新聞主題	柴油發(fā)電機水冷散熱和風(fēng)冷系統的優(yōu)劣比較

 

摘要：   冷卻系統，顧名思義，其主要作用就是對柴油發(fā)電機進(jìn)行冷卻，保證柴油發(fā)電機在一定的溫度范圍內可靠的工作，根據冷卻介質(zhì)的不同，分為風(fēng)冷系統和水冷系統兩種。下面康明斯發(fā)電機公司結合風(fēng)冷系統和水冷系統的系統構造、振動(dòng)噪聲、冷卻效果、低溫性能、使用壽命，進(jìn)行分析比較。

 

柴油發(fā)電機過(guò)冷或者過(guò)熱（即發(fā)電機冷卻能力過(guò)強或者過(guò)弱）都會(huì )對其動(dòng)力性，經(jīng)濟性，工作可靠性帶來(lái)不利的影響。因此設計良好的冷卻系統，能夠保證發(fā)電機始終處于最適宜的溫度下工作，以獲得較高的發(fā)電機經(jīng)濟性能，動(dòng)力性能，工作可靠性指標等。冷卻系統的功用就是使發(fā)電機在各種工況下都保持在適當的溫度范圍內，冷卻系統既要防止發(fā)電機過(guò)熱，又要防止冬季發(fā)電機過(guò)冷，在冷態(tài)下的發(fā)電機啟動(dòng)之后，冷卻系統還要保證發(fā)電機迅速升溫，盡快達到正常的工作溫度。

一、冷卻系統的溫度影響

柴油發(fā)電機工作期間，氣缸內燃燒溫度高達1800～2000℃，瞬時(shí)溫度高達3000℃。燃燒所產(chǎn)生的熱量只有一部分轉化為機械功，使柴油發(fā)電機運轉并對外輸出做功；另一部分熱量被排出的廢氣帶走；還有一部分熱量(約占燃燒熱量的三分之一)經(jīng)各種傳熱方式傳給柴油發(fā)電機組件。

1、高溫的影響

（1）直接與燃燒氣體接觸的氣缸蓋、活塞、氣缸套和氣門(mén)等零件，使之強烈受熱，若不及時(shí)加以冷卻或冷卻不足，柴油發(fā)電機會(huì )過(guò)熱、充氣系數下降、燃燒不正常，易發(fā)生早燃和爆燃現象；

（2）與高溫接觸零件過(guò)熱，會(huì )導致材料力學(xué)性能降低和產(chǎn)生嚴重的熱應力，導致變形和裂紋；

（3）溫度過(guò)高，會(huì )使潤滑油變質(zhì)、燒損和結焦失去潤滑性能，破壞潤滑油膜，零件的摩擦加劇和磨損加重。

由此可見(jiàn)，機體溫度過(guò)高易引起柴油發(fā)電機的動(dòng)力性、經(jīng)濟性、可靠性和耐久性全面惡化。因此，柴油發(fā)電機不能在過(guò)高的溫度下工作。

2、低溫的影響

如果系統的冷卻能力過(guò)強，亦會(huì )影響柴油發(fā)電機的工作性能。潤滑油有可能被燃油稀釋(因缸壁過(guò)冷，可燃混合氣體在缸壁冷凝并聚集，沖刷氣缸壁上的潤滑油膜，未蒸發(fā)的燃油經(jīng)氣缸壁流到油底殼，稀釋潤滑油)，惡化混合氣體形成和燃燒，增加潤滑油粘度和摩擦功率，造成零件間的磨損加劇、摩擦損失增加、柴油發(fā)電機工作粗暴。另外。通過(guò)冷卻系統帶走的熱量是燃油燃燒產(chǎn)生的熱量，一般約占燃燒熱量的20%～30%，這是一種損失。冷卻強度過(guò)大，散熱損失增加，會(huì )降低柴油發(fā)電機的經(jīng)濟性。

