新聞主題	柴油發電機低溫運行的危害和防寒措施

 

冬季氣候寒冷，環境溫度很低，啟動柴油發電機會更加困難，因為這時柴油發電機的進氣溫度、冷卻水的溫度、機油溫度、燃油溫度及蓄電池內電解液的溫度相應降低，如果這時不能正確地使用柴油發電機，將會造成啟動困難、功率下降、油耗上升，甚至不能正常運轉。因此，冬季使用柴油發電機時，必須采取及時有效的防寒措施，避免由于設備不能使用造成經濟損失和安全事故。

 

我們之所以說柴油機“怕冷”，其實主要怕的是沒有適合低溫使用的柴油。普通的0號柴油，在氣溫下降到6度左右的時候，還可以勉強應付，但是一旦低于5度這個臨界點，0號柴油就會趨向于結蠟。也就是柴油的流動性會逐漸下降，這對于依靠壓燃工作方式的發動機來說，流動性變差的柴油在經過高壓油泵和噴油器雙重增壓后，霧化的程度依然很難保證壓燃所需。

 

一、低溫對設備的危害

 

1、在嚴寒條件下，尤其是環境溫度處于零下20℃以下時，最顯著的問題就是柴油發電機無法啟動，電瓶電解液和冷卻水出現結冰現象，導致機體凍壞，散熱器和電瓶不同程度受冷至損；部件較常溫環境下磨損加劇。

2、在柴油發電機曲軸箱內與零件外部之間的機油，在低溫環境下導致粘度加大，滲透力變差，內在阻力增強，會使電瓶容量及端電壓驟然下降，電瓶放電量減弱。在低溫環境下會造成機油過度粘稠，導致曲軸和曲軸周邊的活塞、轉動齒輪等運行部件轉動阻力加大。

3、電瓶放電量減弱，會導致起動機發動柴油發電機的啟動力矩變小，曲軸轉運速度和活塞的運動速度也隨之減小，壓縮行程進度緩慢，壓縮氣體出現滲漏，氣體經氣缸壁傳熱消耗變大，致使最終壓縮的空氣溫度和壓力陡然下降。

 

圖1 柴油發電機的低溫運行危害

 

 

二、低溫防護措施

 

1、提前使用低溫標號柴油

通常情況下，氣溫在10度以下時，就要考慮使用-10號柴油了，或者0號與-10 號混合使用。氣溫在5度左右，并且仍然有下降的趨勢，那么必須要使用-10號柴油。當然，北方氣溫更低，則要相應使用更低氣溫標號的柴油。

2、更換低粘度的機油。

低溫下，機油粘度變大，對發動機的啟動就會造成很大的阻力。在農村，冬天很多用戶在柴油發電機在啟動之前要在水箱中加入一些開水，其實就是可以讓機油快使的變稀一點。所以在入冬之前的保養，一定要更換成低粘度等級的發動機機油。

3、對電瓶做好保溫措施

很多朋友就是對供油管道和柴油濾芯進行一些保溫處理，這樣也無可非議。但是往往忽略了電瓶的保溫。因為電瓶在低溫下，容量會相應下降，而柴油車的電瓶一般都沒有相應的保溫處理。這樣對冷車啟動是很不利的。主要是因為柴油發動機的啟動對轉速要求比較高，畢竟它沒有輔助點燃裝置。這樣一來，如果電瓶電量下降，勢必造成啟動轉速達不到啟動的要求，所以有句話是∶霧化不夠，轉速來湊。適當的對電瓶做些保溫處理是很有必要的。

4、安裝預熱裝置

一些電輔助加熱裝置，也可以成為保證冬天柴油機使用的利器，只不過現在這類產品的質量和功效也是參差不齊，安裝需要有一定的鑒別能力。

（1）如圖3所示，從機組燃油油箱抽取燃料后，在渦輪室進行燃燒，通過水泵將冷卻液循環加熱。加熱器工作電源取自底盤直流系統，電功率約為0.6kW，熱功率約為35kW，耗油量為3.85L/h。經實際測試，在冬季氣溫為-15℃時，經過2.5h加熱，即可將柴油發電機組水套溫度升至30℃以上，滿足起動溫度要求。在柴油發電機靜態條件下，加熱約4h后嘗試起動發動機，依舊具備足夠起動電量。如長時間不關閉加熱器，在檢測到水溫達到70℃時，將自動熄火停止加熱，只進行冷卻液循環，避免發生水溫過高的問題。在起動柴油發電機組前，需檢查并將通向加熱器的旁路管道進出閥關閉，以防止機組起動后冷卻液循環壓力較大，反流至加熱器內部導致管路發生泄漏。此種起動方式耗時較長，難以在突發性供電保障場景下保證及時可靠發電。

（2）當遇到需緊急起動發電機的情況時，也可進入機組房艙，摘除空氣濾清器，向兩組進氣管道內各噴射5s柴油機起動液后起動。其原理為通過乙醚等低閃點烷烴類氣體在缸內爆燃而引燃柴油。此種方式可不經預熱，直接起動機組，但在機組熱機完成前無法重新安裝空濾，長時間工作易導致缸體受損。同時，起動液成分對人體有害，噴射過程可能影響人體健康。當外部電源突發故障急需機組起動時，同樣需要數min的準備時間。

 

圖2 柴油發電機加熱器

圖3 柴油發電機加溫加熱裝置系統圖.

