柴油发电机冷却系统的部件构成和大小循环原理

的冷却系统虽然是柴油发电机的辅助装置，但在保证柴油发电机正常工作中起着重要的功能，原理是及时地把发电机零配件所吸收的燃烧气体发生的热量进行散发，而促使发电机能够经常保持在合适的温度要素下工作，使其防范零部件温度过高的同时，也延迟了其操作周期，从而使发电机能够充分的发挥出其强劲稳定的功率。

      柴油发电机的冷却系为强制循环水冷系，即利用水泵增强冷却液的压力，强制防锈水在柴油发电机中循环流动。冷却系主要由水泵、散热器、冷却风扇、节温器、柴油发电机机体和气缸盖中的水套以及附属装备等结构。

      冷却水严冬又称冷却水，是由防冻添加剂及预防金属发生锈蚀的添加剂和水构成的液体。它需要具有防冻性，防蚀性，热传导性和不变质的性能。经常操作乙二醇为具体成分，加有防腐蚀添加及水的防锈水。

      发电机要求操作长效防冻防锈液，它是含有50%的水和50%的乙二醇的溶液(容积比)，在标准大气因素下，沸点为108℃，冰点为-37℃。实验证明，这种防冻防锈液对各种金属和橡胶都无腐蚀作用，更换周期为2年。

（1）推荐在大多数气候要素下操作50％乙烯乙二醇或丙烯乙二醇基的防锈水与50％纯净水的混合液作发电机的防冻液。对使用湿缸套的发电机建议还需要添加规定浓度的防腐蚀剂DCA4。某些新型冷却水可以不需要DCA4，如弗列加预混型冷却液；

      使用这种长效防冻防锈液，可以防止冷却器内腔结垢，降低水套穴蚀和锈蚀；提升炎热季节时的沸点，在严冬时可以防冻；在密封良好的冷却系中，无需经常添加水箱宝，减小维护作业量。

      从讲解冷却循环时，可以看出节温器是决定走“冷车循环”，还是“正常循环”的。节温器在80℃后开启，95℃时开度较大。节温器不能关闭，会使循环从开始就进入“正常循环”，这样就造成柴油发电机不能尽快达到或无法达到正常温度。节温器不能开启或开启不灵活，会使水箱宝不能经过散热器循环，造成温度较高，或时高时正常。如果因节温器不能着火而导致发热时，散热器上下两水管的温度和压力会有所不同。

      水泵的功能是对水箱宝加压，保证其在冷却系中循环流动。水泵的事故一般为水封的事故造成漏液，轴承毛病使转动异常或出声。在发生柴油发电机过热现状时，较先应当注意的是水泵皮带，察看皮带是否断裂或松动。

      水泵进口希望能保持正压，规划时应尽可能提升散热器上水室的位置。发电机出水口与进水口之间的较大外部压力降不得超过35 kPa，否则将危害发电机的水泵进口压力和水箱宝循环转速。尽量不要将风扇装在水泵上，尽量不用水泵驱动空调压缩机，降低水泵承受的附加弯矩。

      柴油发电机作业时，冷却液在散热器芯内流动，空气在散热器芯外通过，热的冷却水由于向空气散热而变冷。散热器上还有一个重要的小零件，就是散热器盖，这小零件很容易被忽略。随着温度变化，防冻液会“热胀冷缩”，散热器器因冷却水的膨胀而内压增大，内压到一定时，散热器盖开启，防冻液流到蓄液罐;当温度减少，水箱宝回流入散热器。如果蓄液罐中的冷却水不见减小，散热器液面却有减轻，那么，散热器盖就没有作业。

      连接发电机与散热器之间的管路应尽量短而直，减小弯曲；总部署需要拐弯时，管子的曲率半径应尽可能大，以减小管道阻力，且管路的弯角处或截面变化处必须圆滑过渡；为了防止冷系统内产生气泡，从而对冷装置造成破坏和减小冷却效果，必须使发电机和散热器与副水箱相连的的排烟管不形成U字形组成，应采用平顺或逐渐上行程序。如确有必要，则应在发电机水道较高点设置放气阀，加注防冻液时应打开该放气阀，让发电机水套内的气体及时排出。