因此，柴油發(fā)電機過(guò)冷或過(guò)熱(即柴油發(fā)電機冷卻系統冷卻能力過(guò)強或過(guò)弱)都會(huì )對柴油發(fā)電機的經(jīng)濟性、動(dòng)力性、工作可靠性帶來(lái)不利的影響。冷卻系統的功用是用來(lái)保證柴油發(fā)電機在最適宜的溫度狀態(tài)下工作(通常以氣缸蓋中冷卻水的溫度保持在80～90℃為宜)。起動(dòng)時(shí)，應能使柴油發(fā)電機盡快加熱到正常工作溫度，并能在隨后的工作中保持這一溫度。根據冷卻介質(zhì)的不同，柴油發(fā)電機的冷卻系統有水冷和風(fēng)冷兩種形式。以空氣為介質(zhì)的冷卻系統稱(chēng)為風(fēng)冷系統，以冷卻液為冷卻介質(zhì)的系統稱(chēng)為水冷系統。工程機械和車(chē)用柴油發(fā)電機普遍使用的是水冷系統。只有少數使用風(fēng)冷系統。

二、風(fēng)冷和水冷系統的特點(diǎn)比較

1、系統構造

（1）水冷柴油發(fā)電機的氣缸套分為干式氣缸套（不直接與水接觸）和濕式氣缸套（直接與水接觸），活塞在缸套內往復運動(dòng)時(shí)，將熱量傳給缸套，缸套又將熱量傳遞給冷卻液來(lái)實(shí)施冷卻，需要有水泵、水管、節溫器等專(zhuān)用零部件，構造復雜。

 

水冷式發(fā)動(dòng)機正視圖

水冷式發(fā)動(dòng)機斜視圖

 

 

（2）風(fēng)冷柴油發(fā)電機則省去許多部件和環(huán)節，結構相對簡(jiǎn)單，但風(fēng)冷系統對材料的耐熱，耐磨，膨脹系數要求更高，制造起來(lái)技術(shù)工藝要求也比水冷要高。

風(fēng)冷柴油機冷卻裝置系統圖

 

 

2、振動(dòng)噪聲

（1）水冷系統由于在缸套外側配備水套，噪音經(jīng)過(guò)水后變小，從而大大降低了發(fā)電機內部噪音，相對來(lái)說(shuō)水冷柴油發(fā)電機的噪聲更小、震動(dòng)較小，擁有更高的壓縮比，爆發(fā)力更強，功率更高。

（2）風(fēng)冷系統需要風(fēng)扇高速運轉來(lái)進(jìn)行抽風(fēng)與排風(fēng)，風(fēng)燥比較大，震動(dòng)較為明顯。

3、冷卻效果

（1）水冷系統的缸體和缸蓋剛度好，冷卻強度高，發(fā)電機內部和外部冷卻均勻，冷卻水路設計自由度大，工作可靠，循環(huán)性好，降溫迅速，不容易過(guò)熱，不受環(huán)境影響.

（2）風(fēng)冷系統的冷卻介質(zhì)為空氣，空氣的比熱容大約為水的比熱容的1/4左右，空氣的傳熱系數大概為水的傳熱系數的1/20—1/30左右，空氣的降溫效果不如水明顯，尤其在夏季使用中，水冷系統的優(yōu)勢更為明顯。風(fēng)冷柴油機在使用的過(guò)程中容易會(huì )出現機體局部過(guò)熱，設備風(fēng)冷效果不理想的現象，再就是灰塵粘在柴油機的外側表面，影響散熱，且不易清理。

4、低溫性能

（1）風(fēng)冷系統啟動(dòng)方便、運行經(jīng)濟，啟動(dòng)后氣缸的溫度上升較快，在短時(shí)間內即可進(jìn)入大負荷工作狀態(tài)，沒(méi)有凍裂和過(guò)熱沸騰的危險，其低溫性能優(yōu)良；使用壽命風(fēng)冷系統中于氣缸壁溫度高，升溫速度快，酸性腐蝕和磨損在很大程度上降低了，柴油發(fā)電機在露點(diǎn)以下的工作時(shí)間也大大縮短了，因而風(fēng)冷系統機件腐蝕、銹蝕程度小，而且缸體、缸蓋、散熱器、冷卻部件上也不會(huì )像水冷系統一樣存有水垢；

（2）水冷系統啟動(dòng)后，溫升比較緩慢，而且冷卻液更換不及時(shí)容易凍壞發(fā)電機，需要定期檢查冷卻液的質(zhì)量，低溫環(huán)境下風(fēng)冷系統的優(yōu)勢更大。水冷系統時(shí)間久了，冷卻管道容易受到腐蝕和損壞，相關(guān)部件容易老化、開(kāi)裂，水箱容易產(chǎn)生水垢反而影響冷卻效果，風(fēng)冷系統使用壽命更長(cháng)。

 

 

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