柴油发电机冷却液工作温度范围、太热或过冷的危害

柴油发电机冷却水的正常温度，除发电机满负荷或超负荷时允许短时间沸腾外，水温均应保持在75～95℃。而发电机水温超过95℃即称为发电机偏热，低于75℃则称为发电机过冷。因此，冷却装置的用途就是使发电机在所有工况下都保持在适当的温度范围内，既要预防发电机偏热，也要预防严冬发电机过冷。在发电机冷启动之后，冷却系统还要保证发电机迅速升温，尽快达到正常的工作温度。本文就发电机水箱宝温度偏高或偏低情形下，对柴油发电机组输出容量的危害及防控举措方面与大家共探求。

      柴油发电机在操作流程中会随着使用时间和环境变化产生作业不正常，例如难起动、动力不足、爆燃和异响等等。这些不正常现象都极有可能是由柴油发电机作业温度异常（偏高或较低）引起的。因此，分析柴油发电机工作温度异样的影响条件，提出改良柴油发电机作业温度异样的方案，具有实际意义。

（1）发电机工作时，由于燃料的燃烧，汽缸内气体温度高达2200K~2800K（1927℃~2527℃），大约1/3做功转变为机械能，其余大部分随废气排出，其余则被发电机零件吸收，使发电机零配件温度升高，特别是直接与发热气体接触的零件，若不及时冷却，则难以保证发电机正常工作。这个时候，冷却装置保证了发电机在较适宜的温度范围内作业，其原理如图1所示。

（2）水冷式发电机保持正常工作，其防锈水的温度应在353K~363K（80℃~90℃）之间。此时，气缸壁温度不超过473K~573K（200℃~300℃）；汽缸盖、活塞顶部的温度不超过573K~673K（300℃~400℃）；润滑油的温度在343K~363K（70℃~90℃），保证发电机具有较好的动力性、经济性和净化性，使零件的运动和磨损正常。

       随着环境温度上升，空气密度降低，柴油发电机进气量会下降，致使柴油发电机增压压力下降，爆压下降，同时由于进气流量下降，过量空气系数会减少，燃烧恶化，油耗上升；环境温度下降时趋势则相反。环境温度每下降5℃，该柴油发电机额定负载增压压力上升约7kPa，爆压上升约0.23 MPa，当环境温度低于20 ℃，爆压超出限值；环境温度每上升5℃，涡前排温上升8℃左右，缸盖排温上升9℃左右，过大空气系数下降0.05，油耗上升0.8 g/(kW·h)，当环境温度高于38℃东莞发电机维修，涡前排温与缸盖排温超出限值。

      喷油正时对柴油发电机爆压、排温及油耗影响明显，喷油正时每推迟1°，柴油发电机爆压下降0.5～0.6 MPa，排温上升3℃左右，油耗上升1.7 g/(kW·h)。由此可见，对于爆压超限的情形可采用推迟喷油正时的方案，对排温超限的情况可采用喷油正时提前的途径。

      不同喷油正时对柴油发电机性能的影响根据不同环境温度下仿线 MPa，但涡前排温低于限值50℃;环境温度为45℃时，爆压低于限值1MPa，但涡前排温超出限值12℃;结合喷油正时对爆压与排温的危害规律，则低温时调节推迟喷油正时排温的风险较小，但发烫时提前喷油正时存在爆压超限的风险。为使各环境温度下的爆压与涡前排温均不超出限值，首先应考虑操作高爆压。喷油对柴油发电机温度的危害曲线所示。

      发电机太热意味着发电机冷却系统的温度太高。柴油发电机水箱宝温过高，热切换效率低，机体内部运动机件润滑不佳，磨擦阻力增加，能量消耗增加，危害容量正常输出。女在运用修理过程，能及时发现与处理水温太高故障，防止水温过高，可确保功率正常输出。发电机温度过高的原因很多，发烫后对发电机的危害也很多，主因如下：

      柴油发电机通过燃料燃烧化学能转变为热能，再由热能切换成机械能的一系列能量切换流程然后输出容量。 若冷却系水温连续在95℃以上，表明柴油发电机的燃料未能完全燃烧，即热转换效率很低。热能未能充分利用并转换成为机械能，造成能量浪费，输出容量受到影响。 若冷却液温连续在95℃以上，甚至达到100℃以上时，因零件表面温度很高，而造成润滑油的温度增高，润滑因素恶化，运动部件无法得到良好的冷却，运动部件的摩擦阻力增加，摩擦损失的机械能增加，也使输出功率无劲。

