柴油發(fā)電機組冷卻系統(tǒng)過熱和過冷運行的影響
發(fā)布時間：2023-11-09 點擊：138
故障檢修與技術(shù)維護
柴油發(fā)電機組冷卻系統(tǒng)過熱和過冷運行的影響
柴油發(fā)電機冷卻系技術(shù)狀態(tài)的惡化，會直接影響柴油發(fā)電機的正常運轉(zhuǎn)。技術(shù)狀態(tài)惡化主要表現(xiàn)在冷卻系內(nèi)結(jié)水垢使容積變小，水的循環(huán)阻力加大，同時水垢導熱能力變差，以致散熱效果下降，機溫偏高，加速水垢的形成。康明斯公司在本文中，介紹了柴油發(fā)電機冷卻系統(tǒng)的主要數(shù)據(jù)、過冷和過熱運行的影響以及維護保養(yǎng)措施。
圖1 冷卻系統(tǒng)使用注意事項
一、冷卻系統(tǒng)的主要數(shù)據(jù)
1、風扇護風罩
發(fā)動機散熱用的風扇包括護風罩、電機和風葉組件等組成，其中風葉組件包括風葉和輪轂，風葉連接在輪轂的周圍，而電機通過安裝圈固定在護風罩中，電機轉(zhuǎn)軸的端部則與輪轂同軸連接。電機驅(qū)使輪轂帶著風葉轉(zhuǎn)動，可向發(fā)動機送風，促進發(fā)動機散熱。
（1）護風罩與風扇葉尖的徑向間隙應(yīng)盡可能小，以保證風扇冷卻效率。當采用分開式護風罩時，風扇與護風罩無相對運行，其徑向間隙應(yīng)不超過風扇直徑的1.5%，或者5 mm~10 mm;當采用整體式護風罩時，風扇與護風罩有相對運動，其徑向間隙也不應(yīng)超過風扇直徑的2.5%，或者15 mm~20mm。
（2）風扇伸入護風罩的軸向位置，與進氣效率有很大關(guān)系，對于吸風式風扇，風扇葉片的投影寬度應(yīng)伸入護風罩內(nèi)2/3為宜。
（3）在安裝護風罩時必須注意，護風罩與散熱器之間不得有縫隙，應(yīng)采用橡膠或泡沫塑料墊加以密封，以保證冷卻效率不降低。
圖2 柴油發(fā)電機散熱器護風圈及風扇輪轂
2、空氣中冷系統(tǒng)
（1）中冷器的額定質(zhì)量流量一般按發(fā)動機標定工況進氣流量的1.1倍來確定；在額定流量下中冷器的壓力降應(yīng)不超過12.8kpa.
（2）中冷器應(yīng)具有足夠的散熱面積，中冷器的出口溫度相對于環(huán)境溫度的溫升，一般不允許超過30°c；c.中冷器和水箱散熱器不能互相遮擋芯部。
（3）中冷器和聯(lián)結(jié)管路的清潔度非常重要，整個中冷系統(tǒng)所有零件所含雜質(zhì)的總和不得超過90mg，且雜質(zhì)顆粒最大不得超過1.6um。
1-膨脹水箱 2-中冷器出氣口 3-進氣歧管溫度傳感器 4-進氣歧管壓力傳感器 5-中冷器海水出水口 6-空氣濾清器 7-中冷器進氣口 8-中冷器殼體 9-sae1號飛輪殼 10-曲軸轉(zhuǎn)速傳感器11-機油壓力傳感器 12-中冷器海水進水口 13-cm850 14-燃油輸油泵（cm850后方）15-sim模塊16-海水泵 17-凸輪軸位置傳感器 18-燃油濾清器 19-燃油油軌壓力傳感器（中冷器出氣口后方）
圖3 康明斯柴油機中冷器位置圖
二、冷卻系統(tǒng)不正確運行
冷卻水溫不適時會造成發(fā)動機低溫運轉(zhuǎn)或過熱；水質(zhì)不良將引起水垢、腐蝕及氣蝕；冷卻水內(nèi)漏、水質(zhì)不良均會引起故障。
