新聞主題	柴油發電機水冷散熱和風冷系統的優劣比較

 

摘要：   冷卻系統，顧名思義，其主要作用就是對柴油發電機進行冷卻，保證柴油發電機在一定的溫度范圍內可靠的工作，根據冷卻介質的不同，分為風冷系統和水冷系統兩種。下面康明斯發電機公司結合風冷系統和水冷系統的系統構造、振動噪聲、冷卻效果、低溫性能、使用壽命，進行分析比較。

 

柴油發電機過冷或者過熱（即發電機冷卻能力過強或者過弱）都會對其動力性，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，能夠保證發電機始終處于最適宜的溫度下工作，以獲得較高的發電機經濟性能，動力性能，工作可靠性指標等。冷卻系統的功用就是使發電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電機過熱，又要防止冬季發電機過冷，在冷態下的發電機啟動之后，冷卻系統還要保證發電機迅速升溫，盡快達到正常的工作溫度。

一、冷卻系統的溫度影響

柴油發電機工作期間，氣缸內燃燒溫度高達1800～2000℃，瞬時溫度高達3000℃。燃燒所產生的熱量只有一部分轉化為機械功，使柴油發電機運轉并對外輸出做功；另一部分熱量被排出的廢氣帶走；還有一部分熱量(約占燃燒熱量的三分之一)經各種傳熱方式傳給柴油發電機組件。

1、高溫的影響

（1）直接與燃燒氣體接觸的氣缸蓋、活塞、氣缸套和氣門等零件，使之強烈受熱，若不及時加以冷卻或冷卻不足，柴油發電機會過熱、充氣系數下降、燃燒不正常，易發生早燃和爆燃現象；

（2）與高溫接觸零件過熱，會導致材料力學性能降低和產生嚴重的熱應力，導致變形和裂紋；

（3）溫度過高，會使潤滑油變質、燒損和結焦失去潤滑性能，破壞潤滑油膜，零件的摩擦加劇和磨損加重。

由此可見，機體溫度過高易引起柴油發電機的動力性、經濟性、可靠性和耐久性全面惡化。因此，柴油發電機不能在過高的溫度下工作。

2、低溫的影響

如果系統的冷卻能力過強，亦會影響柴油發電機的工作性能。潤滑油有可能被燃油稀釋(因缸壁過冷，可燃混合氣體在缸壁冷凝并聚集，沖刷氣缸壁上的潤滑油膜，未蒸發的燃油經氣缸壁流到油底殼，稀釋潤滑油)，惡化混合氣體形成和燃燒，增加潤滑油粘度和摩擦功率，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產生的熱量，一般約占燃燒熱量的20%～30%，這是一種損失。冷卻強度過大，散熱損失增加，會降低柴油發電機的經濟性。

因此，柴油發電機過冷或過熱(即柴油發電機冷卻系統冷卻能力過強或過弱)都會對柴油發電機的經濟性、動力性、工作可靠性帶來不利的影響。冷卻系統的功用是用來保證柴油發電機在最適宜的溫度狀態下工作(通常以氣缸蓋中冷卻水的溫度保持在80～90℃為宜)。起動時，應能使柴油發電機盡快加熱到正常工作溫度，并能在隨后的工作中保持這一溫度。根據冷卻介質的不同，柴油發電機的冷卻系統有水冷和風冷兩種形式。以空氣為介質的冷卻系統稱為風冷系統，以冷卻液為冷卻介質的系統稱為水冷系統。工程機械和車用柴油發電機普遍使用的是水冷系統。只有少數使用風冷系統。

二、風冷和水冷系統的特點比較

1、系統構造

（1）水冷柴油發電機的氣缸套分為干式氣缸套（不直接與水接觸）和濕式氣缸套（直接與水接觸），活塞在缸套內往復運動時，將熱量傳給缸套，缸套又將熱量傳遞給冷卻液來實施冷卻，需要有水泵、水管、節溫器等專用零部件，構造復雜。

 

水冷式發動機正視圖

水冷式發動機斜視圖

 

 

（2）風冷柴油發電機則省去許多部件和環節，結構相對簡單，但風冷系統對材料的耐熱，耐磨，膨脹系數要求更高，制造起來技術工藝要求也比水冷要高。

風冷柴油機冷卻裝置系統圖

 

 

2、振動噪聲

（1）水冷系統由于在缸套外側配備水套，噪音經過水后變小，從而大大降低了發電機內部噪音，相對來說水冷柴油發電機的噪聲更小、震動較小，擁有更高的壓縮比，爆發力更強，功率更高。

（2）風冷系統需要風扇高速運轉來進行抽風與排風，風燥比較大，震動較為明顯。

3、冷卻效果

（1）水冷系統的缸體和缸蓋剛度好，冷卻強度高，發電機內部和外部冷卻均勻，冷卻水路設計自由度大，工作可靠，循環性好，降溫迅速，不容易過熱，不受環境影響.

（2）風冷系統的冷卻介質為空氣，空氣的比熱容大約為水的比熱容的1/4左右，空氣的傳熱系數大概為水的傳熱系數的1/20—1/30左右，空氣的降溫效果不如水明顯，尤其在夏季使用中，水冷系統的優勢更為明顯。風冷柴油機在使用的過程中容易會出現機體局部過熱，設備風冷效果不理想的現象，再就是灰塵粘在柴油機的外側表面，影響散熱，且不易清理。

4、低溫性能

（1）風冷系統啟動方便、運行經濟，啟動后氣缸的溫度上升較快，在短時間內即可進入大負荷工作狀態，沒有凍裂和過熱沸騰的危險，其低溫性能優良；使用壽命風冷系統中于氣缸壁溫度高，升溫速度快，酸性腐蝕和磨損在很大程度上降低了，柴油發電機在露點以下的工作時間也大大縮短了，因而風冷系統機件腐蝕、銹蝕程度小，而且缸體、缸蓋、散熱器、冷卻部件上也不會像水冷系統一樣存有水垢；

（2）水冷系統啟動后，溫升比較緩慢，而且冷卻液更換不及時容易凍壞發電機，需要定期檢查冷卻液的質量，低溫環境下風冷系統的優勢更大。水冷系統時間久了，冷卻管道容易受到腐蝕和損壞，相關部件容易老化、開裂，水箱容易產生水垢反而影響冷卻效果，風冷系統使用壽命更長。

 

 

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