      柴油发电机温度很高，进气温度也将很高，进气量将应相减小。对于国三排放柴油发电机，操作机械高压油泵，供油量不是随着进气量来改变，当进气量减少时，供油量不变，故混合气变浓，造成柴油发电机燃料未能完全燃烧，柴油发电机温度升高，致使柴油发电机工作恶性循环，影响容量正常输出。

      在国三排放电控型柴油发电机上，冷却液温度及进气温度太高时，操作界面ecu会根据探头监测到的信息，对柴油发电机电控系统起动热保护功用，将供油量控制在一定的百分比，控制柴油发电机的容量输出。 当冷却系发生水温超过两次100℃以上（开锅）以后，各配合部件的表面因太热影响，会引起产生异样运动，产生不正常的摩擦，就算这时在运行中暂时未出现水温升高，柴油发电机的磨擦阻力也较大，容量未能正常输出。

① 早燃和爆燃的倾向加大，破坏了发电机的正常工作、同时也促使零件承受额外的冲击载荷而造成早期故障。

③ 金属材料的力学性能减小，造成零件的变形及故障。康明斯公司操作仿真装置对过热下汽缸的研究，证明温度偏高必然导致气缸变形，其温度分布图如图3所示，仿真和试验曲线所示。

      发电机的冷却，如果单纯依靠零件本身对外散热是不够的，必须对某些零件特别是与过热气体直接接触的零件进行必要的强制冷却，才能保证发电机正常运转。但是，过分的冷却也会导致不良后果。

      进入气缸的混合气（或空气）温度偏低，可燃混合气品质差，致使发电机功率无劲，油耗增加；燃烧产物中的水蒸气容易凝结成水，加剧了对身体和部位的侵蚀。未汽化的燃油冲刷和稀释零件（汽缸壁、活塞、活塞环等）表面的油膜。这加剧了零件的磨损。

（1）进入汽缸的可燃混合气（或空气）温度过低，使点燃困难或燃烧迟缓，造成发电机功率无力以及燃料消耗量增加。

（3）燃烧后的生成物中的水蒸气易冷凝成水与酸性气体形成酸类，加重了对零件特别是汽缸壁的侵蚀功用。

（4）因温度较低而未汽化的燃料对摩擦表面（气缸壁、活塞、活塞环等）上油膜的冲刷以及对润滑油的稀释，加重了对零件的磨耗。

      柴油发电机水温太高时，都会发生一些预兆，例如柴油发电机冷车起动及运行中，冷却液温连续在95℃以上，表明温度过高。此损坏通常发生在柴油发电机超负载运转时、柴油发电机燃料未能完全燃烧时及冷却系统工作不好时。因此，在操作与维修步骤应及时发现与排查清除，避免水温太高的损坏产生，有效控制水温，可确保容量正常输出。

      柴油发电机长时间超负荷运行，各运动件的负荷增加，转速减轻，润滑性能下降，引起过热。故应控制柴油发电机的负载，预防长时间超负载运行，确保水温正常。

① 加强发电机组的平常维保作业，严格发电机组运转的“三检”机制，做到及时发现并处理因水泵损坏、气缸垫损坏、散热器故障及水管、水道裂损而泄漏防冻液的故障，确保水量充足；

① 经常检测水泵的工作情形，预防水泵泄漏、叶轮磨损或变形等异样故障而影响正常供水。

② 经常检查水泵传动皮带的松紧度，防止皮带松弛引起打滑，危害水泵转速而减小供水能力。

③ 防范节温器滞卡、失灵等异常故障 节温器滞卡、失灵时，防锈水未能按柴油发电机需要的水流量控制流量，影响散热效果，故在检查发现节温器滞卡或失灵时，应及时更替维修。

④ 却水道的形状及大小，关系到水流的畅通、流量是否满足要求，是在布置制造时应考虑的问题。

      加强维护保养工作，经常检测高压泵、喷油嘴及联接系统和空气进气管路、空气滤清器等部件，及时修理、调整处理供油提前角过量或过小及供油量过大或进气量过小等损坏，使可燃混合气浓度控制在规定值（13.2—16.2）范围之内，防范出现不完全燃烧而影响输出容量的现象。

