新聞主題	柴油發電機組低溫條件下的使用常識

 

 

一、低溫條件下的使用常識

 

1、在低溫條件下將會出現不完全燃燒，使未燃燒的焦油和碳的沉積物聚積在氣門導管和氣門上，并最終導致氣門粘滯。

2、在較低的環境溫度下，如果輻射和對流的熱損失未受到阻止，柴油發電機將不能消耗足量的燃油來保持冷卻液溫度及燃燒溫度。建議對系統提供足夠的支持，避免使柴油發電機長時間怠速運轉。

3、無論如何建議，操作人員都很難避免柴油發電機長時間怠速運轉，如果操作人員堅持長期怠速運轉，建議將柴油發電機怠速轉速維持在一定水平，足以將冷卻液溫度保持在 60°C 以上。

4、在-18°C 的溫度下，柴油發電機低怠速轉速需要高于 1200 rpm。對于這種類型的作業，必須采用完全接通/斷開型風扇及防寒前護罩。節溫器、節溫器密封和除氣系統不得使冷卻液通過散熱器芯泄漏（當節溫器處于閉合位置）。

 

二、低溫下啟動系統的使用

 

1、蓄電池和導線

蓄電池是起動柴油發電機的常規能源。隨著蓄電池溫度下降，蓄電池產生電力更少，恢復電力更慢。伴隨著蓄電池電力損失的問題，柴油發電機拖動負載會在環境溫度降低時增大。

對于特定的柴油發電機系列，柴油發電機廠家通常建議蓄電池和電氣系統能在-18°C 時提供足夠的起動能力。為了在較低的環境溫度下良好運轉，需要對蓄電池加熱，使其恢復原有的拖動能力，或增加蓄電池的數量。蓄電池電量不足會導致拖動轉速偏低。拖動轉速在拖動周期內繼續降低，可能會逐漸降至柴油發電機無法起動的水平。

蓄電池加熱能夠通過以下途徑實現，如來自加熱器的熱的新鮮空氣，來自柴油發電機冷卻系統熱的排氣和熱的液體。

起動馬達電路的導線直徑、長度和連接決定了蓄電池自由地向起動馬達傳輸電力的能力。直徑偏小的導線電阻增大，導線和接頭松動或腐蝕可能會在蓄電池的電力到達起動馬達之前就大量被消耗，最多時超過 50%損失。

柴油發電機起動轉速在 100 到 150 rpm 之間時起動馬達的起動效率最高，在更低的轉速下，效率下降，電流升高。如果允許起動馬達停轉，柴油發電機將不能起動，電能會 100% 地轉換為熱能，燒毀起動馬達和導線。如果拖動轉速持續偏低，則需要提供更多的能量（蓄電池蓄電量）、更高的起動馬達扭矩或降低拖動負載。

 

蓄電池放電內阻示意圖

 

備注：

Cold Cranking Amps (CCA) 冷起動電流定義見 SAE J537。－18℃時，蓄電池在短時間內能輸出的的最大電流值。

串聯蓄電池組：總 CCA 不增加

并聯蓄電池組：總 CCA＝單個 CCA X 電池數

 

2、蓄電池使用注意事項：

（1）經常保持蓄電池清潔干燥，要保持通氣孔的通暢。安裝極柱連線時需要涂凡士林，以免接頭氧化嚴重，導致線路接觸不良，電路工作不穩定。當極柱或夾頭出現氧化物時應將其擦凈，涂上少許黃油以免腐蝕。

（2）向蓄電池充電時，電壓不要過低或過高，一般 12V 充電標準電壓為（13.5~14.5）V 范圍內；24V 充電標準電壓為（28~29.9）V 范圍內。

（3）電解液液面高度應高出無極板（10~15）mm，液面過低應及時補充蒸餾水不要補充電解液，無蒸餾水可用雨水或雪水代用，不要用河水和自來水。

（4）不要連續使用起動機，每次使用不超過 5 秒，兩次起動間隔至少 20~25 秒。嚴冬蓄電池放電程度不得超過 25%，夏天不得超過 50%。

（5）加足電解液的蓄電池不得長期在充電不足的情況下放置，要定期充電，否則報廢。

 

