新聞主題	柴油發(fā)電機風(fēng)冷系統的布置與原理

 

柴油發(fā)電機風(fēng)冷式冷卻系統采用空氣作為冷卻介質(zhì)，故又稱(chēng)空氣冷卻，由風(fēng)扇產(chǎn)生的高速運動(dòng)的空氣直接將高溫零件的熱量帶走，使柴油機在最適宜的溫度下工作。在汽缸和汽缸蓋外壁都布置了散熱片，用以增加散熱面積，還布置了導風(fēng)罩、導流板，用以合理地分配冷卻空氣和提高空氣利用率，使冷卻效果更有效和均勻。風(fēng)冷系統主要由散熱片、風(fēng)扇、導風(fēng)罩和導流板等組成。與水冷系統相比，風(fēng)冷系統具有零件少、結構簡(jiǎn)單、整機重量較輕、使用維修比較方便和對地區環(huán)境變化（如缺水、嚴寒和酷熱等）適應性好等優(yōu)點(diǎn)；但風(fēng)冷系統也有噪聲較大、熱負荷較高、風(fēng)扇消耗功率較大和充氣系數較低等缺點(diǎn)。

柴油發(fā)電機風(fēng)冷系統結構圖

 

 

1、風(fēng)冷系統的布置

 

根據柴油機汽缸的排列、風(fēng)扇類(lèi)型和安裝位置，風(fēng)冷系統的布置常有以下幾種。

（1）采用離心式風(fēng)扇的單缸柴油機

單缸柴油機的離心式風(fēng)扇往往與飛輪鑄在一起，布置在柴油機后端，由曲軸直接驅動(dòng)?？諝庥蛇M(jìn)風(fēng)口軸向吸入，從風(fēng)扇蝸殼流出的氣流由導風(fēng)罩引向汽缸和汽缸蓋進(jìn)行冷卻。這種布置結構簡(jiǎn)單、緊湊，沒(méi)有專(zhuān)門(mén)的風(fēng)扇驅動(dòng)機構，冷卻氣流轉彎少，流動(dòng)阻力較小。小型風(fēng)冷柴油機多采用這種布置形式。

（2）采用軸流式風(fēng)扇的直列式多缸柴油機。

軸流式風(fēng)扇通過(guò)三角帶由曲軸驅動(dòng)，風(fēng)扇布置在柴油機前端?？諝廨S向流動(dòng)，由風(fēng)扇吸入并壓進(jìn)由導風(fēng)罩組成的風(fēng)室中，分別冷卻各個(gè)汽缸后經(jīng)分流板流出。設置風(fēng)流板是為了合理地組織空氣流動(dòng)的路線(xiàn)，以達到提高冷卻效果和使各缸冷卻較均勻的目的。

（3）采用軸流式風(fēng)扇的v型柴油機

軸流式風(fēng)扇布置在柴油發(fā)電機前端的兩排汽缸夾角中間，通過(guò)三角帶由曲軸驅動(dòng)。冷卻后的空氣分別由兩排汽缸的下側排出。

2、風(fēng)冷系統冷卻強度的調節

風(fēng)冷柴油發(fā)電機的冷卻強度取決于流經(jīng)其散熱片的空氣流速。改變冷卻空氣的流速，便可改變冷卻強度。調節冷卻強度常用的方法如下。

（1）改變風(fēng)扇轉速

風(fēng)扇的轉速提高，扇風(fēng)量增加，其冷卻效果加強；反之，其冷卻效果減弱。在熱負荷低時(shí)，減小風(fēng)扇的轉速，既能降低冷卻強度，又能降低風(fēng)扇噪聲，而且還節省了風(fēng)扇消耗的功率，是一種比較好的調節方法。一般采用液力偶合器傳動(dòng)來(lái)實(shí)現風(fēng)扇的無(wú)級調速。通常是利用裝在排氣管或排風(fēng)口處的感溫元件，控制進(jìn)人液力偶合器的油量，實(shí)現風(fēng)扇的轉速調節。

（2）節流控制

通過(guò)在風(fēng)扇進(jìn)口處設置的感溫元件'控制可變百葉窗或者節流閥開(kāi)度的大小，即可改變冷卻空氣進(jìn)口、流通通道或出口的面積，從而改變流經(jīng)散熱片空氣的流速和流量，以達到控制柴油發(fā)電機冷卻強度的目的。這種方法比較簡(jiǎn)單，但由于風(fēng)扇轉速不變，不能減少風(fēng)扇消耗的功率，使流動(dòng)阻力增大，從而影響柴油機的經(jīng)濟性。

3、風(fēng)冷冷卻系統的原理

雖然現代柴油機以水冷式為主，但風(fēng)冷式在小功率柴油機上使用較廣泛，工程機械（如發(fā)電用）上應用較大功率的風(fēng)冷柴油機也有應用實(shí)例，比如我國引進(jìn)生產(chǎn)的康明斯6LTAA8.9-G2風(fēng)冷柴油發(fā)電機組就是一例。