1、過冷運轉(zhuǎn)
發(fā)動機在水溫低于65℃c下運行叫做冷運轉(zhuǎn)。發(fā)動機未曾充分運轉(zhuǎn)使水溫達到肯定程度就會開頭工作，或者當節(jié)溫器開啟溫度過低時，冷卻水過早進入大循環(huán)，都會引起過冷運轉(zhuǎn)。當汽缸壁溫度從80℃降至50℃時，缸套的磨損增加約5倍。而在汽缸壁溫度達到80~85℃時，磨損量明顯降低。水溫過低，柴油在燃燒室溫升較慢，滯燃期長，燃燒過程惡化，發(fā)動機運轉(zhuǎn)不良。
低溫運轉(zhuǎn)的主要緣由是節(jié)溫器失效。檢查方法如下∶
（1）檢查冷卻水的溫升速度。觀看儀表板水溫表，如水溫升得很慢則說明節(jié)溫器工作不正常。
（2）檢查散熱器水溫，把數(shù)字式溫度計的傳感器插入水箱，測量上水室與水溫表讀數(shù)（發(fā)運機水套溫度）并作較水溫升到68~72℃以前，發(fā)動機啟動不久，散熱器的水溫就和水套的水溫一同上升，表明節(jié)溫器不良。
（3）拆檢節(jié)溫器，確認故障。將節(jié)溫器放在熱水中，檢查節(jié)溫器閥門開啟和完全開啟的溫度是否符合修理手冊的規(guī)定。節(jié)溫器失效應(yīng)準時更換，否則會縮短發(fā)動機的使用壽命。
2、過熱運轉(zhuǎn)
為使發(fā)動機處于熱平衡狀態(tài)，要用冷卻水把20%~30%的熱量帶走，使冷卻水套中的水溫保持在80~90℃。發(fā)動機水溫超過95℃運行叫做過熱運轉(zhuǎn)。
（1）水溫過高的運行作業(yè)中，應(yīng)留意水溫表和變矩器油溫表讀數(shù)。發(fā)覺發(fā)動機過熱運轉(zhuǎn)應(yīng)停止作業(yè)，讓發(fā)動機轉(zhuǎn)速降到中速（1000~1100r/min）。切勿在過熱時直接加冷卻水。溫度高達400~500℃的缸蓋在急劇降溫時簡單發(fā)生熱裂。熱機停車前應(yīng)讓發(fā)動機盒速幾分鐘，以防止高溫的活塞和其它零件的油膜結(jié)膠與焦化。
（2）過熱運轉(zhuǎn)時易引起的故障有∶
○充氣系數(shù)下降，混合氣燃燒不正常，引起敲缸、爆燃，功率下降。
○缸蓋、氣門、缸套、活塞、活塞環(huán)等受熱零件熱應(yīng)力增大，常產(chǎn)生熱裂。
○破壞滑動協(xié)作的正常間隙，稀釋油膜，造成活塞拉缸。
○燒壞缸套的防水膠圈。
○機油早期劣化變質(zhì)，造成潤滑不良，簡單燒瓦。
三、冷卻系統(tǒng)的維護
1、檢查冷卻液
（1）在清洗冷卻系時，如果發(fā)動機是熱的狀態(tài)，不要直接打開散熱器蓋，以防熱水噴出燙傷。待發(fā)動機冷卻后，再用抹布裹著打開散熱器蓋，如果散熱器內(nèi)還有殘余壓力，打開時會聽到排氣的聲音，應(yīng)注意防護。
（2）如果冷卻液不足，應(yīng)補充開水到溢出為止，盡量避免加生水。如果冷卻液變得污濁或充滿水垢，應(yīng)將冷卻液全部放掉，并清洗冷卻系。
2、清洗冷卻系
（1）簡單清洗
洗滌時，應(yīng)放凈舊冷卻液，將發(fā)動機冷卻系加滿清潔水，起動發(fā)動機運轉(zhuǎn)5min后放出，放出的水若比較污濁，應(yīng)重復(fù)上述步驟直至水清為止。
（2）徹底清洗
當發(fā)動機散熱性能不好、發(fā)動機冷卻系水垢過多時，可使用專用的散熱器清洗劑進行清洗。
