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柴油發電機冷卻風扇作用及原理

發布時間：2023-01-08 13:29:44 ▏閱讀：次

新聞主題	柴油發電機冷卻風扇作用及原理

摘要：風扇是發動機功率的消耗者，最大時約為發動機功率的10％。為了降低風扇功率消耗，減少噪聲和磨損，防止發動機過冷，降低污染，節約燃料。在柴油發電機組行業，柴油發電機組作為通信電源的終極保障，以其高可靠性和性價比等優勢得到廣泛應用。隨著通信規模的爆發性增長，特別是大型樞紐、數據中心的集中建設，其備用發電機組功率需求達50000kVA以上，單機功率也高達2000～3260kVA。

智能變速風扇采用電控硅油離合器技術，根據機組負載的不同，通過ECU（ElectronicControl Unit，微機控制器）監控不同散熱器組件的溫度值，依據溫度值與轉速百分比的對應關系，ECU向離合器發出轉速命令，通過PWM（Pulse Width Modulation，脈沖寬度調制）形式實現風扇轉速的無級、連續智能控制，從而達到優化冷卻系統，改善柴油發電機組的節能環保運行等的核心技術及效果。

目前的柴油發電機組，大都采用水箱帶風扇冷卻，風扇靠柴油機上的動力直接驅動，機組運行時，冷卻風扇轉速一直與柴油機保持同步，從空載至滿負載始終在額定轉速1500r/min附近，即不論機組的負載大小，冷卻風扇都送出最大的風量和最大功率的能耗。通信行業配套的大功率機組，柴油機冷卻風扇的功率高達80kW以上，必須優化其冷卻系統。

柴油機工況的特性是：柴油機機身（水溫）溫度，保持在較高（通常為80～98℃）狀態的帶載能力及效率是最佳的。在柴油機啟動至投入負載這階段，應該使水溫快速升高，然而，冷卻風扇卻始終全功率反方向降低溫度，造成很多無功損耗，特別是極端低溫的環境，能耗及環保的影響更為明顯；另外，在機組整個帶載過程，最佳的工況是使柴油機的發熱與風扇的冷卻效果保持相對平衡。為此，應用變速風扇，是優化冷卻系統，實現柴油機始終處于最佳工況并大幅降低能耗、改善燃燒效果及減少排放的有效途徑。

如圖1所示為配置智能變速風扇的機組外形圖，如圖2為智能變速風扇節能效果圖。可以直觀看出，應用智能變速風扇的效果。

配置智能變速風扇的發電機組外形圖.png

圖1 配置智能變速風扇的發電機組外形圖

柴油機智能變速風扇節能效果圖.png

圖2 柴油機智能變速風扇節能效果圖

當柴油機啟動后，風扇處于怠速，其風量及消耗功率最小，使機組暖機并快速進入帶載最佳轉態，減少無功損耗及降低噪聲；在進入帶載或滿載前（柴油機上節溫器打開后），通過智能調節風扇的風量，優化柴油機的冷卻平衡，在滿足柴油機最佳運行溫度的同時，最大限度地提高設備的效率和降低風扇功率，達到節能減排的目的。

1．電控硅油離合器系統及控制原理

電控硅油離合器系統主要由硅油離合器、控制器Di、速度傳感器和柴油機固有的散熱器（水箱）組件、風扇、柴油機控制單元ECU等組成如圖3所示。控制原理如下：

1）通過ECU監控各種相關溫度值：水箱、中冷器、排氣、機油和燃油等。

2）根據溫度值與轉速百分比的對應關系，ECU向離合器發出轉速命令，通過PWM形式實現風扇轉速控制。

3）電控硅油離合器采用失效保護措施：如果離合器斷電，則全速運轉，確保萬無一失安全可靠運行。

由上可知，電控硅油離合器系統特別簡單、可以很方便地在任何現有柴油機加裝應用。冷卻風扇轉速（功率）的優化，反饋信號采集完整、控制可靠簡捷。

柴油機電控硅油離合器Di控制原理.png

圖3 柴油機電控硅油離合器Di控制原理

2．電控硅油離合器工作原理

電控硅油離合器工作原理如圖4所示。

1）當控制閥打開時，硅油從硅油腔進入工作區域，硅油進入工作區域后通過硅油表面張力傳遞動力，由主動盤帶動風扇旋轉。同時硅油在離心力的作用下，通過回流管流回儲油腔。

2）控制閥的開關由電磁線圈控制。當電磁線圈通電時，控制閥門關閉；當電磁線圈斷電時，控制閥門打開。通過PWM形式，可以方便地實現電磁線圈對應開關量，進而使控制閥處于閉環受控狀態。

從上面可知，硅油離合器的核心工作原理：主動盤（柴油機驅動），透過硅油表面張力傳遞，使從動盤（安裝風扇）實現可控差速旋轉；轉速差靠硅油工作區域充滿程度改變其張力的大小來實現；而硅油工作區域充滿程度則由電磁閥的開關量，通過PWM命令控制調節；PWM的信號源取自相關溫度值，從而實現智能、電控、閉環和精準的優化柴油機冷卻系統，達到節能環保的目的。

柴油機電控硅油離合器工作原理圖.png