3、起動馬達

起動馬達驅動功率必須大于柴油發電機本身和附件的負載總和。

 

三、低溫下燃油使用標準

 

（1）請務必添加中國石油或中國石化銷售的正規燃油。

（2）在國家公布柴油標準中規定：0 號的柴油其冷濾點為 4℃（柴油能通過濾網的最低溫度），其凝點是不高于 0℃（柴油凝結的溫度）；-10 號的柴油其冷凝點為不高于-10℃，其冷濾點為-5℃；-20 號的柴油其冷凝點為不高于-20℃，其冷濾點為-14℃。無論是哪種標號的柴油，隨著氣溫的不斷降低，都是先經過冷濾點再經過冷凝點。

（3）同汽油一樣，柴油也有不同的標號，不同的是汽油標號由辛烷值確定，而劃分柴油標號的依據則是柴油的凝固點。例如 0 號柴油的凝固點為 0℃，因而選用不同標號的柴油應主要根據使用時的氣溫決定。目前，國內應用的柴油按凝固點分為 6 個標號：5 號柴油、0 號柴油、-10 號柴油、-20 號柴油、-35 號柴油和-50 號柴油。由于結蠟的溫度要比凝固點高 6℃-7℃，所以一般 5 號柴油適合于氣溫在 8℃以上時使用；0 號柴油適用于氣溫在 8℃至 4℃時使用；-10 號柴油適用于氣溫在 4℃至-5℃時使用；-20 號柴油適用于氣溫在-5℃至-14℃時使用。-35＃柴油適用于氣溫在-14℃至-29℃時使用；-50＃柴油適用于氣溫在－29℃至-44℃或者低于該溫度時使用。

（4）柴油的自由流動取決于它的溫度、傾點和濁點。低溫環境下燃油增稠的現象稱為蠟化。形成蠟的溫度隨燃油基料不同而不同。如果柴油發電機工作溫度低于燃油濁點，隨燃油流動的蠟狀物晶體將會堵塞濾網、濾清器或堵塞燃油管的銳彎處、接頭等。傾點抑制劑只能減小燃油中蠟狀物晶體的尺寸，不能改變形成蠟狀物晶體的溫度。唯一已知的防止燃油中形成蠟狀物晶體的方法是使用低濁點的燃油或將燃油溫度保持在濁點以上。這可通過使用燃油加熱器解決，柴油發電機處于運轉或非運轉條件均能適用。

傾點：是指油品在規定的試驗條件下，被冷卻的試樣能夠流動的最低溫度；凝點指油品在規定的試驗條件下，被冷卻的試樣油面不再移動時的最高溫度，都以℃表示。傾點是反映油品低溫流動性的好壞的參數之一，傾點越低，油品的低溫流動性越好。

濁點：油類、清漆等液體樣品在標準狀態下冷卻至開始出現混濁的溫度為其濁點。混濁是由于水分或固體從樣品中析出。燃料油、潤滑油等的濁點越低，則其所含的水分或固體石蠟越少。

（5）采用燃油加熱器時，選用的規格必須將燃油溫度保持在濁點以上，但低于導致燃油潤滑質量下降的溫度點。如為指定柴油發電機選擇燃油加熱器或濾清器，在燃油泵進口處測量到的其對燃油系統帶來的阻力不得超過 100 mm Hg。

 

四、低溫下機油使用標準

 

在冷起動時，機油的兩種物理特性即粘度和傾點對于柴油發電機潤滑很重要。粘度是最重要的。機油必須能夠從容器中自由傾倒出來，并且必須能夠在柴油發電機內自由循環流動。盡管曲軸箱中的機油固化后可以起動柴油發電機，但是起動時會使柴油發電機因缺乏潤滑而產生破壞性停機。寒冷氣候工作機油具有足夠低的傾點，在需要的最低溫度下仍保持液態。

 

機油粘度是影響柴油發電機起動能力的最重要因素之一。如果粘度過高，柴油發電機的起動性能阻力過大，使其難以達到適宜的起動轉速。粘度過低，不能有效地建立潤滑油膜而加劇機件磨損。一般新柴油發電機應選擇粘度較小的潤滑油，磨損嚴重的柴油發電機應選擇粘度較大的潤

