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康明斯柴油发电机组预热系统介绍 |
摘要：预热系统简单来说就是在启动前给柴油发电机进行加热的装置，由于柴油在寒冷环境下会变得粘稠造成流动性差，从而影响雾化和燃烧效率，直至无法正常启动。因此，柴油发电机预热系统在低温条件下对保证设备可靠运行至关重要。其作用主要是确保柴油发电机在冬天时可靠启动，减少磨损，降低排放，保护电池，主要应用于极寒地区的各种电力设施、船舶、备用电源、移动电站等场景。
一、预热系统的作用
特别是在冬季或极寒地带，柴油发电机组无法预热，将直接影响设备预热时间及应急启动，使得生产安全无法得到后备电源的保障。装有预热系统的发电机组在启动前，操作员可凭据环境温度情况决定是否进行预热操作，带预热按钮的柴油发电机控制屏可控制设备启动加热进行工作，以达到预热目标保护柴油发电机组。
1、改善低温启动性能
（1）柴油流动性增强：低温下柴油粘度增加，预热可改善雾化效果，确保顺利点火。
（2）减少启动阻力：加热机油降低其黏度，减轻启动电机负荷，提高启动成功率。
2、减少发动机磨损
预热后机油流动性提升，快速形成油膜，降低冷启动时的干摩擦，延长发动机寿命。
3、降低排放污染
预热促进充分燃烧，减少冷启动时的黑烟和未燃碳氢化合物排放，符合环保要求。
4、保护电池与电气系统
预热缩短启动时间，减少电池大电流放电，降低启动电流需求，延长电池寿命。
5、提升燃油经济性
预热缩短冷机运行时间，降低暖机阶段的燃油消耗，减少燃油浪费。
二、预热系统的类型
1、水套加热器
当使用环境温度过低时，柴油发动机的润滑油及冷却液有可能凝结成固态，失去润滑或冷却的作用，发动机启动运行时可能损坏发动机旋转部件。水套加热器的作用是通过加热冷却液能够使柴油发电机组在寒冷的气候条件下迅速启动，还能大大降低低温启动对机组带来的损坏。强制循环水套加热器具备强制循环功能，能够实现加热冷却液使柴油发电机组在寒冷的气候条件下迅速启动，并能够直观的体现水套加热器的工作状态，热效率高、使用寿命长，具有自动控温，安全保护等特点。
水套加热器结构如图1所示，包括加热筒体、控制箱、水泵、感温探头和加热管，康明斯柴油发电机加热筒体包括腔体、第一端面板、第二端面板、安装板、控制箱支脚、水泵固定辅助板、安装支脚、排污管、进水管座、出水管座、加热器安装座和感温探头安装管腔，康明斯柴油发电机控制箱内设置有第一空气开关、第二空气开关、接触器、继电器、调温开关、高温保护开关和端子排；康明斯柴油发电机控制箱的顶端面设置有电源指示灯和旋转开关；康明斯柴油发电机控制箱的箱门上设置有加热进行指示灯和加热停止指示灯。
2、燃油加热器
柴油滤清器管状加热器如图2所示，包括滤清器滤座，密封圈，连接有固定块，挡块，挡块的顶部固定连接有电源线，电源线的顶端贯穿滤清器滤座并延伸至滤清器滤座的外部，挡块的底部固定连接有出油管，康明斯柴油加热器出油管的表面开设有进油口。柴油加热器通过设置挡块、电源线、出油管、进油口、加热管、进油管和温度传感器的配合使用，使柴油滤清器管状加热器油温检测准确，柴油滤清器管状加热器加热元件的热量能够充分的发散，且能够使油料加热更均匀，能够精确的感应到实时的油温，有利于康明斯用户的使用。
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图1 柴油机水套加热器外形示意图 |
图2 柴油滤清器加热器结构图 |
3、机油加热器
柴油发电机在冬季是比较难启动的，其主要原因是发动机的缸体凉，润滑机油粘稠，活塞在汽缸中的运动受到较大的阻力所致。目前很多用户还采用土办法来解决柴油发电机冬季启动难问题，通常是向发动机的汽缸中加入易燃的启动液，或者使用火烧。上述两种办法在使用中所存在的不足是操作麻烦，启动液为易燃品不易携带，用火烧的办法易损坏设备引发火灾。
康明斯公司生产的机油电加热器结构如图3所示，主要是由机油滤清管及电加热器构成，电加热器固定在机油滤清管中，与电加热器联结在一起电源插座固定在机油滤清管的管座上。该柴油发电机机油电加热器和现有技术相比，具有设计合理、结构简单、易于加工、体积小、使用方便、省时省工省力等特点，而且对现有各种柴油发电机的形状和性能产生任何影响。因而，具有很好的推广使用价值。
4、蓄电池保温系统
蓄电池保温系统是柴油发电机预热系统中的重要组成部分，结构如图4所示。其核心功能是维持蓄电池在低温环境下的适宜工作温度，确保电池化学活性稳定，从而保障启动电力供应。以下是其详细功能特点：
（1）维持电池化学活性：低温会大幅降低铅酸电池的电解液活性（温度每降1℃，容量减少约1%~2%），保温系统通过恒温控制（通常5~25℃）防止电池容量骤降。
（2）降低内阻，提升放电效率：加热后电池内阻减小，避免低温下因内阻过高导致启动电压不足（如-20℃时电池放电能力可能下降50%以上）。
（3）延长电池寿命：防止极板硫酸盐化：低温易导致电解液结晶，保温系统减少不可逆的硫酸铅沉积，避免电池容量永久性衰减。
蓄电池保温系统通过精准温控、高效加热与安全防护，解决了低温导致的电池性能劣化问题，大幅提升了柴油发电机及其他依赖电池设备的低温启动可靠性，是极端环境下能源系统不可或缺的“保电卫士”。
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图3 机油加热器结构示意图 |
图4 启动电池保温装置原理示意图 |
三、应用与注意事项
1、应用场景
（1）极端气候地区高纬度/高海拔地区：如北极科考站、北欧国家的通信基站，依赖预热系统应对-30℃以下低温。
（2）关键设施备用电源：例如医院、数据中心等，确保断电时发电机即时启动，避免生命或数据损失。
（3）移动及户外设备：例如工程机械、船舶动力等在冬季工地需可靠启动的设备，或者在寒冷海域需预热备用柴油发电机。
（4）军事与应急设备：例如在军事行动和自然灾害救援中极端环境下保障电力供应或紧急供电需求。
2、技术发展趋势
（1）智能化控制：集成温度传感器与ECU，自动调节预热时长与功率。
（2）节能设计：利用余热回收或太阳能辅助加热，减少外部能源依赖。
（3）快速预热技术：如陶瓷电热元件，实现30秒内有效升温。
3、注意事项
（1）预热时间控制：过度加热可能损坏密封件，需遵循制造商建议。
（2）能源匹配：无外接电源场景需选择燃油或自供电预热装置。
（3）定期维护：检查加热元件、电路连接，防止老化失效。
总结：
柴发预热系统通过多维度加热策略，解决了低温导致的启动难题，同时还能起到延长发动机寿命（减少冷启动时的磨损）和提高燃油经济性（预热后燃烧效率高）的作用。其广泛应用于对可靠性要求严苛的场景，是保障柴油发电机组全气候运行的关键技术。随着技术进步，其效率与智能化水平持续提升，进一步拓展了适用边界。
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