新聞主題	柴油發電機冷卻系統的作用

 

摘要：柴油發電機需要冷卻的主要部件，包括：缸套、缸蓋、潤滑油等的散熱介質由水直接進行冷卻的，稱為水冷柴油發電機。水冷柴油機需要一套非常復雜的冷卻水循環系統（如：水箱、水管、風扇、散熱器、水泵和溫度控制器等）。冷卻系統的功用是使發動機在所有工況下都保持在適當的溫度范圍內。冷卻系統既要防止發動機過熱，也要防止冬季發動機過冷。在發動機冷起動之后，冷卻系統還要保證發動機迅速升溫，盡快達到正常的工作溫度。

 

一、水冷系統的工作原理

 

      柴油發電機在工作過程中，氣缸內混合氣體燃燒后的溫度接近1800℃，排氣的溫度在450℃左右。如果不對柴油機的整個系統進行冷卻，柴油發電機的各部件將要達到很高的溫度，以致使金屬材料的強度下降，甚至會發生變形或損壞。過高的溫度還會使機油變質，失去潤滑作用同時，溫度過高還會導致進入氣缸的空氣密度減少，致使柴油機功率下降。所以，柴油機的整個系統必須進行冷卻。柴油發電機按照使用冷卻水來源的不同，可分為閉式循環和開式循環兩種型式。閉式循環水冷卻系統應用較多，如康明斯系列柴油發電機組等，開式循環水冷卻系統應用較少，它一般適用于功率較大的固定式柴油發電機組。柴油機冷卻系統的作用是保證柴油機各運動零件、少部分固定零件和機油在正常溫度（80℃左右）下工作。閉式循環水冷卻系統主要由水泵、風扇、散熱水箱、儀表、調溫器、缸蓋出水管以及氣缸蓋、氣缸體內部形成的水套等組成，閉式冷卻水循環系統（如圖1所示）。

 

圖1 水冷式冷卻系統原理圖

 

二、水泵的結構及功用

 

      水泵是柴油發電機冷卻系統的重要組成部件，柴油機上使用的水泵有兩種，一種是靠柴油發電機的傳動齒輪驅動，即齒輪泵，該泵一般在船用柴油機的開式循環冷卻系統或大型柴油發電機上應用較多；另一種是用三角橡膠帶傳動的淡水泵，這種泵安裝在柴油發電機前端機體上，其動力靠曲軸前端的皮帶盤驅動，這種泵較多應用在閉式循環的柴油發電機組冷卻系統中。水泵的結構形式雖然較多，但工作原理卻基本相同。目前柴油發電機上普遍采用的是離心式水泵，下面以康明斯系列柴油發電機中用三角橡膠帶傳動的淡水泵為例進行介紹。

      淡水泵主要由淡水泵總成、渦流殼、水泵體、水封、葉輪、水泵軸、放水閥等零件組成。其作用是促使冷卻水在機體內部水道循環，并產生一定的壓力把冷卻水輸送到柴油機的各個冷卻部位。水泵在使用中，易出現的主要故障是水泵檢視孔向外漏水和軸承出現異常響聲等。前者一般是由于水封損壞所致。后者是由于軸承缺少黃油導致軸承損壞所致。

 

三、調溫器的結構及功用

 

1、調溫器的作用

      根據柴油發電機負荷的大小和水溫的高低自動改變流經散熱器的水量，保證柴發電機在最佳溫度（80±3）℃下工作。

2、調溫器的工作原理

      當柴油發電機機體內部水溫低于70℃時，調溫器的出水閥門關閉，冷卻水全部經節溫器的旁通閥門流回水泵的進口再作循環使用，這時冷卻水只在水泵和水套中循環，稱作小循環。柴油機機體內部水溫在70℃～80℃時，調溫器的旁通閥門逐漸關團，通往散熱器的出水閥門逐漸開啟。此時，機體內部的冷卻水一部分仍進行小循環，另一部分冷卻水經散熱器回水管流回散熱器。柴油機機體內部水溫在80℃以上時，調溫器的旁通閥門完全關團，出水閥門全部打開。此時，機體內部冷卻水全部流經散熱器進行大循環（如圖2所示）。

3、調溫器的結構

      調溫器通常裝配在氣缸蓋出水管的接口處。它是一個用黃銅皮制作的有折疊紋的圓筒，此圓筒裝配在沖壓而成的外殼中。圓筒內部裝有易氣化的液體乙醚或酒精。波紋圓筒的一端有兩個大小不等的閥門。

 

圖2 柴油機冷卻系統大循環原理圖

 

 

四、水箱散熱器的結構及功用

 

      水箱是水冷發動機的重要部件。作為水冷發動機散熱回路的重要組成部分，它可以吸收氣缸體的熱量，避免發動機過熱。由于水的比熱容較大，發動機在吸收了氣缸體的熱量后，溫度不會上升很多。因此，發動機的熱量通過冷卻水的液體回路傳導，借助水作為熱載體，然后通過大面積翅片對流消散，以保持發動機的適當工作溫度。

 

      水箱散熱器（外形圖如圖3所示）主要由黃銅制成的管片式散熱芯子、水槽、導風罩和支承部件組成。其作用是降低冷卻水的溫度，保證柴油機在正常溫度下工作。水箱散熱器的結構。散熱器的主要故障是漏水。當做熱器漏水時，應將散熱器內部的冷卻水放凈后，用功率較大一點的電烙鐵，用焊錫進行修補。若漏水部位較多又難以檢查時，可將所有出水口堵塞，然后把散熱器放人水池中，水口通人一定壓力的壓縮空氣。若在水池中有冒氣泡的地方，說明該處有破漏現象，確定位置后用焊錫修補。其他鐵制部件損壞后可用電焊修理。

 

圖3 康明斯水箱散熱器外形圖

 

 

五、風扇的結構及功用

 

      風扇的功用是當風扇旋轉時吸進空氣使其通過散熱器，以增強散熱器的散熱能力，加快冷卻液的冷卻速度。風扇固定在水泵皮帶輪頭部并與皮帶輪一起旋轉形成強風（如圖4所示），以對水箱散熱器內部的冷卻水進行強制冷卻。對于機油采用風冷式的柴油發電機，風扇形成的強風還要對機油冷卻器內部的機油進行冷卻，以使柴油發電機在最佳的水溫和機油溫度下工作。

 

圖4 康明斯風扇皮帶輪結構圖

 

 

六、機油冷卻器

 

      機油冷卻器是一種加速潤滑機油散熱使其保持較低溫度的裝置。在高性能、大功率的強化發動機上，由于熱負荷大，必須裝設機油冷卻器。機油冷卻器布置在潤滑油路中，其工作原理與散熱器相同。機油冷卻器置于冷卻水路中，利用冷卻水的溫度來控制潤滑油的溫度。當潤滑油溫度高時，靠冷卻水降溫，發動機啟動時，則從冷卻水吸收熱量使潤滑油迅速提高溫度。機油冷卻器由鋁合金鑄成的殼體、前蓋、后蓋和銅芯管組成。為了加強冷卻，管外又套裝了散熱片。冷卻水在管外流動，潤滑油在管內流動，兩者進行熱量交換。也有使油在管外流動，而水再管內流動的結構。

 

 

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