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高原环境对柴油发电机影响以及应对措施
来源:山东蔓萨机械设备有限公司  发表时间:2015-4-2 8:33:58  点击:874 次

高原环境对柴油发电机影响以及应对措施

 

由于我国地广人稀,各个地方的海拔高度各不相同,而我国目前生产销售的柴油发电机组,一般只适用于海拔1000米以下。根据GB/T2819规定,在海拔1000m以上、3000m以下,采用功率修正的办法。

在高原地区,由于环境因素的变化,导致工程机电装备的实际使用条件与原设计条件产生了较大的差异,致使工程机电装备的性能及可靠性严重下降,给国家经济建设和国防建设造成了持续不断的损失。因此,加强工程机电装备高原环境适应性技术的基础研究工作,对发展高原型工程机电装备是必不可少的。

受高原特殊环境条件的影响,柴油发电机组原动机功率下降,机油柴油油耗增加,热负荷上升,对发电机组功率及主要电气参数产生较大影响;即使是强化增压型发电机,由于原动机受高原条件影响的实质并未改变,只是性能下降幅度有所减小,问题依然存在。所以发电机组油耗率、热负荷升高和可靠性的下降给用户和国家造成的经济损失每年可达亿元,严重影响高原地区的社会效益和部队军事装备保障的有效性;动力性的下降,致使柴油发电机在使用时应有的负荷能力下降,造成设备和电网因电力供应不足,无法达到应有的工作和生产能力。

下面,我们从理论分析出发,结合实例,来探讨高原环境对柴油发电机组性能的影响及其对策措施。

要解决因高原环境引起的柴油发电机组电功率下降问题,首先要解决原动柴油机的功率下降问题。通过功率恢复型增压中冷等一系列高原适应性成套技术措施,可以有效地恢复柴油发电机组原动柴油机的动力性、经济性、热平衡性及低温起动性能,从而使发电机组电气性能恢复到原有水平,并将在较宽海拔高度范围内具有很强的环境适应能力。

1、发电机组的输出电流将随海拔高度的变化而变化。海拔升高,发电机组的功率即输出电流下降、油耗率上升,这种影响还不同程度地要波及到电气性能指标。

2、发电机组的频率是由其本身结构决定的,频率的变化与柴油机转速成正比关系。由于柴油机的调速器为机械离心式,其工作性能不受海拔高度变化的影响,所以稳态频率调整率的变化程度应与低海拔地区相同。 

3、负载的瞬时变化,必将引起柴油机扭矩的瞬时变化,而柴油机的输出功率不会发生瞬时变化。一般来说,瞬时电压和瞬时转速这两个指标不受海拔高度的影响,但对于增压型机组,由于增压器响应速度的滞后影响了柴油机转速的响应速度,这两个指标有所升高。

4、根据分析试验证明,柴油发电机组随海拔高度上升功率下降、油耗率上升、热负荷升高,性能变化十分严重。 实施增压中冷功率恢复高原适应性成套技术措施后柴油发电机组各项技术性能在海拔4000m可以恢复到原出厂值,对策措施是完全有效可行的。

 

就以上问题大泽发电机提出以下解决措施:

 

 

功率恢复型增压技术 

功率恢复型增压主要是对非增压柴油机在高原功率下降的情况下采取的增压措施,它通过增压供气,增加气缸的充气密度,以提高过量空气系数,达到缸内燃油充分燃烧、恢复平均有效压力的目的,使其功率恢复到原机低海拔标定水平,期间其供油量保持不变。因此,良好的增压匹配是发电机组性能恢复最重要的技术关键。 

中冷措施 

进气经增压后,其温度随压力同时升高,影响进气密度及功率恢复,并造成热负荷和排温的急剧升高,进一步影响到可靠性。采用中间冷却装置对增压进气进行冷却,有利于降低热负荷,并进一步提高功率,其与增压措施的配合是提高功率和可靠性的关键一环。 

热平衡控制 

增压恢复功率后,原机冷却系统已不能满足要求。原因在于高原环境下,空气密度下降,冷却水沸点降低,如若采取水中冷措施,更增加了新的热源,为此需重新调整选配合适的水箱和风扇参数,使柴油机热平衡得到合理控制。 

增压型空气滤清系统 

柴油机增压时供气量将增加,尤其针对高原沙尘大的特点,要求空滤器应尽可能具有效率高、阻力小、流量大、寿命长、体积小、重量轻、成本低、保养易等特点。 

高原低温起动 

高原低温起动条件比较严酷。海拔4000m以内极端温度虽不是很低(-30℃),但由于气压低,起动时压缩终点压力及温度不够,以及增压装置对起动进气的阻滞作用,因此使起动状况不佳。但对机组来讲,有利的方面是起动负荷相对较低,可在起动后温度上升至适当状况再加载。根据多年低温起动试验研究,考虑采用预热起动并辅以低温电瓶组合措施。 

增压润滑系统 

增压器是高温、高速旋转的部件,转速高达105r/min,冷却润滑极为重要,其油料需专用增压油品,并同时适用柴油机系统。 

试验证明,柴油发电机组随海拔高度上升功率下降、油耗率上升、热负荷升高,性能变化十分严重。 

实施增压中冷功率恢复等高原适应性成套技术措施后柴油发电机组各项技术性能在海拔4000m可以恢复到原出厂值,对策措施是完全有效可行的。

只有正确认识高海拔地区对柴油发动机的功率影响的危害性,才能正确合理地选购适合自己使用的柴油发电机组,以免造成不必要的浪费。

 

 

 

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