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从4个方面来分析并比较发电机的风冷和水冷系统
柴油发电机过冷或者过热(即发电机冷却能力过强或者过弱)都会对其动力性,经济性,工作可靠性带来不利的影响。因此设计良好的冷却系统,能够保证发电机始终处于适宜的温度下工作,以获得较高的发电机经济性能,动力性能,工作可靠性指标等。冷却系统的功用就是使发电机在各种工况下都保持在适当的温度范围内,冷却系统既要防止发电机过热,又要防止冬季发电机过冷,在冷态下的发电机启动之后,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。
冷却系统,顾名思义,其主要作用就是对柴油发电机进行冷却,保证柴油发电机在一定的温度范围内可靠的工作,根据冷却介质的不同,分为风冷系统和水冷系统两种。下面康明斯发电机公司结合风冷系统和水冷系统的系统构造、振动噪声、冷却效果、低温性能、使用寿命,进行分析比较。
1.系统构造:水冷柴油发电机的气缸套分为干式气缸套(不直接与水接触)和湿式气缸套(直接与水接触),活塞在缸套内往复运动时,将热量传给缸套,缸套又将热量传递给冷却液来实施冷却,需要有水泵、水管、节温器等专用零部件,构造复杂;风冷柴油发电机则省去许多部件和环节,结构相对简单,但风冷系统对材料的耐热,耐磨,膨胀系数要求更高,制造起来技术工艺要求也比水冷要高。
2.振动噪声:水冷系统由于在缸套外侧配备水套,噪音经过水后变小,从而大大降低了发电机内部噪音,相对来说水冷柴油发电机的噪声更小、震动较小,拥有更高的压缩比,爆发力更强,功率更高,风冷系统需要风扇高速运转来进行抽风与排风,风燥比较大,震动较为明显。
3.冷却效果:水冷系统的缸体和缸盖刚度好,冷却强度高,发电机内部和外部冷却均匀,冷却水路设计自由度大,工作可靠,循环性好,降温迅速,不容易过热,不受环境影响;风冷系统的冷却介质为空气,空气的比热容大约为水的比热容的1/4左右,空气的传热系数大概为水的传热系数的1/20—1/30左右,空气的降温效果不如水明显,尤其在夏季使用中,水冷系统的优势更为明显。
4.低温性能:风冷系统启动方便、运行经济,启动后气缸的温度上升较快,在短时间内即可进入大负荷工作状态,没有冻裂和过热沸腾的危险,其低温性能优良;水冷系统启动后,温升比较缓慢,而且冷却液更换不及时容易冻坏发电机,需要定期检查冷却液的质量,低温环境下风冷系统的优势更大。使用寿命风冷系统中于气缸壁温度高,升温速度快,酸性腐蚀和磨损在很大程度上降低了,柴油发电机在露点以下的工作时间也大大缩短了,因而风冷系统机件腐蚀、锈蚀程度小,而且缸体、缸盖、散热器、冷却部件上也不会像水冷系统一样存有水垢;水冷系统时间久了,冷却管道容易受到腐蚀和损坏,相关部件容易老化、开裂,水箱容易产生水垢反而影响冷却效果,风冷系统使用寿命更长。
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柴油发电机组的压缩比
压缩比为柴油发电机组气缸总容积与燃烧室容积之比,它的变化,不仅影响柴油机的动力性和经济性,而且影响其启动性能。在设计时每台柴油机都规定了一个 压缩比,但在使用中,由于各种相关因素的影响,其压缩比往往会降低。现将压缩比降低的主要原因以及维修过程中应注意的一些问题简述如下:
一、活塞在压缩终了时的位置偏低
1相关零件变形或主要尺寸极差。例如在磨削曲轴连杆轴颈时,没有调整好偏心距,使磨削后的曲轴回转半径变小;连杆弯曲,使连杆大、小端孔中心距缩短;活塞销座孔铰偏,使活塞销座孔中心线至活塞顶平面距离缩短。这些因素,都会造成活塞在压缩上止点时的位置下移,压缩比下降。因此,修理中应遵守操作规范,保证修理质量;同时在换件时不要忘了检查,不要错换或装用不合格零件。换件时应检查的内容有:曲轴回转半径,连杆大、小端孔的中心距,活塞销座孔中心线至活塞顶平面的距离,机体上平面与主轴承座孔中心线之间的距离。
2 相关零件配合间隙过大。当曲轴主轴承与主轴颈、连杆轴承与连杆轴颈、连杆衬套与活塞销或活塞销与销座孔的配合间隙过大时,在压缩过程中,往往会造成活塞上止点的实际位置下移,使压缩比下降。因此,修理中应将这些配合间隙控制在允许值范围内。
二、燃烧室容积偏大
1气缸垫厚度超过设计要求,或人为地增加了缸垫厚度。此时应更换符合要求的缸垫。
2气门与气门座严重磨损,气门下沉量过大(甚至超过极限值)。此时应更换气门与门座圈。
3活塞顶部凹坑(燃烧室的组成部分)烧蚀缺损,或换错零件,使凹坑容积过大(可用注水对比法检查)。此时应换用合格的活塞。
4缸盖上的涡流室烧损,或质量不合格,容积过大(可用注水对比法检查)。此时应更换合格的缸盖。
值得一提的是,在以上导致压缩比下降的诸多因素中,往往单个因素的影响并不大,但多个因素积累叠加时对压缩比的影响就大了。如上所述,为了使柴油机的压缩比能控制在规定的范围内,关键在于提高修理质量,做好零件的修理、测量和选配工作,在技术要求允许的范围内,尽量选用较小的装配间隙。当柴油机出现启动困难、功率下降、油耗上升而气缸密封性、配气及供油均正常,似乎查不出故障原因时,不要忽视对压缩比的检查。