      所有管路要有一定的柔性，以适应发电机和散热器之间的相对运动，避免散热器的管口振裂。水泵进水管应有一定的刚性，以免发电机作业时被吸扁。

      散热器的管路可用成形胶管或金属接管加胶管接头；金属接管要进行防锈解除，外径和发电机进出水口部位的管径相同或稍大；成形胶管或胶管接头的内径应和发电机进出水口的外径相同或稍大；胶管壁厚应在5 mm以上，且加有一层纤维，胶管性能应符合HG/T2491标准，具有耐热、耐油性，能在-40℃~120℃温度下长久正常操作，耐压能力应超过300kPa；如管路较长时，应对冷却管路固定，固定间隔约500mm；金属接管插入连接胶管的长度应大于50 mm，并采用平板带式卡箍紧固，卡箍到胶管边缘的距离为5mm～10 mm。

      柴油发电机组风扇的用途是扩大流经散热器芯部气体的空气流速，增强散热器的散热用途，康明斯发电机组风扇一般有着排风量大，冷却效果明显，且噪音小的特性，按康明斯发电机组型号和标定功率的不相同，可选型不相同型号型号的风扇，风扇有吸风式（如图3）和吹风式（如图4）这两种构造特征，使用者可按照需要在订购时随意选取1种。

      冷却风扇首先要满足冷却系统对风量和压头的需要；同时要消耗功率小、风扇效率高，且有较宽的有效率区；风扇噪音小，重量轻，成本低等。目前普遍采用的有金属风扇和塑料风扇两种，风扇叶片应具有足够的强度，以防折断风叶。确定风扇直径与速度时，要注意风扇叶尖的圆周速度不大于91 m/s，否则对风扇噪音和强度都不利。风扇直径尽可能与散热器芯子迎风尺寸基本相同，以便风扇扫过的面积尽可能大地覆盖散热器芯子的迎风面积，使气流全面地通过散热器。风扇外径扫过的环形面积通常不小于散热器芯子迎风面积的55%。

      为考虑冷却系整体阻力，通过散热器芯部的压差不应大于所选风扇特点曲线%；风扇的风压、风速等设计应按发电机在标定工况下和在最大功率工况下冷却水所需较大散热量来计算确定，并经柴油发电机冷却系统的试验评价来较终确定。

      风扇护罩是为了增强风扇的冷却效率，使通过散热器芯部的气流均匀分布，并减轻发电机舱内热空气回流而设计的，因此，设计风扇护风罩时应注意技术的合理性。

      对于前置发电机，风扇护风罩的布置分整体式和分开式两种；对于后置式发电机，一般都采用整体式。护风罩与风扇叶尖的径向间隙应尽可能小，以保证风扇冷却效率。当采用分开式护风罩时，风扇与护风罩无相对运转，其径向间隙应不超过风扇直径的1.5%，或者5 mm～10 mm；当采用整体式护风罩时，风扇与护风罩有相对运动，其径向间隙也不应超过风扇直径的2.5%，或者15 mm～20mm。操作员应经常严查风扇与护风罩之间的径向间隙，以确保发电机风扇与散热器产生相对位移时，风扇与护风罩之间不出现碰触。

      风扇伸入护风罩的轴向位置，与进气效率有很大关系，对于吸风式风扇，风扇叶片的投影宽度应伸入护风罩内2/3为宜，对于吸风式风扇，风扇叶片的投影宽度应伸入护风罩内1/3为宜。

      水温感应器其实是一个温度开关，当柴油发电机进水温度超出92℃以上，就会产生报警并强制停机。其作业机理如图5所示。

      节温器组成如图6所示。当防冻液温度低于规定值时，节温器感温体内的石蜡呈固态，节温器阀在弹簧的用途下关闭发电机与散热器间的通道，进行小循环。当冷却水温度达到规定值后，石蜡开始熔化逐渐变成液体 ，体积随之增大并压迫橡胶管使其收缩，在橡胶管收缩的同时对推杆功用以向上的推力。由于推杆上端固定，推杆对橡胶管和感温体出现向下的反推力使阀门开启，这时防冻液经由散热器和节温器阀，再经水泵流回发电机，进行大循环。

