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故障检修与技术维护 |
柴油发电机组温度高低的影响、产生原因及解决方法 |
摘要：温度是影响柴油发电机组正常工作的一个重要因素，其主要包括环境温度（低温）和设备工作时所产生的高温。所有的柴发都有一个正常工作的温度范围，根据国标GB/T2819—95中描述，柴油发电机组最佳工作环境为绝对大气压100KPa、环境温度25℃、空气相对湿度50%。在这一环境中它的工况为最佳，如果明显低于或高于这一范围，都会影响其输出功率，甚至导致不能正常工作或损坏。由于高温和低温是影响柴发正常工作的重要因素，因此，本文主要阐述了柴油发电机组因环境温度，以及工作时所产生的高温对其自身的影响，并重点分析原因，有针对性的提出应对措施。
一、高温对发动机的影响
柴油发电机组主要由柴油发动机、同步交发电机和控制系统三大部分组成。柴油机就是常听到的柴油发动机，通过柴油的燃烧产生动力，然后通过同轴安装的同步交流发电机产生电能，之后这些电能再通过发电机励磁系统对电流电压进行控制，调节并输出电流到用电设备。因此，我们首先来讲讲高温对其主机（即发动机）的影响，产生原因和解决方法。
1、影响
柴油机的正常工作温度为80℃~95℃，当温度明显高于95℃以上时为高温，此时发动机功率下降，同时会导致发电机功率下降从而影响供电质量；常见的增压器和排气歧管发红就是高温的典型现象表征，如图1、图2所示。其次，机油粘度降低，加速机件的磨损，严重时会导致发动机“开锅”、烧瓦、拉缸等故障。
柴油发电机还有一常见故障，因为它在工作时是固定不动的，相比汽车它的散热效果较差，所以它在长时间工作时，经常处于一种温度较高而又不至于“开锅”的状态，此时，操作人员又往往会忽视这一问题，它除导致功率下降外，还经常会引起呲缸垫，导致发电机组不能工作而维修。
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图1 高温下柴油机增压器发红现象 |
图2 高温下柴油机排气歧管发红现象 |
2、产生原因
（1）柴油机高温原因大部分是由于保养不及时造成的，比如缺少防冻液、润滑油、散热器过脏、风扇皮带过松或防冻液、润滑油老化。
（2）柴发机件原因，例如节温器、散热风扇、水泵等出现机械故障。
（3）高温现象是发动机负载过高或供油系统油压过低、雾化不良、燃烧不充分。
（4）操作人员的原因造成的，发动机工作不良或有安全隐患时未能及时排除，或违反规定操作。
3、应对措施
（1）启动之前应检查机油、防冻液的数量和质量，如不符合要求应补充或更换；同时，应检查发动机各部件的连接情况，电路接触是否牢固可靠、有无断路现象；油路有无堵塞渗漏，传动皮带有无老化、松动、打滑现象。
（2）严格按照规定及时保养，保养的过程也是检查的过程，发现隐患应及时排除，使装备始终处于良好状态；平时加强操作人员的专业理论学习和思想、职责等方面的教育，提高业务能力。
（3）如发现机件出现故障应及时更换，负载过高及时调整。
（4）针对发电机组因散热问题经常出现的温度偏高，可采用以下方法：
① 如果是室外集装箱发电机组，有条件的可用一备一用循环轮流使用，或选择功率大一等级的发电机组；无条件的可减少部分用电负载的方法。也可以在采购之前，要求供应商装配电动百叶扇来解决散热问题，如图3所示。
② 如果是室内固定发电机组，可采用修建散热水池+冷却水塔组合的方法取代散热器和风扇，安装流程如图4所示；在机房建一循环冷却水池，池内放防冻液，进水口加过滤系统，通过水塔外循环给发动机散热；其优点是散热效果好，减小发电机组的体积，降低噪音，提高输出功率。此方法适用于野外无市电、工期长、大功率用电的情况或船用发电机组。
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图3 室外集装箱发电机组散热结构图 |