該機為直列6缸渦輪增壓的四沖程柴油機，1500轉/分鐘時(shí)最大輸出功率為235.4kW。增壓后的空氣經(jīng)過(guò)中間冷卻。由于熱負荷較高，潤滑油也由機油散熱器進(jìn)行冷卻。

軸流式風(fēng)扇布置在柴油機前端的v形夾角之間，由曲軸功率輸出端通過(guò)齒輪系統、彈性聯(lián)軸器及液力偶合器驅動(dòng)，康明斯6LTAA8.9-G2柴油機冷卻系統。軸流式風(fēng)扇的動(dòng)葉輪將空氣壓入導流罩組成的風(fēng)室中，一部分空氣流經(jīng)汽缸和汽缸蓋上的散熱片，冷卻左、右兩排汽缸，另一部分空氣流經(jīng)中冷器、機油散熱器1和液力變扭器油散熱器，以冷卻從增壓器出來(lái)的空氣以及柴油機潤滑系統的潤滑油和傳動(dòng)系統中的液力變扭器油。

該機冷卻風(fēng)扇的結構在動(dòng)葉輪前設置了導流用的靜葉輪，動(dòng)葉輪有8個(gè)葉片，靜葉輪有21個(gè)葉片，靜葉輪葉片與風(fēng)扇外圈壓配。靜葉輪的輪轂內安裝有液力偶合器，液力偶合器的傳動(dòng)介質(zhì)是柴油機的潤滑油。在泵輪前端，安裝有離心式機油濾清器外殼，從主油道引出的潤滑油由進(jìn)油管進(jìn)入殼內，油在殼中被帶著(zhù)旋轉，其中的雜質(zhì)在離心力的作用下積附在外殼壁上，清潔的潤滑油從泵輪上的六個(gè)進(jìn)油孔進(jìn)入液力偶合器中。渦輪和風(fēng)扇動(dòng)葉輪安裝在從動(dòng)軸上，泵輪由風(fēng)扇驅動(dòng)軸驅動(dòng)時(shí)，風(fēng)扇葉輪便由渦輪帶動(dòng)，使其同向旋轉。流到液力偶合器外面的油，經(jīng)回油孔返回油底殼中。

柴油機在標定工況1500轉/分鐘、235.4kW工作時(shí)，風(fēng)扇的轉速為5000~5500r/min，壓風(fēng)量約為14500m3/min，每小時(shí)消耗的功率為15kW左右。

該機的冷卻強度是通過(guò)改變風(fēng)扇的轉速來(lái)調節的。改變從進(jìn)油管進(jìn)入的油量便可改變風(fēng)扇（渦輪）的轉速。利用裝在排氣管中的節溫器油閥來(lái)控制進(jìn)人液力偶合器的油量。節溫器油閥的構造在閥體中裝有線(xiàn)脹系數較大的純銅芯桿，芯桿受熱后伸長(cháng)，頂開(kāi)上部的單向閥，使從主油道來(lái)的潤滑油進(jìn)入進(jìn)油口，從出油口流出進(jìn)入液力偶合器中。排氣溫度越高，球閥被芯桿頂開(kāi)的開(kāi)度越大，流入液力偶合器中的潤滑油也越多，風(fēng)扇的轉速也就越高，從而使柴油機的冷卻效果加強。芯桿中部開(kāi)有冷卻用的縱向直槽，風(fēng)室中的空氣由進(jìn)氣孔引入，通過(guò)縱向槽冷卻芯桿，冷卻后的空氣從出氣孔流出。

冷卻芯桿的目的是為了提高節溫器油閥的靈敏度，使其在排氣溫度下降后能夠很快地收縮，及時(shí)地降低柴油機的冷卻強度。在吹風(fēng)冷卻芯桿后，排氣溫度每上升100℃，芯桿伸長(cháng)量增加0.07mm。

為了保證在啟動(dòng)和怠速運轉時(shí)柴油機也可以得到適當冷卻，在出油口和球閥上部的油腔間，開(kāi)有旁通油路，以保證在排氣溫度不足以使球閥開(kāi)啟時(shí)，也有少量的潤滑油進(jìn)入液力偶合器，維持風(fēng)扇以較低的轉速旋轉。

當柴油發(fā)電機在固定工況下工作，不需要自動(dòng)調節冷卻強度時(shí)，可以減薄或取消調整墊片，擰進(jìn)調整螺釘，使球閥固定在某一開(kāi)度，風(fēng)扇的轉速可基本保持不變。

在汽缸蓋進(jìn)風(fēng)側，裝有溫度報警傳感器，當此處溫度超過(guò)210℃時(shí)，發(fā)出報警信號，表示柴油機過(guò)熱，此時(shí)應降低柴油機負荷，以免發(fā)生故障。

 

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