5、快速啟動裝置

快速起動模塊其本質為一臺AC-DC轉換器，如圖4所示，可以通過從儲能機組輸出側吸收電能，并轉換為24V直流電供給起動機使用。一般在起動時，會在數s內獲得約32kVA的功率，并提供最高1725A的冷起動低壓電流。由于模塊的電源轉換容量遠大于電池，所以可在與儲能機組聯用時有效提升發動機一次性起動成功率。

 

圖4 柴油發電機組快速起動電路示意圖

 

6、電氣接線改進方法

針對直流起動線路，提出以下4種改進方案。

（1）增加電纜截面積

通過在現有線路基礎上，從電池正極額外并聯一根截面積為185mm2銅纜，經過開關、快速起動模塊至起動機。同時，將電池負極直接接至起動機負極，如圖5所示。此種方法需考慮現有艙內空間及穿線孔是否足以容納新電纜，同時對于線路損耗只能降低約一半，造價較高，工程量也較大。

（2）在起動機處增設超級電容器

如圖6所示。在原有電路結構不變的情況下，通過在起動機兩側增設一組開關及超級電容，在起動機組前先將電容充電，起動時即可由電容快速放電進行輔助起動。當選用2kA/500F的24V超級電容時，瞬間釋放功率約為15kW。圖6中S1為電容充電開關，在起動前合入以對C1進行充電。該方案優點是對機組平臺改動較小，容易實現，且能有效提升起動成功率。其缺點為超級電容成本較高，且放電時間較短，在惡劣工作環境下持續運行能力無法得到驗證。

 

圖5  增加柴油發電機連接電纜截面積

圖6 柴油發電機起動機增設超級電容器.

 

（3）將電瓶直接并聯于起動機

通過使用2根150mm2電纜通過開關后，直接就近連接于起動機兩端，如圖7所示。此方案可大大降低電瓶至起動機的線路長度，僅需4m線路即可。但由于電瓶線路不再經過二極管VD1，當柴油機組與儲能機組聯用、啟用快速起動模塊時，將導致模塊輸出不經過充電機直接作用于電瓶兩端，產生沖擊電流，影響電池壽命及線路安全。

（4）將快速起動模塊與電瓶起動線路隔離

如圖8所示。從電瓶兩端并聯接出新線路，增設兩組開關，并直接就近并聯于起動機。QS3與QS4為原有開關，QS5及QS6為新設開關。在發電機組單獨使用時，僅合入QS5及QS6，即可通過較短的起動線路，實現與方案三相近的起動效果。當使用快速起動模塊時，斷開QS5及QS6，合入QS3及QS4即可由模塊進行供電，并由VD1實現電瓶反充電保護。由于快速起動模塊輸出電流較大，故此時線路造成的損耗可忽略不計，機組依舊可保證一次起動成功。

 

圖7   柴油發電機啟動電瓶并聯圖

圖8  柴油發電機組直流起動電路改進方案

 

 

三、低溫運行的注意事項

 

（1）在低溫條件下，柴油粘度高、流動性差，致使柴油霧化不良，著火條件不好，柴油發電機工作不穩定，甚至供油出現中斷。為此，冬季應選用與環境溫度基本適應的柴油，例如：-35號、-20號、-10號等。

（2）在較低的溫度下，機油粘度增加，使曲軸轉動阻力增大，在蓄電池電壓不變的情況下啟動柴油發電機時，可以用增加電量的方法對柴油發電機進行啟動。因為柴油發電機在溫度很低的情況下啟動磨損增大且各種阻力加大。在條件允許的情況下可以換冬季機油。

（3）當柴油發電機在環境溫度為-35℃左右時，柴油發電機啟動后，如果向水散熱器內加注冷水，由于溫度太低，會使冷水進入散熱器內即刻結冰，所以在環境溫度較低的地區，要向散熱器內加注與環境溫度相適應的防凍液以防機體和散熱器及水泵凍裂。

（4）在溫度較低的地區，蓄電池的電解液密度要根據溫度的變化，適當地提高電解液的密度，同時由于啟動阻力大，電瓶放電電流增大。此時還要適當調整充電發電機的調節器，以增大充電電流。

（5）在冬季啟動柴油發電機時最好向散熱器內加注熱水，決不允許采取用噴燈或明火給機油加熱的方法來減小機油的粘度或阻力。這樣做的后果會使機油變質并在噴燒部位形成機油膠塊，并容易使機油殼墊片老化變質。

 

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