極寒天氣下的冬季柴油發電機組冷啟動性能
柴油發電機組的啟動系統主要目標是起動并達到其運行速度,操作員依靠發動機的能力在各種條件下起動和重新起動機器,包括在北方冬季情況下 -20°c(-4°f)的極寒溫度。在如此低的溫度下,您的發動機將面臨一些獨特的挑戰。因此,康明斯公司開發的新款電噴柴油發動機可在 -20°c(4°f)時迅速起動,并在幾秒鐘內達到目標轉速,同時克服在這種極低溫度下所特有的不良情況。
柴油發動機通過壓縮點火產生扭矩(活塞會壓縮空氣,升高空氣溫度),因此當燃油噴射到空氣中時,它會點燃并燃燒。在極低的溫度下,壓縮產生的熱量會迅速散發到發動機的金屬部件中,導致燃燒效率降低。以下為康明斯公司為用戶介紹的低溫下使用柴油發電機組的防范措施和難以啟動的原因分析。
一、冷啟動難的原因
柴油發電機冷啟動困難是指在低溫環境下,柴油發電機在啟動時出現困難或需要較長時間才能啟動的現象。這是因為在低溫條件下,柴油的粘度增加,燃燒性能下降,導致燃油噴射不均勻、燃燒不完全,從而影響了柴油發電機的啟動。
1. 柴油的低溫性質
柴油在低溫下會發生結晶,導致燃油流動性降低,使得燃油供應不足。同時,低溫下柴油的粘度增加,不利于噴射和燃燒,進一步影響了啟動。
2. 高壓油泵供油不足
低溫下,柴油的粘度增加,增加了高壓油泵供油的阻力,使得高壓油泵的供油能力下降,無法滿足發動機啟動的要求。
3. 噴油器堵塞
柴油發電機長時間使用后,噴油器內會積累一定的積碳和雜質,導致噴油器噴油不均勻,燃油量不足,從而影響了啟動。
4. 渦輪增壓器滯后
柴油發電機的渦輪增壓器在低溫環境下,由于機械摩擦增加,渦輪葉片的轉動阻力增加,使得增壓效果減弱,無法提供足夠的進氣量,影響了啟動。
5. 電池電量不足
低溫下,電池的儲電能力會降低,電池電量不足時會導致啟動困難。
二、冷啟動難的解決方法
1、使用低粘度機油
由于低溫機油粘度會增加摩擦力,此外,極低的溫度也會增加發動機機油的粘度或流動阻力。這會導致發動機中運轉部件之間的摩擦增大。為了解決這個問題,操作員通常會通過改變其發動機機油的等級(粘度)來做好在較低環境溫度下運行的準備。
為適應較低溫度,改變機油的等級也是很常見的,具體機油等級選用請查看圖2。即使使用低粘度油液,發動機在剛剛起動后可能仍需要 80% 以上的可用扭矩,以使發動機抵抗所有的寄生負載。
2、縮小設備尺寸
過去,特定功率和扭矩與發動機的排量緊密相關。現在,康明斯公司所設計和開發的小型發動機能夠提供大型發動機的功率和扭矩。然而,盡管小型發動機能夠在正常工作溫度下為機器提供動力,但其在極寒條件下冷起動的性能尚且無法達到原始設備制造商(oem,original equipment manufacturer)的目標。
3、采用電噴機型
趨勢總是在各個行業之間相互影響。在柴油發電機組領域中,發動機電噴化正成為一種流行趨勢。電噴機型可以有效解決冷啟動困難問題,再輔助以加熱器類附件產品,可以大部分康明斯發電機組在-40°c寒冷條件下進行正常工作。
柴油發電機sae潤滑油等級表
康明斯電噴機型
4、選用十六烷值較高的燃油
低于0℃時運行時,使用的最小十六烷值是45;大于于0℃運行時,使用的最小十六烷值是40。影響燃油性能的兩個主要的要素是:
(1)傾點:傾點是燃油能夠流動時的溫度;
(2)濁點:當燃油出現結蠟的溫度。
因此,應選用低傾點、低濁點燃油。
5、選擇高性能電池
根據冷啟動條件下選擇相對大容量的蓄電池,并且考慮采用鎳鎘電瓶,與鉛酸蓄電池比,低溫條件下受溫度影響更小,同時還具備以下特點:
(1)鎳鎘電池可重復500次以上的充放電,非常的經濟;
(2)內阻小,可供大電流的放電,當它放電時電壓的變化很小,作為直流電源是一種質量極佳的電池;
(3)因為采用完全密封式,因此不會有電解液漏出的現象,也完全不需要補充電解液;
(4)與其他種類電池相比之下,鎳鎘電池可耐過充電或放過電,操作簡單方便;
(5)長時間的放置下也不會使性能劣化,當十分充完電后即可恢復原來的特性;
(6)可使用在很廣的溫度范圍內;
(7)因為它采用金屬容器而作成,有機械性的堅固;
(8)鎳鎘電池在非常嚴格的品質管理下被制造完成,有非常優良的品質性賴性。
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