滑油；如果使用的機油傾點或粘度不正確，必須在起動柴油發電機之前加熱柴油發電機機油。加熱機油會使其粘度下降，從而增加潤滑能力，降低起動過程中的摩擦力。所有濾清器必須位于柴油發電機室的受限區域內，從而使柴油發電機熱量得到利用，防止機油出現凝膠。

 

康明斯柴油發電機推薦根據氣溫選用如下規格的多級機油：

推薦的 SAE 機油粘度等級與環境溫度

 

備注：

市場中現有的機油按 SAE（美國汽車工程師學會）法分類，單級機油：冬季用油有 6 種，夏季用油有 4 種，

多級機油：冬夏通用油有 16 種。

W 代表冬季是 Winter(冬天)的縮寫，

（1）冬季用油牌號分別為：

0W、5W、10W、15W、20W、25W，W 前的數字越小，低溫粘度越小低溫流動性越好，適用的最低氣溫越低；

（2）夏季用油牌號分別為：

20、30、40、50，數字越大其粘度越大，適用的最高氣溫越高；

（3）冬夏通用油牌號分別為：

5W-20、5W-30、5W-40、5W-50、10W-20、10W-30、10W-40、10W-50、15W-20、15W-30、15W-40、15W-50、20W-20、20W-30、20W-40、20W-50，代表冬用部分的數字越小，代表夏季部分的數字越大，適用的氣溫范圍越大。

 

機油粘度示意圖

 

五、低溫下進氣系統的使用

 

對發電機組進行防寒準備時，必須對進氣系統的兩個方面加以考慮，即空氣密度和溫度。

（1）空氣密度

當環境溫度降低時，空氣密度增加。對于渦輪增壓柴油發電機最終會導致最大氣缸壓力升高。缸壓升高會出現以下各種問題：

○ 缸體破裂 

○ 氣缸墊漏氣

○ 曲軸軸承負荷過大

○ 在采用液力柴油發電機制動時，凸輪軸斷裂

○ 缸蓋螺栓松脫或斷裂

○ 活塞環破裂

○ 活塞破裂

（2）空氣溫度

進氣溫度和燃燒溫度之間有直接的關系。對于柴油柴油發電機，進氣溫度低的一個最終結果就是降低了燃燒溫度。當燃燒溫度降低時，較低一端的柴油不會燃燒。這些未燃燒的重端燃油將在氣門導管和氣門桿上聚集形成類似焦油的清漆物質，使其在開啟位置卡死。氣門開啟，活塞動作時，會發生損壞。進氣溫度低還會產生爆震（非受控燃燒）和活塞燒蝕。

在低于 0°C 時，建議從柴油發電機保溫罩內進氣，這樣就能向進氣室提供暖氣，降低發動機熱損耗。如果空氣濾清器沒有位于柴油發電機保溫罩內，則所用的管路 必須布置在柴油發電機和空氣濾清器進口處之間。柴油發電機艙需要提供足夠的密封。只有側壁不總能起到滿意效果。如果散熱器罩周圍及柴油發電機下部有開口，則這些區域必須密封。取決于環境溫度和柴油發電機艙尺寸，可加熱柴油發電機艙內部空氣來維持燃燒溫度。在這些條件下中冷式柴油發電機工作性能好，因為通常將熱空氣冷卻到冷卻液溫度水平的冷卻器濾芯會使低溫進氣加熱到冷卻液溫度。提供溫度控制接通/斷開型風扇使柴油發電機艙內的幅射熱量和對流熱量不會被氣流耗散，有極大好處。

鑒于此，康明斯建議在-12℃以下環境溫度中工作的柴油發電機，必須在簽訂技術協議時選裝進氣預熱器，其作用是將進入進氣歧管的冷空氣先加熱至適當溫度后再進入汽缸燃燒。

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六、低溫下冷卻系統的使用

 

（1） 冷卻液

柴油柴油發電機內的冷卻液主要是作為傳熱媒介使用，在寒冷和嚴寒氣候下也容易發生冷凝。

當氣溫在-32°C 以上時，使用 50% 的乙二醇防凍劑和 50% 的純凈水，絕對不允許直接加自來水或水池里的水，防止將柴油發電機缸體，缸蓋等凍裂。當氣溫在-32 至 -54°C 時，使用約 60%乙二醇與 40%水的溶液即可使冷卻液獲得最低的冷凝溫度。混合溶液將會在-50°C 左右半凍結。

