觀看儀表板水溫表，如水溫升得很慢則說明節溫器工作不正常。
（2）檢查散熱器水溫，把溫度計的傳感器插入水箱，測量上水室與水溫表讀數（發運機水套溫度）并作較水溫升到68~72℃以前，柴油發電機啟動不久，散熱器的水溫就和水套的水溫一同上升，表明節溫器不良。
（3）拆檢節溫器，確認故障。將節溫器放在熱水中，檢查節溫器閥門開啟和完全開啟的溫度是否符合修理手冊的規定，步驟如圖4所示。節溫器失效應準時更換，否則會縮短柴油發電機的使用壽命。
2、過熱運轉
為使柴油發電機處于熱平衡狀態，要用冷卻水把20%~30%的熱量帶走，使冷卻水套中的水溫保持在80~90℃。柴油發電機水溫超過95℃運行叫做過熱運轉。
（1）水溫過高的運行作業中，應留意水溫表和變矩器油溫表讀數。發覺柴油發電機過熱運轉應停止作業，讓柴油發電機轉速降到中速（1000~1100r/min）。切勿在過熱時直接加冷卻水。溫度高達400~500℃的缸蓋在急劇降溫時簡單發生熱裂。熱機停車前應讓柴油發電機盒速幾分鐘，以防止高溫的活塞和其它零件的油膜結膠與焦化。
（2）過熱運轉時易引起的故障有∶
○ 充氣系數下降，混合氣燃燒不正常，引起敲缸、爆燃，功率下降。
○ 缸蓋、氣門、缸套、活塞、活塞環等受熱零件熱應力增大，常產生熱裂。
○ 破壞滑動協作的正常間隙，稀釋油膜，造成活塞拉缸。
○ 燒壞缸套的防水膠圈。
○ 機油早期劣化變質，造成潤滑不良，簡單燒瓦。
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圖3 蠟式節溫器結構圖 |
圖4 節溫器良好性檢查方法 |
三、冷卻系統的維護與注意事項
1、冷卻系統使用注意事項（如圖5）
（1）應經常檢查水箱內水量是否夠，不足時應予以添加。切勿向因缺水而過熱的水箱中猛加大量冷水，否則會因驟冷，機體收縮不勻而引起缸蓋、缸體產生裂紋。
（2）冬季氣溫低，冷卻水易結冰，如果車輛停在戶外或冷庫，柴油機工作結束后，要把水箱和缸體中的水放凈，以防缸蓋、缸體等結冰凍裂。嚴冬時，不應在停機后立即放水，應待水溫降到40℃后再放水，防止冷空氣進入機體，造成機體驟然收縮而破裂。也可加防凍液以省去放水的麻煩，且有利于保護冷卻系統。
（3）工作中應經常保持適宜的水溫（85℃～95℃）。定期檢查和調整風扇皮帶緊度。皮帶過松會使皮帶打滑而引起風扇轉速變慢，使冷卻系統散熱不良而機體溫度過高，皮帶也易磨損，如果皮帶過緊，會使軸承受力過度而加速磨損。此外，還應按保養要求潤滑風扇和水泵的軸承。
（4）在長期使用中，散熱器芯管和水套的壁上會形成水垢，水垢的導熱性能極差，影響水的冷卻，需定期加以清除。
2、檢查冷卻液
（1）在清洗冷卻系統時，如果柴油發電機是熱的狀態，不要直接打開散熱器蓋，以防熱水噴出燙傷。待柴油發電機冷卻后，再用手套或抹布裹著打開散熱器蓋（如圖6所示），如果散熱器內還有殘余壓力，打開時會聽到排氣的聲音，應注意防護。
（2）如果冷卻液不足，應補充開水到溢出為止，盡量避免加生水。如果冷卻液變得污濁或充滿水垢，應將冷卻液全部放掉，并清洗冷卻系統。
3、清洗冷卻系統
（1）簡單清洗
洗滌時，應放凈舊冷卻液，將柴油發電機冷卻系統加滿清潔水，起動柴油發電機運轉5min后放出，放出的水若比較污濁，應重復上述步驟直至水清為止。
（2）徹底清洗
當柴油發電機散熱性能不好、柴油發電機冷卻系統水垢過多時，可使用專用的散熱器清洗劑進行清洗。
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圖5 冷卻系統使用注意事項 |
圖6 柴油機散熱水箱打開方法 |
總結：
為了避免柴油發電機冷卻系統故障帶來的損害，我們需要定期檢查和維護冷卻系統。保持水泵、散熱器、恒溫器、冷卻液以及風扇的正常工作狀態，定期更換老化的部件，可以有效地防止和解決冷卻系統故障。只有確保冷卻系統的正常運行，才能讓我們的發電機組更加安全和可靠。
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