常溫與低溫下柴油發電機的啟動帶載能力測試

常溫與低溫下柴油發電機的啟動帶載能力測試
摘要∶起動性能是柴油發電機的重要性能指標之一，直接影響柴油發電機的工作可靠性、使用壽命及其排放性能。起動的必要條件是∶必須提供足夠大的起動力矩，起動轉速；氣缸內具有一定的壓力和溫度；必須供給濃度適當的混合氣；各摩擦表面能得到充分的預潤滑。如果上述條件之一惡化，則會發生起動困難。康明斯公司在本文中對常低溫下的柴油發電機起動需求的差異進行了比較，通過實測發動機常低溫起動時的發動機轉速和啟動電機電壓，提出了柴油發電機常低溫起動的啟動電機特性要求。
柴油發電機組帶載測試接線圖
一、常溫下啟動性能的檢查
由于柴油發電機起動內容較為復雜，在工程實際中除通過公式對氣缸內壓力、溫度進行估算外還可實際測量柴油發電機起動轉速、啟動電機電壓及氣缸內壓縮壓力，評估柴油發電機氣缸內混合氣點火條件是否具備。本文以康明斯某型號柴油發電機及其啟動電機為例進行試驗測試。
1、常溫不發火拖動測試
為直觀判定啟動電機在特定發動機上使用時的起動能力，對啟動電機拖動柴油發電機的工作狀態進行測試，在柴油發電機不發火狀態時，對柴油發電機轉速、啟動電機電壓進行監控，以判定啟動電機起動能力是否滿足柴油發電機的最低起動轉速要求。本試驗用柴油發電機的拖動轉速情況和常溫狀態啟動電機的拖動扭矩曲線需記錄在案。在啟動電機純拖動狀態時，還可對缸內壓縮壓力進行監控，以判定缸內氣休是否滿足發火溫度要求。試驗用柴油發電機在啟動電機拖動狀態時的缸內壓縮壓力測量結果也需記錄。
2、試驗的注意事項
在康明斯發電機組常溫冷態情況下（非增壓柴油發電機組不低于5℃，增壓柴油發電機組不低于10℃），利用柴油發電機組的啟動裝置，按照使用說明書規定的方法，啟動柴油發電機組三次，每兩次之間的時間間隔為10min，三次啟動中，有一次啟動成功即為合格。在試驗過程中應注意以下幾點：
① 柴油發電機組使用的燃油、潤滑油均按產品規范的規定；
② 柴油發電機組在試驗室或自然環境中進行試驗；
③ 具有兩種以上啟動方式的內燃發電柴油發電機組，每種啟動方式應分別進行三次，啟動成功后即停機，10min后方可進行下一次啟動；
④ 按柴油發電機組使用說明書的規定做好啟動前的各項準備工作；
⑤ 一人記錄，一人操作柴油發電機組，啟動過程中不允許做任何調整或更換零件；
⑥ 記錄員下達“開始啟動"指令后用秒表開始計時，操作人員立即啟動柴油發電機組；
⑦ 啟動后柴油發電機組建立電壓，控制屏指示燈亮，可帶滿載穩定工作，表示啟動成功（從下達開始啟動指令至柴油發電機組帶滿載工作的全部過程所用的時間，即為啟動成功時間）；
⑧ 記錄環境溫度、相對濕度、大氣壓力和啟動成功時間。
二、低溫啟動和帶載能力的檢查
柴油發電機組應有低溫啟動措施。在環境溫度-40℃（或-25℃）時，對功率不大于250kw的柴油發電機組應能在30min內順利啟動，并應有在啟動后3min內帶規定負載工作的能力；對功率大于250kw的柴油發電機組，在低溫下的啟動時間及帶載工作時間按康明斯技術規范的規定。在試驗過程中應注意以下幾點：
① 柴油發電機組使用的燃油、潤滑油均按產品規范的規定；
② 柴油發電機組在試驗室或自然環境中進行試驗；
③ 具有兩種以上啟動方式的內燃發電柴油發電機組，每種啟動方式應分別進行三次，啟動成功后即停機，10min后方可進行下一次啟動；
④ 一人記錄，一人操作柴油發電機組，啟動過程中不允許做任何調整或更換零件；
⑤ 啟動柴油發電機組時，采用產品規范規定的低溫啟動措施，低溫啟動措施的準備時間應計入啟動成功的時間之內；
⑥ 記錄員下達“開始啟動”指令后用秒表開始計時，操作人員立即操作低溫啟動措施并啟動柴油發電機組；
⑦ 啟動后柴油發電機組建立電壓，控制屏指示燈亮，可帶25％額定負載穩定工作，表示柴油發電機組啟動成功；
⑧ 記錄環境溫度、相對濕度、大氣壓力和啟動成功時間。
柴油發電機組負載測試系統圖
三、常溫與低溫下起動差異比較
柴油發電機低溫起動較之常溫起動在不使用輔助起動裝置的情況下更難實現，其主要因素有∶
（1）低溫起動時，氣缸內壓縮始點溫度低，向氣缸壁傳熱增多，由于起動轉速低而引起漏氣量增加，從而使壓縮終點溫度和壓力下降，不利于混合氣的形成和燃燒。
（2）低溫時燃油粘度和密度增大，使 流動性變差，蒸發和霧化不良，致使大部分燃油以液態存在于氣缸內，從而影響混合氣的形成，造成混合氣過稀。低溫時，柴油中的蠟質易析出，有時會造成燃油濾清器和管路的堵塞。
（3）摩擦副中摩擦阻力的大小，主要取決于潤滑油的潤滑作用。潤滑油的粘度隨溫度的降低而大幅增加，0℃時的運動粘度達到100℃時運動粘度的幾千倍。潤滑油粘度大，起動阻力就大。
（4）在低溫下蓄電池電解液的粘度和電阻值增大使蓄電池輸出電壓降低，還使起動電流減小，造成發動機起動乏力。
不同用途和型號的發動機，其低溫起動性能的要求不同，結合啟動電機起動特性測量數據，測試柴油發電機拖動轉速和啟動電機起動端電壓即可計算出柴油發電機初始起動力矩和拖動阻力矩；結合溫度對柴油發電機阻力矩的影響，可求得低溫起動狀態下的阻力矩，代入低溫啟動電機特性公式可得對應溫度和阻力狀態下的柴油發電機轉速，由此簡化了對柴油發電機低溫起動系統的判定程序，從而節省了低溫標定的測試費用。

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