性能特點和作用說明

發電機防冷凝加熱器性能標準、作用及原理

 

摘要：發電機凝露是很多康明斯運維人員比較關注的問題，一旦發電機出現凝露情況，很容易導致發電機表面放電，損壞絕緣器件造成電氣系統短路故障等問題。為解決發電機凝露，一般采用在發電機內安裝防冷凝加熱器，其作用是防止發電機在低溫環境下發生冷凝現象。而IEC751防冷凝加熱器檢測標準是對其進行性能和質量檢測的國際標準，主要內容包括了發電機防冷凝加熱器的工作原理、性能指標、檢測方法等。通過IEC751標準的檢測，可以評估防冷凝加熱器在低溫環境下的抗冷凝性能以及加熱效果，保證產品在實際使用中的穩定性和可靠性。

 

一、防冷凝加熱器原理和性能

 

      柴油發電機組投入運行前所做的絕緣特性試驗，是保證柴油發電機安全作業的一個關鍵步驟。通過這一試驗，能檢驗出發電機繞組內部絕緣存在的各種缺陷，由于缺陷性質的不同，絕緣的各種變化程度不同。對于絕緣低于正常值，通過各種綜合分析、比對后，表明很大幾率是因繞組因停機后，由于外部原因如環境潮濕等因素引起結露。

      為了保證發電機定子繞組絕緣實時處于完好狀態，防范發電機定子繞組絕緣發生事故，確保發電機及時啟動，康明斯發電機公司設計了一款發電機定子繞組絕緣防凝露吸濕電加熱除濕裝置，徹底解決了發電機定子繞組凝露、吸濕，絕緣電阻降低的問題，保證了發電機組實時處于完好狀態，進而滿足了發電機實時安全啟動的要求。

1、防冷凝加熱器的工作原理

（1）發電機防冷凝加熱器的作用是通過加熱發電機內部的氣體，在潮濕環境下將氣體的溫度保持在一定范圍內，從而避免水汽在發電機內部凝結并損壞設備。

（2）發電機防冷凝加熱器是一種基于熱力學原理的設備，簡單來說就是通過加熱來防止水蒸氣在低溫環境下凝結成水滴的設備。當氣體溫度較低時，其內部水汽含量較高，容易凝結并形成水滴。而當氣體溫度較高時，水汽變成水蒸氣并隨著氣體流動而排出。

（3）發電機防冷凝加熱器的原理是利用電阻加熱絲，通過將電能轉化為熱能提高發電機內部的氣體溫度，從而減少水汽的凝結。除了電阻加熱絲，還有一些型號的發電機防冷凝加熱器采用電磁加熱方式，在加熱過程中不會產生熱源滯留，能夠更加快速地提高氣體溫度。

2、防冷凝加熱器的性能指標

      IEC 751標準規定了防冷凝加熱器的性能指標，主要包括電阻溫度系數、耐熱性、絕緣電阻等指標。其中，電阻溫度系數是指在一定溫度范圍內，電阻隨溫度的變化率，是衡量防冷凝加熱器加熱性能的重要指標。

3、防冷凝加熱器的優點

     防冷凝加熱器可以達到很好的除濕效果，通過減低空氣中含水量，使相對濕度和絕對濕度同時下降，幾乎不提高溫度，不產生溫差帶來的負面影響， 防冷凝加熱器從根本上杜絕或減少了事故的發生。

（1）安全

      防冷凝加熱器外殼采用阻燃材料設計，自身熱量較低，不會對周圍線纜產生影響。

（2）能效

      采用閥值濕度自動控制，據濕度變化自動控制除濕，控制原理接線圖如圖1所示。每次工作時間較短，節省能耗。以60W為例，每天工作2小時，其他時間待機，耗電量為124度/年。為保持機體內相對溫度，需提供持續恒定的溫度，能耗高。 以100W為例，年耗電量為876度/年。

（3）結構 

      防冷凝加熱器由加熱管串聯，加熱管嵌裝在定子機座內肋條的一個槽內，如圖2所示。加熱電源電壓為220V，加熱器的電源連接線必須與發電機的主斷路器相互聯鎖。即發電機運行時，加熱器斷開，而發電機停機時，加熱器接通電源，由市電供電，加熱器加熱驅趕機內潮氣，因此，維修發電機內部零件時，必須切斷加熱器電源，以防出現意外。

 

圖1  發電機防冷凝加熱器控制原理圖

圖2  發電機防冷凝加熱器結構圖

 

二、防冷凝加熱器設計

 

