故障檢修與技術(shù)維護(hù)

柴油發(fā)電機(jī)組溫度高低的影響、產(chǎn)生原因及解決方法

 

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

 

一、高溫對發(fā)動(dòng)機(jī)的影響

 

      柴油發(fā)電機(jī)組主要由柴油發(fā)動(dòng)機(jī)、同步交發(fā)電機(jī)和控制系統(tǒng)三大部分組成。柴油機(jī)就是常聽到的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，通過柴油的燃燒產(chǎn)生動(dòng)力，然后通過同軸安裝的同步交流發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電能，之后這些電能再通過發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)對電流電壓進(jìn)行控制，調(diào)節(jié)并輸出電流到用電設(shè)備。因此，我們首先來講講高溫對其主機(jī)（即發(fā)動(dòng)機(jī)）的影響，產(chǎn)生原因和解決方法。

1、影響

      柴油機(jī)的正常工作溫度為80℃~95℃，當(dāng)溫度明顯高于95℃以上時(shí)為高溫，此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)功率下降，同時(shí)會(huì)導(dǎo)致發(fā)電機(jī)功率下降從而影響供電質(zhì)量；常見的增壓器和排氣歧管發(fā)紅就是高溫的典型現(xiàn)象表征，如圖1、圖2所示。其次，機(jī)油粘度降低，加速機(jī)件的磨損，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)“開鍋”、燒瓦、拉缸等故障。

      柴油發(fā)電機(jī)還有一常見故障，因?yàn)樗诠ぷ鲿r(shí)是固定不動(dòng)的，相比汽車它的散熱效果較差，所以它在長時(shí)間工作時(shí)，經(jīng)常處于一種溫度較高而又不至于“開鍋”的狀態(tài)，此時(shí)，操作人員又往往會(huì)忽視這一問題，它除導(dǎo)致功率下降外，還經(jīng)常會(huì)引起呲缸墊，導(dǎo)致發(fā)電機(jī)組不能工作而維修。

 

圖1  高溫下柴油機(jī)增壓器發(fā)紅現(xiàn)象

圖2  高溫下柴油機(jī)排氣歧管發(fā)紅現(xiàn)象

 

2、產(chǎn)生原因

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

（2）柴發(fā)機(jī)件原因，例如節(jié)溫器、散熱風(fēng)扇、水泵等出現(xiàn)機(jī)械故障。

（3）高溫現(xiàn)象是發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載過高或供油系統(tǒng)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(fā)動(dòng)機(jī)工作不良或有安全隱患時(shí)未能及時(shí)排除，或違反規(guī)定操作。

3、應(yīng)對措施

（1）啟動(dòng)之前應(yīng)檢查機(jī)油、防凍液的數(shù)量和質(zhì)量，如不符合要求應(yīng)補(bǔ)充或更換；同時(shí)，應(yīng)檢查發(fā)動(dòng)機(jī)各部件的連接情況，電路接觸是否牢固可靠、有無斷路現(xiàn)象；油路有無堵塞滲漏，傳動(dòng)皮帶有無老化、松動(dòng)、打滑現(xiàn)象。

（2）嚴(yán)格按照規(guī)定及時(shí)保養(yǎng)，保養(yǎng)的過程也是檢查的過程，發(fā)現(xiàn)隱患應(yīng)及時(shí)排除，使裝備始終處于良好狀態(tài)；平時(shí)加強(qiáng)操作人員的專業(yè)理論學(xué)習(xí)和思想、職責(zé)等方面的教育，提高業(yè)務(wù)能力。

（3）如發(fā)現(xiàn)機(jī)件出現(xiàn)故障應(yīng)及時(shí)更換，負(fù)載過高及時(shí)調(diào)整。

（4）針對發(fā)電機(jī)組因散熱問題經(jīng)常出現(xiàn)的溫度偏高，可采用以下方法：

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

② 如果是室內(nèi)固定發(fā)電機(jī)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(fēng)扇，安裝流程如圖4所示；在機(jī)房建一循環(huán)冷卻水池，池內(nèi)放防凍液，進(jìn)水口加過濾系統(tǒng)，通過水塔外循環(huán)給發(fā)動(dòng)機(jī)散熱；其優(yōu)點(diǎn)是散熱效果好，減小發(fā)電機(jī)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(fā)電機(jī)組。

 

圖3  室外集裝箱發(fā)電機(jī)組散熱結(jié)構(gòu)圖

柴油發(fā)電機(jī)散熱水池+水塔組合安裝圖

 

二、高溫對發(fā)電機(jī)的影響

 

1、影響

      不同型號和功用的發(fā)電機(jī)對溫度的要求不盡相同，軍標(biāo)GJB235A—97中規(guī)定，發(fā)電機(jī)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(fā)電機(jī)）。也就是說發(fā)電機(jī)在工作時(shí)，其溫度相對越低效率就會(huì)越高，經(jīng)驗(yàn)法判斷發(fā)電機(jī)的溫度一般以不燙手為準(zhǔn)（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(fā)電機(jī)溫度過高。