當氣溫在 -1°到 10°C 之間或者更低時，建議加熱冷卻液或使用乙醚起動輔助裝置獲得成功起動。在低于 -23°C 的氣候條件下工作時，建議同時采用冷卻液加熱器和乙醚起動輔助裝置。

市場上有三種基本的冷卻液加熱器。選擇的加熱器必須能夠在任何溫度下將冷卻液溫度保持在最低 50°C。

♦ 浸入式加熱器

♦ 箱式加熱器

♦ 燃油燃燒式冷卻液加熱器

 

七、冬季寒冷天氣的維護保養

 

按溫度范圍分 3 個區間：

● 0 至-23°C 時的防寒措施

○ 保持油箱加滿以減少濕氣凝結。

○ 每天排放沉積物。

○ 遵守潤滑油更換時間表，這對保持機油清潔是必要的。

○ 每天一次，檢查預熱器線圈和電氣系統。

○ 每周一次，檢查寒冷天氣支持系統。

● -23°C 至-32°C 時的防寒措施

○ 保持油箱加滿以減少濕氣凝結。

○ 每天排放沉積物。

○ 遵守機油更換時間表，這對保持機油清潔是必要的。每兩個小時檢查一次油位。

○ 每天一次，檢查預熱器線圈和電氣系統。

○ 每周一次，檢查寒冷天氣支持系統。

○ 每周一次，檢查溫度控制、節溫器和百葉窗。

● -32 至-54°C 時的防寒措施

○ 保持油箱加滿以減少濕氣凝結。

○ 每天排放沉積物。

○ 遵守機油更換時間表，這對保持機油清潔是必要的。每兩個小時檢查一次油位。

○ 每天一次，檢查預熱器線圈和電氣系統。

○ 每周一次，檢查寒冷天氣支持系統。

○ 每周一次，檢查溫度控制、節溫器、防寒前罩、空間加熱器起動馬達和起動馬達電氣系統。

 

八、低溫起動困難故障

 

1、起動困難的原因

柴油機的起動性能，不僅決定于其本身的技術狀況，還受外界氣溫的影響。冬季低溫下起動更困難的主要原因是：

（1）冬季氣候寒冷，環境溫度低，機油粘度增大，各運動機件阻力增加，使起動機轉速降低。

（2）蓄電池容量隨溫度下降而減少，使起動機轉速更加降低。

 

（3）由于起動機轉速降低，壓縮空氣滲漏增多，氣缸壁散熱量增大，致使壓縮終了時的空氣溫度和壓力大為降低，使柴油著火的延遲期增長，嚴重時甚至不能燃燒。

 

（4）  低溫下的柴油粘度增大， 使噴射速度降低，加上空氣在壓縮終了時的旋流速度、空氣溫度和壓力低，致使噴入氣缸的柴油霧化質量差，難以與空氣迅速形成良好的可燃氣體和及時著火燃燒， 甚至不能著火， 致使起動困難。

 

2、順利起動應該具備的條件

（1）要有足夠的起動轉速。一般要求直噴式柴油機的起動轉速為100-125rpm以上

（2）氣缸的密封性要好。這可使起動時漏氣量減少，保證壓縮終了時氣體有足夠的燃燒溫度和壓力。

（3）要求柴油機的相對運轉部件之間的配合間隙適當，且潤滑良好。

（4）蓄電池要有足夠的起動電容量，且起動電路的技術狀況正常。

（5）起動油量要符合規定，噴射質量良好，且噴油提前角要符合要求。

（6）使用的燃料符合要求。

 

3、冬季解決起動困難的原則和措施

（1）選擇合適牌號的機油和柴油。

（2） 加大三濾的維護頻次，以免堵塞。

（3） 合適濃度的防凍防銹液（冷卻液）。

（4）冷卻液加熱器。

（5）燃油加熱器。

（6） 機油加熱器。

 

發動機預熱裝置

 

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