柴油发电机散热水池+水塔组合安装图 |
二、高温对发电机的影响
1、影响
不同型号和功用的发电机对温度的要求不尽相同，军标GJB235A—97中规定，发电机轴承的工作温度不高于80℃~90℃之间，绝缘材料的极限温度在90℃~180℃之间（极限温度180℃的为特殊发电机）。也就是说发电机在工作时，其温度相对越低效率就会越高，经验法判断发电机的温度一般以不烫手为准（安全起见可用温度测试仪）大约在50℃以下，如果接近于绝缘材料的极限值或高于这一温度，则为发电机温度过高。
发电机温度过高，会影响其输出功率、缩短使用寿命，严重时会导致绕组相间或匝间短路损坏发电机。
2、产生原因及应对措施
（1）负载过大、启动过于频繁。
措施：应及时调整。
（2）三相不平衡或缺相，可能人为接错相序或绕组绝缘体老化。
措施：应及时检查调整，如果绕组整体绝缘老化必须重绕大修。
（3）轴承磨损，导致转子、定子轴扫膛。
措施：应更换新轴承，并检查绕组绝缘情况，如受损需重绕大修[3]。
（4）输出电压高于额定电压的10%或低于5%也会引起高温。
措施：
① 调整变压器的开关档位至正常范围。
② 柴油机转速过高或过低，应调整至正常范围。
③ 发电机的定子、励磁绕组有短路或接地故障，电刷接触不良，应检查排除、打磨调整。
（5）环境温度过高或发电机的散热性能降低。
措施：应采取措施保持室内通风，检查散热风扇是否有损坏或打滑现象、散热水道有无堵塞现象，如发现应及时排除。
三、低温对柴发的影响
1、影响
低温的影响主要指环境温度，我国的东北和西北冬季气温大多在-20℃以下，极端气温可达-30℃~40℃，所以对发电机组的使用是有很大影响的。
（1）发电机在低温环境下工作，理论上会降低输出功率，但在工作中它本身就产生热量需要降温，所以当发电机工作至正常温度时，对低温的影响是可以忽略的。
（2）低温对发电机组影响最大的是柴油机的启动，以及启动后不能及时达到最佳工况，导致功率下降。
2、产生原因
（1）低温环境下，润滑油粘度增大，增加了机体内各部件的运动阻力。
（2）蓄电池的电量减少，导致没有足够的电量启动发动机；因为蓄电池的最佳工作温度是在10℃~20℃之间，当环境温度低于-20℃时，其额定输出不到50%，所以蓄电池的电量会明显降低。
（3）柴油的粘度和密度增大；据测定，当温度从30℃降到-10℃时，柴油的粘度提高约80%，密度增大8%。从而导致其流动性变差，雾化不良，严重时会导致柴油凝结、结蜡而无法启动。
3、应对措施
（1）选用低温性能较好的润滑油和低温专用蓄电池。
（2）选用防冻液的冰点应低于环境温度5℃以上。
（3）提高机房的环境温度，在野外应对发电机组特别是蓄电池进行保温。
（4）严格按照启动的正确程序操作，低温启动时，首先应进行预热（主要包括燃油加热器预热、火焰预热和电阻丝预热），每次启动不超过10s，连续启动3次失败后应暂停2min～3min，若仍不能启动应进行检查。如遇到极寒天气，可进行盘车、使用低温启动液和人工加热等方法。
注意：人工加热时应杜绝用明火加热油底壳的方法，容易损坏橡胶和塑料管件或引发火灾。安全的方法是，将防冻液放掉，在放的同时向水箱内加温水，当流出的也是温水时再加温度较高的水，可加到80℃~90℃的水，发动机停机后，应及时将水放掉防止结冰；使用低温启动液时不能和进气火焰预热同时使用，有可能引起爆炸。
总结：
本文主要针对温度对柴油发电机组的影响及产生原因进行分析，并提出了应对措施；但影响柴油发电机组正常工作的因素还有很多，比如操作人员的专业水平、设备本身的老旧程度以及其他环境因素，如风、沙、雨、雪、雷电等，这些对于维保、管理、使用人员都是需要了解和学习的。
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