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圖1 冷卻系統(tǒng)使用注意事項
一、冷卻系統(tǒng)的主要數(shù)據(jù)
1、風扇護風罩
發(fā)動機散熱用的風扇包括護風罩、電機和風葉組件等組成，其中風葉組件包括風葉和輪轂，風葉連接在輪轂的周圍，而電機通過安裝圈固定在護風罩中，電機轉(zhuǎn)軸的端部則與輪轂同軸連接。電機驅(qū)使輪轂帶著風葉轉(zhuǎn)動，可向發(fā)動機送風，促進發(fā)動機散熱。
（1）護風罩與風扇葉尖的徑向間隙應(yīng)盡可能小，以保證風扇冷卻效率。當采用分開式護風罩時，風扇與護風罩無相對運行，其徑向間隙應(yīng)不超過風扇直徑的1.5%，或者5 mm~10 mm;當采用整體式護風罩時，風扇與護風罩有相對運動，其徑向間隙也不應(yīng)超過風扇直徑的2.5%，或者15 mm~20mm。
（2）風扇伸入護風罩的軸向位置，與進氣效率有很大關(guān)系，對于吸風式風扇，風扇葉片的投影寬度應(yīng)伸入護風罩內(nèi)2/3為宜。
（3）在安裝護風罩時必須注意，護風罩與散熱器之間不得有縫隙，應(yīng)采用橡膠或泡沫塑料墊加以密封，以保證冷卻效率不降低。
圖2 柴油發(fā)電機散熱器護風圈及風扇輪轂
2、空氣中冷系統(tǒng)
（1）中冷器的額定質(zhì)量流量一般按發(fā)動機標定工況進氣流量的1.1倍來確定；在額定流量下中冷器的壓力降應(yīng)不超過12.8kpa.
（2）中冷器應(yīng)具有足夠的散熱面積，中冷器的出口溫度相對于環(huán)境溫度的溫升，一般不允許超過30°c；c.中冷器和水箱散熱器不能互相遮擋芯部。
（3）中冷器和聯(lián)結(jié)管路的清潔度非常重要，整個中冷系統(tǒng)所有零件所含雜質(zhì)的總和不得超過90mg，且雜質(zhì)顆粒最大不得超過1.6um。
1-膨脹水箱 2-中冷器出氣口 3-進氣歧管溫度傳感器 4-進氣歧管壓力傳感器 5-中冷器海水出水口 6-空氣濾清器 7-中冷器進氣口 8-中冷器殼體 9-sae1號飛輪殼 10-曲軸轉(zhuǎn)速傳感器11-機油壓力傳感器 12-中冷器海水進水口 13-cm850 14-燃油輸油泵（cm850后方）15-sim模塊16-海水泵 17-凸輪軸位置傳感器 18-燃油濾清器 19-燃油油軌壓力傳感器（中冷器出氣口后方）
圖3 康明斯柴油機中冷器位置圖
二、冷卻系統(tǒng)不正確運行
冷卻水溫不適時會造成發(fā)動機低溫運轉(zhuǎn)或過熱；水質(zhì)不良將引起水垢、腐蝕及氣蝕；冷卻水內(nèi)漏、水質(zhì)不良均會引起故障。
1、過冷運轉(zhuǎn)
發(fā)動機在水溫低于65℃c下運行叫做冷運轉(zhuǎn)。發(fā)動機未曾充分運轉(zhuǎn)使水溫達到肯定程度就會開頭工作，或者當節(jié)溫器開啟溫度過低時，冷卻水過早進入大循環(huán)，都會引起過冷運轉(zhuǎn)。當汽缸壁溫度從80℃降至50℃時，缸套的磨損增加約5倍。而在汽缸壁溫度達到80~85℃時，磨損量明顯降低。水溫過低，柴油在燃燒室溫升較慢，滯燃期長，燃燒過程惡化，發(fā)動機運轉(zhuǎn)不良。
低溫運轉(zhuǎn)的主要緣由是節(jié)溫器失效。檢查方法如下∶