      發(fā)電機(jī)溫度過高，會(huì)影響其輸出功率、縮短使用壽命，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致繞組相間或匝間短路損壞發(fā)電機(jī)。

2、產(chǎn)生原因及應(yīng)對措施

（1）負(fù)載過大、啟動(dòng)過于頻繁。

      措施：應(yīng)及時(shí)調(diào)整。

（2）三相不平衡或缺相，可能人為接錯(cuò)相序或繞組絕緣體老化。

      措施：應(yīng)及時(shí)檢查調(diào)整，如果繞組整體絕緣老化必須重繞大修。

（3）軸承磨損，導(dǎo)致轉(zhuǎn)子、定子軸掃膛。

      措施：應(yīng)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(huì)引起高溫。

      措施：

① 調(diào)整變壓器的開關(guān)檔位至正常范圍。

② 柴油機(jī)轉(zhuǎn)速過高或過低，應(yīng)調(diào)整至正常范圍。

③ 發(fā)電機(jī)的定子、勵(lì)磁繞組有短路或接地故障，電刷接觸不良，應(yīng)檢查排除、打磨調(diào)整。

（5）環(huán)境溫度過高或發(fā)電機(jī)的散熱性能降低。

       措施：應(yīng)采取措施保持室內(nèi)通風(fēng)，檢查散熱風(fēng)扇是否有損壞或打滑現(xiàn)象、散熱水道有無堵塞現(xiàn)象，如發(fā)現(xiàn)應(yīng)及時(shí)排除。

 

三、低溫對柴發(fā)的影響

 

1、影響

      低溫的影響主要指環(huán)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(dá)-30℃~40℃，所以對發(fā)電機(jī)組的使用是有很大影響的。

（1）發(fā)電機(jī)在低溫環(huán)境下工作，理論上會(huì)降低輸出功率，但在工作中它本身就產(chǎn)生熱量需要降溫，所以當(dāng)發(fā)電機(jī)工作至正常溫度時(shí)，對低溫的影響是可以忽略的。

（2）低溫對發(fā)電機(jī)組影響最大的是柴油機(jī)的啟動(dòng)，以及啟動(dòng)后不能及時(shí)達(dá)到最佳工況，導(dǎo)致功率下降。

2、產(chǎn)生原因

（1）低溫環(huán)境下，潤滑油粘度增大，增加了機(jī)體內(nèi)各部件的運(yùn)動(dòng)阻力。

（2）蓄電池的電量減少，導(dǎo)致沒有足夠的電量啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)；因?yàn)樾铍姵氐淖罴压ぷ鳒囟仁窃?0℃~20℃之間，當(dāng)環(huán)境溫度低于-20℃時(shí)，其額定輸出不到50%，所以蓄電池的電量會(huì)明顯降低。

（3）柴油的粘度和密度增大；據(jù)測定，當(dāng)溫度從30℃降到-10℃時(shí)，柴油的粘度提高約80%，密度增大8%。從而導(dǎo)致其流動(dòng)性變差，霧化不良，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致柴油凝結(jié)、結(jié)蠟而無法啟動(dòng)。

3、應(yīng)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(diǎn)應(yīng)低于環(huán)境溫度5℃以上。

（3）提高機(jī)房的環(huán)境溫度，在野外應(yīng)對發(fā)電機(jī)組特別是蓄電池進(jìn)行保溫。

（4）嚴(yán)格按照啟動(dòng)的正確程序操作，低溫啟動(dòng)時(shí)，首先應(yīng)進(jìn)行預(yù)熱（主要包括燃油加熱器預(yù)熱、火焰預(yù)熱和電阻絲預(yù)熱），每次啟動(dòng)不超過10s，連續(xù)啟動(dòng)3次失敗后應(yīng)暫停2min～3min，若仍不能啟動(dòng)應(yīng)進(jìn)行檢查。如遇到極寒天氣，可進(jìn)行盤車、使用低溫啟動(dòng)液和人工加熱等方法。

注意：人工加熱時(shí)應(yīng)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(fā)火災(zāi)。安全的方法是，將防凍液放掉，在放的同時(shí)向水箱內(nèi)加溫水，當(dāng)流出的也是溫水時(shí)再加溫度較高的水，可加到80℃~90℃的水，發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)后，應(yīng)及時(shí)將水放掉防止結(jié)冰；使用低溫啟動(dòng)液時(shí)不能和進(jìn)氣火焰預(yù)熱同時(shí)使用，有可能引起爆炸。

 

總結(jié)：

      本文主要針對溫度對柴油發(fā)電機(jī)組的影響及產(chǎn)生原因進(jìn)行分析，并提出了應(yīng)對措施；但影響柴油發(fā)電機(jī)組正常工作的因素還有很多，比如操作人員的專業(yè)水平、設(shè)備本身的老舊程度以及其他環(huán)境因素，如風(fēng)、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(xué)習(xí)的。

 

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