      柴油发电机长时间使用硬水作为冷却媒介，将造成气缸体、气缸盖的水套以及散热水管内壁沉积水垢过厚；操作的不清洁的防冻液中，有泥土、油污与沉积物水垢会在一起，附于水道壁上，危害散热效能，使柴油发电机太热。在发电机组使用时，应预防操作硬水及脏污的水作为冷却媒介，保持冷却系统散热能力。

      散热器功率过小，散热面积过小，影响冷却效果，水温升高。在发电机组配置上应选型相匹配的散热器，以保证散热效能。如果在操作时散热器受到震动造成焊缝开裂，水箱宝泄漏而影响散热效果，应及时维修，以恢复其散热效能。

      在布置制造时应充分考虑到冷却装置的导风效果，避免危害散热器的散热效果。使用塑料风扇叶，在发热时容易产生扭曲变形，或风扇在改装后，叶片的倾角产生改变；冷却风扇可能由温控开关控制，也可能由水温传感器控制，或由风扇离合器控制，应经常这些部位，防范不正常故障而危害排风量，减小鼓风效果。可使用钢片质风扇，并确保安装准确。在安装时还应保持散热器与导风罩接合面的密封，防止风扇安装与风罩位置之间的不合理。防止散热器迎面气流受阻，导风不良，使散热器气流减轻，风力差。为散热器供应良好的导风效果，保持冷却系统的散热能力。

      气缸垫烧损、气缸盖或缸套发生裂痕等损坏都会致使燃烧室与水道窜通，水道与油道窜通，水道与水道窜通，都将影响柴油发电机的散热效果。

① 当燃烧室与水道窜通时，会从加水口、排水管排出水份或排烟管、机油盘通气管冒出白烟；

③ 当水道与水道窜通时，冷却液会在水道中回流，造成机体散热不好，尤其在高速时影响更大。

      出现这些损坏，将很大程度上影响柴油发电机的冷却效果，致使功率输出受到影响。故在使用、修理步骤，应根据详细的损坏情形，正确判定损坏部位，及时彻底修复处理，以达到控制水温的目的，确保柴油发电机容量输出正常。

      在剖析柴油发电机作业温度较低的影响要素时应注意：启动柴油发电机，使其作业较长时间，其水温达不到正常作业温度，并伴有动力下降、油耗量增加、排黑烟，对该状况应立即停机，迅速查找缘由所在。停机先用手触摸缸体的外表，确定水温的真实情形：如水温虚低，是水温传感器失灵的缘故，否则查验散热器风扇是否提前运行散热，严冬保温装置是否良好，百叶窗、挡风帘是否正常作业，中冷器、增压器、废气再循环等装置是否正常工作，对其进行确认采取相应方案，问题会很快得以解除。

      对于节温器故障，压缩比变化，气缸漏气率，散热损失，气门间隙等问题，检验相应数据是否与正常规定数据相符合，否则进行拆检更换。

      因为冷却系统的各种要素致使的水温偏高或过低，造成柴油发电机太热或过冷，会使结构柴油发电机的零件强度及刚度减少，正常的工作间隙被破坏，运动件间的润滑油会变质和焦化，结果使得受力零件可能损坏，运动零件的摩擦和磨耗加剧，进、排气受阻，较终使柴油发电机工作不可靠，使用寿命下降，动力性、经济性、排放性变差。柴油发电机机油的油温变化，会使摩擦副间的润滑油膜遭到破坏，发生干摩擦，使摩擦阻力增大，致使柴油发电机内部功率损耗增大，综合性能下降。对上述造成柴油发电机工作温度异样的各种危害因素，应根据不一样的情况，逐个采取相应的举措予以处置。谨记履行迅速柴油发动机故障灯图解、快捷的原则，抓住问题的本质，及时处置故障所在。此外，在柴油发电机组的操作过程，应合理调控，加强对柴油发电机的维保维护，使之经常处于良好的环境中正常作业，确保柴油发电机的容量正常输出，从而有效保持康明斯发电机组的动力性能。