故障檢修與技術維護

柴油發電機組溫度高低的影響、產生原因及解決方法

 

摘要：溫度是影響柴油發電機組正常工作的一個重要因素，其主要包括環境溫度（低溫）和設備工作時所產生的高溫。所有的柴發都有一個正常工作的溫度范圍，根據國標GB/T2819—95中描述，柴油發電機組最佳工作環境為絕對大氣壓100KPa、環境溫度25℃、空氣相對濕度50%。在這一環境中它的工況為最佳，如果明顯低于或高于這一范圍，都會影響其輸出功率，甚至導致不能正常工作或損壞。由于高溫和低溫是影響柴發正常工作的重要因素，因此，本文主要闡述了柴油發電機組因環境溫度，以及工作時所產生的高溫對其自身的影響，并重點分析原因，有針對性的提出應對措施。

 

一、高溫對發動機的影響

 

      柴油發電機組主要由柴油發動機、同步交發電機和控制系統三大部分組成。柴油機就是常聽到的柴油發動機，通過柴油的燃燒產生動力，然后通過同軸安裝的同步交流發電機產生電能，之后這些電能再通過發電機勵磁系統對電流電壓進行控制，調節并輸出電流到用電設備。因此，我們首先來講講高溫對其主機（即發動機）的影響，產生原因和解決方法。

1、影響

      柴油機的正常工作溫度為80℃~95℃，當溫度明顯高于95℃以上時為高溫，此時發動機功率下降，同時會導致發電機功率下降從而影響供電質量；常見的增壓器和排氣歧管發紅就是高溫的典型現象表征，如圖1、圖2所示。其次，機油粘度降低，加速機件的磨損，嚴重時會導致發動機“開鍋”、燒瓦、拉缸等故障。

      柴油發電機還有一常見故障，因為它在工作時是固定不動的，相比汽車它的散熱效果較差，所以它在長時間工作時，經常處于一種溫度較高而又不至于“開鍋”的狀態，此時，操作人員又往往會忽視這一問題，它除導致功率下降外，還經常會引起呲缸墊，導致發電機組不能工作而維修。

 

圖1  高溫下柴油機增壓器發紅現象

圖2  高溫下柴油機排氣歧管發紅現象

 

2、產生原因

（1）柴油機高溫原因大部分是由于保養不及時造成的，比如缺少防凍液、潤滑油、散熱器過臟、風扇皮帶過松或防凍液、潤滑油老化。

（2）柴發機件原因，例如節溫器、散熱風扇、水泵等出現機械故障。

（3）高溫現象是發動機負載過高或供油系統油壓過低、霧化不良、燃燒不充分。

（4）操作人員的原因造成的，發動機工作不良或有安全隱患時未能及時排除，或違反規定操作。

3、應對措施

（1）啟動之前應檢查機油、防凍液的數量和質量，如不符合要求應補充或更換；同時，應檢查發動機各部件的連接情況，電路接觸是否牢固可靠、有無斷路現象；油路有無堵塞滲漏，傳動皮帶有無老化、松動、打滑現象。

（2）嚴格按照規定及時保養，保養的過程也是檢查的過程，發現隱患應及時排除，使裝備始終處于良好狀態；平時加強操作人員的專業理論學習和思想、職責等方面的教育，提高業務能力。

（3）如發現機件出現故障應及時更換，負載過高及時調整。

（4）針對發電機組因散熱問題經常出現的溫度偏高，可采用以下方法：

① 如果是室外集裝箱發電機組，有條件的可用一備一用循環輪流使用，或選擇功率大一等級的發電機組；無條件的可減少部分用電負載的方法。也可以在采購之前，要求供應商裝配電動百葉扇來解決散熱問題，如圖3所示。

② 如果是室內固定發電機組，可采用修建散熱水池+冷卻水塔組合的方法取代散熱器和風扇，安裝流程如圖4所示；在機房建一循環冷卻水池，池內放防凍液，進水口加過濾系統，通過水塔外循環給發動機散熱；其優點是散熱效果好，減小發電機組的體積，降低噪音，提高輸出功率。此方法適用于野外無市電、工期長、大功率用電的情況或船用發電機組。

 

圖3  室外集裝箱發電機組散熱結構圖

柴油發電機散熱水池+水塔組合安裝圖

 

二、高溫對發電機的影響

 