      康明斯自動化柴油發電機組在使用過程中，為了防止潮氣冷凝，在發電機又需要動作，恢復原來工作狀態。因此，通過內部裝有防冷凝加熱器，將發電機內的空氣加熱到比環境溫度略高一些，這樣即可將機內潮氣驅出機外，以保證機內繞組及其他電氣元件處于干燥狀態。因此，設計理念如下：

      發電機正常運行時，加熱器必須不影響冷卻循環空氣流動，因此，必須選擇體積小，強度高，安全無明火的組件，故選擇管式遠紅外線電加熱元件。就發電機冷卻而言，以熱輻射散熱僅起次要作用。對于在發電機靜止時，用安裝的加熱電阻加熱以消除發電機凝露的場合，輻射散熱是有意義的。這時，在靜止狀態所消耗的加熱功率相當于由熱輻射產生的熱損失。

      在熱輻射時，一個物體的能量部分地轉變為輻射能。通過空間的熱輻射不能將空間加熱，而在碰到第二個物體時，首先全部地或部分地變成熱。熱輻射和光輻射在性質上是相同的。看不見的熱輻射波的波長比看得見的光輻射波的波長要長。熱輻射以直線在空間傳播。

      輻射強度隨距離的平方下降。由輻射產生的熱傳遞受表面性質、形狀、大小、相對位置以及輻射端面和輻射表面溫度的影響。

      根據斯忒潘-波爾茲曼定律，對于發電機而言，散熱系數可近似地用下式計算：

a_s=(5~7)×10^-4(w/cm².℃)

      如果以 A 表示輻射面積，則輻射功率p(熱流)按下式計算：

p=ωA=a_sAθ

式中，p——(w)；

a_s——(w/cm².℃)；

A——(cm²)；

θ——(℃)。

      發電機運行時風溫40℃，因此加熱器也應維持這一溫度。按照以上設計，發電機停機期間能夠有效地防止凝露，確保發電機定子繞組絕緣實時處于良好狀態，保證了發電機及時安全啟動。

 

三、防冷凝加熱器的標準和檢測方法

 

      IEC 751標準是在國際電工委員會（IEC）電加熱和電阻特性委員會（TC 96）的指導下制定的。該標準的制定過程經歷了廣泛的討論和專家的技術研究，充分考慮了不同國家和地區的生產實際和技術水平，確保了該標準具有普適性和權威性，為國際上防冷凝加熱器產品的檢測提供了統一的標準和方法。

1、EC 751標準的應用范圍

      IEC 751標準適用于各類防冷凝加熱器產品，包括但不限于工業用防冷凝加熱器、家用防冷凝加熱器等。無論是在工業生產過程中，還是在日常生活中，防冷凝加熱器都扮演著重要的角色，其穩定可靠的性能直接關系到生產效率和生活品質。IEC 751標準的適用范圍非常廣泛。

      作為國際上公認的防冷凝加熱器產品檢測標準，IEC 751標準得到了全球范圍內的廣泛推廣和應用。在各個國家和地區，相關行業和企業都將IEC 751標準作為評定防冷凝加熱器產品質量的重要依據，通過嚴格的檢測和評定，確保產品的性能和質量符合國際標準，具有競爭力和可靠性。

2、檢測方法

      防冷凝加熱器的檢測方法主要包括外觀檢查、性能檢測和安全檢測。

（1）外觀檢查主要是對防冷凝加熱器的外觀進行檢驗，確保產品的表面光潔度和外形尺寸符合標準要求。

（2）性能檢測包括了電阻測量、耐熱性測試等試驗，從而評估產品的加熱性能和耐用性。

（3）安全檢測則是對產品的絕緣電阻、外殼接地等進行檢測，確保產品在使用過程中的安全性。

      由于防冷凝加熱器主要是為了防止發電機結露，影響發電機的絕緣性能。一般在比較潮濕的（船用、雨林、沿海等）使用環境中使用，或者用戶的柴油發電機組經常處于不工作狀態時，因此，康明斯公司一般推薦此類用戶才適宜為發電機加裝防冷凝加熱器。

 

總結：

      發電機防冷凝加熱器是一種重要的發電機配件，其通過加熱發電機內部氣體，有效避免了冷凝水對發電機的損壞。通過考慮氣體流量、成分和溫度，環境溫度和濕度、發電機的功率和大小來選擇合適型號的發電機防冷凝加熱器，并正確安裝和維護，能夠保障發電設備的安全穩定運行。而IEC751防冷凝加熱器檢測標準作為國際上公認的權威標準，對于防冷凝加熱器產品的質量監管和技術提升具有重要的意義。其嚴格的檢測標準和評定方法，為產品質量的提升和行業的發展提供了有力的支撐。 

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