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分析柴油机的工作原理及使用:柴油发电机柴油机的基本工作原理就是将高压柴油喷入燃烧室中燃烧,释放出热能,再将热能转变成机械能做功。要想掌握柴油机的工作原理,首先必须了解上止点、下止点、活塞行程、配气相位、燃烧室容积、汽缸工作容积、压缩比、进气行程、压缩行程、做功行程和排气行程等概念。
①上止点:指活塞离曲轴中心远的位置或离汽缸盖近的位置。
②下止点:指活塞离曲轴中心近的位置。
③活塞行程;指活塞在上、下两个止点间的距离。从目前使用的柴油发电机柴油机情况看,135系列柴油机中活塞行程有140mm和150mm两种,两者之间有的配件相同,有的则不同,选购配件时应注意。
④配气相位:柴油发电机组柴油机的进气门和排气门开始开启和关闭的时刻用曲轴转角表示时称为配气相位。
⑤燃烧室容积;指上止点以上的空间。
动到下止点时所对应的汽缸的容积。
⑦压缩比汽缸总容积(即燃烧室容积与汽缸工作客积之和)与燃烧室容积之比,称为压缩比。
⑧进气行程:其目的是保证汽缸内充满足够的新鲜空气。活塞往下运动时,进气门打开,周围环境中的空气被吸入汽缸,直到活塞到达下止点时,进气门才关闭。
⑨压缩行程;活塞由下止点向上止点运动的过程中,进气门经下止点后延续了一定角度后关闭(主要目的是多吸入新鲜空气)。此时,排气门仍然关闭,汽缸处于密封状态。由于活塞的向上运动,汽缸内的空气被压缩,压缩终点的压力达3~4Wa,温度可达500℃一750℃。注意,柴油喷入燃烧室内开始燃烧的时刻是在上止点前一定角度而不是正好在上止点。
⑩做功行程;当活塞运行到上止点前一定角度时,喷油器开始向撒饶室内喷入高压雾化柴油,柴油与高温高压空气混合后,很快着火燃烧并释放出大量的热能。
这时,汽缸内气体的压力和温度急速上升。在高压气体的推动下,活塞向下止点运动并通过连杆使曲轴旋转输出动力。做功行程实际上是柴油机将热能转化为机械能的过程。
排气行程:在这个行程里,汽缸内的废气全部排出并再次吸入新鲜空气,便进行下一个工作循环。
实际上活塞在做功行程下止点前就打开了排气门,越过下止点后活塞上行,此时排气门已完全打开,进气门仍然关闭着,这时汽缸内的废气压力高于大气的压力而冲出排气门。为了使汽缸内的废气排干净,排气门在活塞过了上止点后才关闭。
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华龙一号”示范工程福清核电6号机组EMQ应急柴油发电机组首启成功
北极星核电网讯:2021年3月13日21点42分,“华龙一号”示范工程福清核电6号机组B列应急柴油发电机组稳定运行在600转/分额定转速平台,经中核工程福清项目调试部、工程管理部,二三公司和陕柴厂家联合检查确认柴油机各项参数正常,标志着由中核工程总包的华龙一号示范工程 一台应急柴油发电机组首次启动成功!
福清核电5、6号机组的应急柴油发电机由陕西柴油机重工集团成套供货,属于示范工程的大型国产化系统与设备。作为6号机热试的先决条件之一,6DB专项任务重大、工期紧迫,现场团队为此成立了柳鹏(调试)、伍汉升(工程管理)和邵德伟(二三)为主要协调人的“三人小组”,“三人小组”每天组织召开碰头会,建立领导层协调群,组织各家单位严格落实福清5号机组和6DA的土建施工、安装、调试和运行经验基础,将一系列变更提前落实到位,在施工工序、调试介入检查等环节进行了优化。经过设备成套中心的全程跟踪协调,诸如AVR调节器、阀门等“卡脖子”物项均按现场需求时间到货,使得系统具备了调试介入条件。调试试验组从2021年1月中旬开始介入,开展6EMQ09/10/13试验,将调试工期尽可能并行在油冲洗和管路恢复的主线作业中。3月7日,6DB开始首次进燃油,并进行3台燃油泵试车,经过五天的紧张试车、查漏消缺,柴油机发电机组燃油回路终于能顺畅运转,打通了首启前的“ 一公里”。
为有效贯彻集团公司领导现场调研指示,切实提高政治站位,专项组深入开展党史学习教育,在学习教育中激发信念、汲取历史经验,转化为攻坚克难的具体行动,按计划推动“华龙一号”示范工程建成,同时在首启前专门邀请了业主工程管理部门和华东监督站进行检查与指导,并将问题及时整改到位。
3月13日上午,首启工前会准时召开,经过近六个小时的系统在线、检查和执行操作票,柴油机正式开始启动试验。按规程需进行仅机调模式的启动,分别维持在300转/分和600转/分转速平台,随后在这两个转速平台进行带电调模式的启动,检查柴油机组运行正常。首启完成后,调试小组将进行单排快起、空载励磁、二极管断相、假同期和真同期并网、稳态运行与性能验收等一系列调试试验。只有全部试验合格,6EMQ才正式具备可用条件。
接下来,柴油发电机组团队将继续秉持团结拼搏,勇于担当的工作精神,细致准备,精心调试,完成任务,为6号机组热试提供电源保障!