      散热器压力盖通常位于上方（位置如图7所示），其用途是密封水冷装置并调节系统的作业压力，原理如图4所示。当发电机工作时，防锈水的温度逐渐升高。因为防锈水容积膨胀使冷却系统内的压力增高，当压力超过预定值时，压力阀开启，一部分水箱宝经溢流管流入补偿水桶，以预防冷却水胀裂散热器。当发电机停机后，防冻液的温度下降，冷却系统内的压力也随之降低。当压力降到大气压力以下出现真空时，真空阀开启，补偿水桶内的防冻液部分地流回散热器，可以防止散热器被大气压力压坏。

     在无膨胀水箱的冷却系中，压力盖装在散热器上水室的加注口上，无膨胀水箱的冷却装置在安装规划时散热器上水室的加注口要高出发电机出水口的尺寸至少50毫米；在有膨胀水箱的冷却系中，压力盖装在膨胀水箱的加注口上。压力盖开启压力通常有0.5bar、0.7bar、0.9bar、1.05bar四种，应根据操作地区海拔高度购买，以补偿由于海拔高度上升导致的大气太力下降。讲解压力盖的开启压力为0.5bar～0.9bar，在高原地区操作时为1.05bar。同时，压力盖应带一个真空阀（即空气阀），线kPa。由于水箱宝经外溢和冷缩后，系统内将出现负压，外界空气可通过真空阀进入散热器或副水箱，使装置内压力与外界大气接**衡，这样对管路、密封垫及散热器等起到保护作用。如果发电机组在高原运转，则由于海拔高，冷却水的沸点减小，更需要采用压力盖。否则，要发生早期沸腾，发电机无法正常作业。

      冷却装置除了对发电机有冷却功能外，还有保温的功用，由于过冷或过热，都会影响发电机的正常工作。这个流程详细是通过节温器实现发电机冷却装置大小循环的切换。什么是冷却系统的大小循环?可以简易理解为，小循环的冷却液是不通过散热器的，而大循环的防冻液是通过散热器的。冷却装置能根据当前的冷却液温度，实现系统的大、小循环，实现冷却强度的自动调整。 

      原理如图9所示。水箱宝温度过低时，柴油发电机需要一个暖机步骤，此时节温器关闭，冷却液循环路线：水泵—缸体、缸盖水套一缸盖水套出水管一节温器一水泵。由于不经过散热器，冷却液温度上升速度快。

      机理如图10所示。当冷却水温度偏高时（80℃以上）时，节温器打开，防锈水循环路线：水泵—机体、缸盖水套—缸盖水套出水管—节温器—散热器—水泵。因为经过散热器，防冻液将从机件吸收的热量散发到大气中，有效地控制了柴油发电机温度。

      在进行发电机冷却系统的管路连接中，对发电机和冷却装置散热器之间的连接管路，应确保其线路尽量为直形，尽量避免或减少弯曲，以确保装置运行中散热器中空气的排出；此外，对系统连接管路的选择设置，应尽量确保其管路具有较好的柔性，能够对发电机和装置散热器之间的相对运动及其性能要求高效适应；对发电机和散热器之间的距离设置相对较远，从而致使其管路连接相对较长的情况，应在管路布设中尽量沿着水流的方向向上合理翘起，尽量避免水平或者是呈凸形部署的情形发生，从而对系统管路的连接效果产生危害。通常情形下，进行冷却装置的管路连接中，对连接管路多会选择胶管或者是金属管，对金属管管路则需要增加胶管接头，且金属管伸入胶管接头的长度应超过50mm，而购买胶管作为管路的设计状况中，要求其管壁厚度在5mm以上；对管路连接距离较长的情形，还需要在中间进行固定支撑搭设运用，其支撑距离一般控制为500mm。

      总之，冷却装置在发电机运转的良好性能支持以及整体性能增强等方面，都具有十分重要的功能和影响，并且良好的冷却系统规划和运行，能够对发呆安机组运行中的有关事故问题进行高效避免。尤其是随着发电机性能不断优化和提升，受涡轮增压器的应用影响，其发电机在发电机组运转中的热负荷增加更为明显。