（1）檢查冷卻水的溫升速度。觀看儀表板水溫表，如水溫升得很慢則說明節(jié)溫器工作不正常。
（2）檢查散熱器水溫，把數(shù)字式溫度計的傳感器插入水箱，測量上水室與水溫表讀數(shù)（發(fā)運機水套溫度）并作較水溫升到68~72℃以前，發(fā)動機啟動不久，散熱器的水溫就和水套的水溫一同上升，表明節(jié)溫器不良。
（3）拆檢節(jié)溫器，確認故障。將節(jié)溫器放在熱水中，檢查節(jié)溫器閥門開啟和完全開啟的溫度是否符合修理手冊的規(guī)定。節(jié)溫器失效應(yīng)準時更換，否則會縮短發(fā)動機的使用壽命。
2、過熱運轉(zhuǎn)
為使發(fā)動機處于熱平衡狀態(tài)，要用冷卻水把20%~30%的熱量帶走，使冷卻水套中的水溫保持在80~90℃。發(fā)動機水溫超過95℃運行叫做過熱運轉(zhuǎn)。
（1）水溫過高的運行作業(yè)中，應(yīng)留意水溫表和變矩器油溫表讀數(shù)。發(fā)覺發(fā)動機過熱運轉(zhuǎn)應(yīng)停止作業(yè)，讓發(fā)動機轉(zhuǎn)速降到中速（1000~1100r/min）。切勿在過熱時直接加冷卻水。溫度高達400~500℃的缸蓋在急劇降溫時簡單發(fā)生熱裂。熱機停車前應(yīng)讓發(fā)動機盒速幾分鐘，以防止高溫的活塞和其它零件的油膜結(jié)膠與焦化。
（2）過熱運轉(zhuǎn)時易引起的故障有∶
○充氣系數(shù)下降，混合氣燃燒不正常，引起敲缸、爆燃，功率下降。
○缸蓋、氣門、缸套、活塞、活塞環(huán)等受熱零件熱應(yīng)力增大，常產(chǎn)生熱裂。
○破壞滑動協(xié)作的正常間隙，稀釋油膜，造成活塞拉缸。
○燒壞缸套的防水膠圈。
○機油早期劣化變質(zhì)，造成潤滑不良，簡單燒瓦。
三、冷卻系統(tǒng)的維護
1、檢查冷卻液
（1）在清洗冷卻系時，如果發(fā)動機是熱的狀態(tài)，不要直接打開散熱器蓋，以防熱水噴出燙傷。待發(fā)動機冷卻后，再用抹布裹著打開散熱器蓋，如果散熱器內(nèi)還有殘余壓力，打開時會聽到排氣的聲音，應(yīng)注意防護。
（2）如果冷卻液不足，應(yīng)補充開水到溢出為止，盡量避免加生水。如果冷卻液變得污濁或充滿水垢，應(yīng)將冷卻液全部放掉，并清洗冷卻系。
2、清洗冷卻系
（1）簡單清洗
洗滌時，應(yīng)放凈舊冷卻液，將發(fā)動機冷卻系加滿清潔水，起動發(fā)動機運轉(zhuǎn)5min后放出，放出的水若比較污濁，應(yīng)重復(fù)上述步驟直至水清為止。
（2）徹底清洗
當發(fā)動機散熱性能不好、發(fā)動機冷卻系水垢過多時，可使用專用的散熱器清洗劑進行清洗。
應(yīng)急柴油發(fā)電機組選購過程中需要注意哪些事項？
康明斯無刷充電發(fā)電機的使用維護
同步發(fā)電機的電樞反應(yīng)
美國EPA環(huán)保署的柴油發(fā)電機排放法規(guī)
如何讓柴油發(fā)電機壽命延長至十年？
這5個方法可修復(fù)柴油發(fā)電機氣缸體與氣缸蓋裂紋，你知道嗎？
玉柴柴油發(fā)電機組的幾個保養(yǎng)小技巧
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