1、影響

      不同型號和功用的發電機對溫度的要求不盡相同，軍標GJB235A—97中規定，發電機軸承的工作溫度不高于80℃~90℃之間，絕緣材料的極限溫度在90℃~180℃之間（極限溫度180℃的為特殊發電機）。也就是說發電機在工作時，其溫度相對越低效率就會越高，經驗法判斷發電機的溫度一般以不燙手為準（安全起見可用溫度測試儀）大約在50℃以下，如果接近于絕緣材料的極限值或高于這一溫度，則為發電機溫度過高。

      發電機溫度過高，會影響其輸出功率、縮短使用壽命，嚴重時會導致繞組相間或匝間短路損壞發電機。

2、產生原因及應對措施

（1）負載過大、啟動過于頻繁。

      措施：應及時調整。

（2）三相不平衡或缺相，可能人為接錯相序或繞組絕緣體老化。

      措施：應及時檢查調整，如果繞組整體絕緣老化必須重繞大修。

（3）軸承磨損，導致轉子、定子軸掃膛。

      措施：應更換新軸承，并檢查繞組絕緣情況，如受損需重繞大修[3]。

（4）輸出電壓高于額定電壓的10%或低于5%也會引起高溫。

      措施：

① 調整變壓器的開關檔位至正常范圍。

② 柴油機轉速過高或過低，應調整至正常范圍。

③ 發電機的定子、勵磁繞組有短路或接地故障，電刷接觸不良，應檢查排除、打磨調整。

（5）環境溫度過高或發電機的散熱性能降低。

       措施：應采取措施保持室內通風，檢查散熱風扇是否有損壞或打滑現象、散熱水道有無堵塞現象，如發現應及時排除。

 

三、低溫對柴發的影響

 

1、影響

      低溫的影響主要指環境溫度，我國的東北和西北冬季氣溫大多在-20℃以下，極端氣溫可達-30℃~40℃，所以對發電機組的使用是有很大影響的。

（1）發電機在低溫環境下工作，理論上會降低輸出功率，但在工作中它本身就產生熱量需要降溫，所以當發電機工作至正常溫度時，對低溫的影響是可以忽略的。

（2）低溫對發電機組影響最大的是柴油機的啟動，以及啟動后不能及時達到最佳工況，導致功率下降。

2、產生原因

（1）低溫環境下，潤滑油粘度增大，增加了機體內各部件的運動阻力。

（2）蓄電池的電量減少，導致沒有足夠的電量啟動發動機；因為蓄電池的最佳工作溫度是在10℃~20℃之間，當環境溫度低于-20℃時，其額定輸出不到50%，所以蓄電池的電量會明顯降低。

（3）柴油的粘度和密度增大；據測定，當溫度從30℃降到-10℃時，柴油的粘度提高約80%，密度增大8%。從而導致其流動性變差，霧化不良，嚴重時會導致柴油凝結、結蠟而無法啟動。

3、應對措施

（1）選用低溫性能較好的潤滑油和低溫專用蓄電池。

（2）選用防凍液的冰點應低于環境溫度5℃以上。

（3）提高機房的環境溫度，在野外應對發電機組特別是蓄電池進行保溫。

（4）嚴格按照啟動的正確程序操作，低溫啟動時，首先應進行預熱（主要包括燃油加熱器預熱、火焰預熱和電阻絲預熱），每次啟動不超過10s，連續啟動3次失敗后應暫停2min～3min，若仍不能啟動應進行檢查。如遇到極寒天氣，可進行盤車、使用低溫啟動液和人工加熱等方法。

注意：人工加熱時應杜絕用明火加熱油底殼的方法，容易損壞橡膠和塑料管件或引發火災。安全的方法是，將防凍液放掉，在放的同時向水箱內加溫水，當流出的也是溫水時再加溫度較高的水，可加到80℃~90℃的水，發動機停機后，應及時將水放掉防止結冰；使用低溫啟動液時不能和進氣火焰預熱同時使用，有可能引起爆炸。

 

總結：

      本文主要針對溫度對柴油發電機組的影響及產生原因進行分析，并提出了應對措施；但影響柴油發電機組正常工作的因素還有很多，比如操作人員的專業水平、設備本身的老舊程度以及其他環境因素，如風、沙、雨、雪、雷電等，這些對于維保、管理、使用人員都是需要了解和學習的。

 

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