新聞主題	高原柴油發電機的影響因素和緩解措施

 

導讀：在高原地區，由于環境因素的變化，導致柴油發電機組的實際使用條件與普通平原地區設計條件產生了較大的差異，致使柴油發電機組的性能及可靠性嚴重下降，會給購買用戶造成了持續不斷的損失。因此，加強柴油發電機組高原環境適應性技術的基礎研究工作，對發展高原型柴油發電機組是必要的趨勢。

 

 

 

一、高原氣候環境特點

 

我國海拔超過1000m的高原面積約為358萬平方千米，約占國土面積的37％，其中具有代表性的有青藏高原、內蒙古高原、黃土高原和云貴高原等。高原氣候環境特點通過對高原氣候特征的分析，可總結為如下幾點：

（1）天氣寒冷、晝夜溫差大；

（2）大氣壓力低、空氣密度小、空氣含氧量低；

（3）日照時間長，紫外線輻射強；

（4）氣候干燥，風沙強；

（5）水的沸點低；

高原的氣候特點可用“三低兩強”來說明，即“氣溫低、氣壓低、空氣含氧量低、紫外線強、風沙強”。
    

二、高原環境的影響

 

渦輪增壓柴油發電機在高原地區工作時，大氣條件的改變．使柴油發電機的進氣量、燃燒、熱損失、機械效率、燃油消耗率等指標發生巨變，最終導致柴油發電機的機械負荷和熱負荷狀況與平原地區T作時截然不同。有關科研機構實驗數據表明，對非增壓柴油發電機，海拔高度每上升1000米，額定功率下降7％～12％，最低燃料消耗率增加2％～12％，排溫升高4％～12％，缸蓋溫度升高7％，機體熱強度上升2％～5％。對增壓柴油發電機，海拔高度每上升1000m，額定功率下降4％～7％，最低燃油消耗率增加3％～7％，渦輪前溫度升高7％，缸蓋溫度升高7％，機體熱強度上升1％～3％，渦輪增壓器轉速上升6％～8％。

1、冷卻系統的影響

柴油發電機在高原動力恢復后，機械負荷和熱負荷增大，其中熱負荷表現更為突出，熱負荷增大是限制高原柴油發電機最大功率發揮的主要因素。隨著海拔高度的上升，氣壓降低，水的沸點下降，水冷柴油發電機經常會因水箱“開鍋”影響工作。一方面，由于可燃混合氣濃度降低，燃燒速度減慢，引起后燃現象，排溫增加，熱負荷升高。另一方面，空氣密度減小，風扇的質量流量下降，柴油發電機冷卻效果變差。過高熱負荷不但使柴油發電機性能下降，還易發生拉缸。既要控制后燃產生的熱負荷升高，又要控制冷卻系統因高原散熱能力下降引起的溫升。啟動性能高原低溫低壓環境對柴油發電機的啟動性能影響非常大，導致柴油發電機經常不能正常啟動，而且冷機狀態下強行啟動會加劇缸套活塞等關鍵部件磨損。

2、動力性能的影響

高原高溫環境會引發柴油發電機動力性能下降，主要影響因素如下：

（1）溫度較高導致功率下降；

（2）水箱散熱能力下降，造成柴油發電機易于過熱。

（3）進氣充量減少，導致柴油發電機動力性下降

空氣濾清器的作用是用于阻擋或濾除進氣中的灰塵和雜質，以減少對氣缸套、活塞環、活塞及氣門等主要部件的磨損和故障，延長柴油發電機的使用壽命。沙漠地區空氣的含塵密度高，空氣濾清器濾清效率下降，進氣阻力加大，進氣量減少，導致功率進一步降低。

3、其他性能的影響

（1）對啟動性能的影響

高原或沙漠地區冬季或夜晚溫度可低至-30℃以下。低溫環境造成機油黏度增大，蓄電池容量下降，啟動困難。

（2）可靠性的影響

主要現象為空氣濾清器堵塞頻繁、機件磨損嚴重及柴油發電機熱負荷高等。

（3）材料老化的影響

紫外線加速發電機組表面橡膠、塑料、油漆等高分子老化，龜裂。

（4）電氣性能影響

高原環境對低壓電器產品的影響主要體現在溫升、絕緣性能、接通能力和分斷能力、產品動作性能、電壽命、對PLC的干擾等方面。

 

三、解決措施

 

1、功率恢復型增壓技術

功率恢復型增壓主要是對非增壓柴油機在高原功率下降的情況下采取的增壓措施，它通過增壓供氣，增加氣缸的充氣密度，以提高過量空氣系數，達到缸內燃油充分燃燒、恢復平均有效壓力的目的，使其功率恢復到原機低海拔標定水平，期間其供油量保持不變。因此，良好的增壓匹配是發電機組性能恢復zui重要的技術關鍵。

2、中冷措施

進氣經增壓后，其溫度隨壓力同時升高，影響進氣密度及功率恢復，并造成熱負荷和排溫的急劇升高，進一步影響到可靠性。采用中間冷卻裝置對增壓進氣進行冷卻，有利于降低熱負荷，并進一步提高功率，其與增壓措施的配合是提高功率和可靠性的關鍵一環。

3、熱平衡控制

增壓恢復功率后，原機冷卻系統已不能滿足要求。原因在于高原環境下，空氣密度下降，冷卻水沸點降低，如若采取水中冷措施，更增加了新的熱源，為此需重新調整選配合適的水箱和風扇參數，使柴油機熱平衡得到合理控制。

4、增壓型空氣濾清系統

柴油機增壓時供氣量將增加，尤其針對高原沙塵大的特點，要求空濾器應盡可能具有效率高、阻力小、流量大、壽命長、體積小、重量輕、成本低、保養易等特點。

5、高原低溫起動

高原低溫起動條件比較嚴酷。海拔4000m以內溫度雖不是很低(-30℃)，但由于氣壓低，起動時壓縮終點壓力及溫度不夠，以及增壓裝置對起動進氣的阻滯作用，因此使起動狀況不佳。但對機組來講，有利的方面是起動負荷相對較低，可在起動后溫度上升至適當狀況再加載。根據多年低溫起動試驗研究，考慮采用預熱起動并輔以低溫電瓶組合措施。

6、增壓潤滑系統

增壓器是高溫、高速旋轉的部件，轉速高達105r/min，冷卻潤滑極為重要，其油料需增壓油品，并同時適用柴油機系統。

康明斯在高原地區的試驗表明，柴油發電機組隨海拔高度上升功率下降、油耗率上升、熱負荷升高，性能變化十分嚴重。實施增壓中冷功率恢復等高原適應性成套技術措施后柴油發電機組各項技術性能在海拔4000m可以恢復到原出廠值，對策措施是完全有效可行的。
 

 

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