性能特點(diǎn)和作用說(shuō)明

發(fā)電機防冷凝加熱器性能標準、作用及原理

 

摘要：發(fā)電機凝露是很多康明斯運維人員比較關(guān)注的問(wèn)題，一旦發(fā)電機出現凝露情況，很容易導致發(fā)電機表面放電，損壞絕緣器件造成電氣系統短路故障等問(wèn)題。為解決發(fā)電機凝露，一般采用在發(fā)電機內安裝防冷凝加熱器，其作用是防止發(fā)電機在低溫環(huán)境下發(fā)生冷凝現象。而IEC751防冷凝加熱器檢測標準是對其進(jìn)行性能和質(zhì)量檢測的國際標準，主要內容包括了發(fā)電機防冷凝加熱器的工作原理、性能指標、檢測方法等。通過(guò)IEC751標準的檢測，可以評估防冷凝加熱器在低溫環(huán)境下的抗冷凝性能以及加熱效果，保證產(chǎn)品在實(shí)際使用中的穩定性和可靠性。

 

一、防冷凝加熱器原理和性能

 

      柴油發(fā)電機組投入運行前所做的絕緣特性試驗，是保證柴油發(fā)電機安全作業(yè)的一個(gè)關(guān)鍵步驟。通過(guò)這一試驗，能檢驗出發(fā)電機繞組內部絕緣存在的各種缺陷，由于缺陷性質(zhì)的不同，絕緣的各種變化程度不同。對于絕緣低于正常值，通過(guò)各種綜合分析、比對后，表明很大幾率是因繞組因停機后，由于外部原因如環(huán)境潮濕等因素引起結露。

      為了保證發(fā)電機定子繞組絕緣實(shí)時(shí)處于完好狀態(tài)，防范發(fā)電機定子繞組絕緣發(fā)生事故，確保發(fā)電機及時(shí)啟動(dòng)，康明斯發(fā)電機公司設計了一款發(fā)電機定子繞組絕緣防凝露吸濕電加熱除濕裝置，徹底解決了發(fā)電機定子繞組凝露、吸濕，絕緣電阻降低的問(wèn)題，保證了發(fā)電機組實(shí)時(shí)處于完好狀態(tài)，進(jìn)而滿(mǎn)足了發(fā)電機實(shí)時(shí)安全啟動(dòng)的要求。

1、防冷凝加熱器的工作原理

（1）發(fā)電機防冷凝加熱器的作用是通過(guò)加熱發(fā)電機內部的氣體，在潮濕環(huán)境下將氣體的溫度保持在一定范圍內，從而避免水汽在發(fā)電機內部凝結并損壞設備。

（2）發(fā)電機防冷凝加熱器是一種基于熱力學(xué)原理的設備，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是通過(guò)加熱來(lái)防止水蒸氣在低溫環(huán)境下凝結成水滴的設備。當氣體溫度較低時(shí)，其內部水汽含量較高，容易凝結并形成水滴。而當氣體溫度較高時(shí)，水汽變成水蒸氣并隨著(zhù)氣體流動(dòng)而排出。

（3）發(fā)電機防冷凝加熱器的原理是利用電阻加熱絲，通過(guò)將電能轉化為熱能提高發(fā)電機內部的氣體溫度，從而減少水汽的凝結。除了電阻加熱絲，還有一些型號的發(fā)電機防冷凝加熱器采用電磁加熱方式，在加熱過(guò)程中不會(huì )產(chǎn)生熱源滯留，能夠更加快速地提高氣體溫度。

2、防冷凝加熱器的性能指標

      IEC 751標準規定了防冷凝加熱器的性能指標，主要包括電阻溫度系數、耐熱性、絕緣電阻等指標。其中，電阻溫度系數是指在一定溫度范圍內，電阻隨溫度的變化率，是衡量防冷凝加熱器加熱性能的重要指標。

3、防冷凝加熱器的優(yōu)點(diǎn)

     防冷凝加熱器可以達到很好的除濕效果，通過(guò)減低空氣中含水量，使相對濕度和絕對濕度同時(shí)下降，幾乎不提高溫度，不產(chǎn)生溫差帶來(lái)的負面影響， 防冷凝加熱器從根本上杜絕或減少了事故的發(fā)生。

（1）安全

      防冷凝加熱器外殼采用阻燃材料設計，自身熱量較低，不會(huì )對周?chē)€(xiàn)纜產(chǎn)生影響。

（2）能效

      采用閥值濕度自動(dòng)控制，據濕度變化自動(dòng)控制除濕，控制原理接線(xiàn)圖如圖1所示。每次工作時(shí)間較短，節省能耗。以60W為例，每天工作2小時(shí)，其他時(shí)間待機，耗電量為124度/年。為保持機體內相對溫度，需提供持續恒定的溫度，能耗高。 以100W為例，年耗電量為876度/年。

（3）結構 

      防冷凝加熱器由加熱管串聯(lián)，加熱管嵌裝在定子機座內肋條的一個(gè)槽內，如圖2所示。加熱電源電壓為220V，加熱器的電源連接線(xiàn)必須與發(fā)電機的主斷路器相互聯(lián)鎖。即發(fā)電機運行時(shí)，加熱器斷開(kāi)，而發(fā)電機停機時(shí)，加熱器接通電源，由市電供電，加熱器加熱驅趕機內潮氣，因此，維修發(fā)電機內部零件時(shí)，必須切斷加熱器電源，以防出現意外。

 

圖1  發(fā)電機防冷凝加熱器控制原理圖

圖2  發(fā)電機防冷凝加熱器結構圖

 

二、防冷凝加熱器設計

 

      康明斯自動(dòng)化柴油發(fā)電機組在使用過(guò)程中，為了防止潮氣冷凝，在發(fā)電機又需要動(dòng)作，恢復原來(lái)工作狀態(tài)。因此，通過(guò)內部裝有防冷凝加熱器，將發(fā)電機內的空氣加熱到比環(huán)境溫度略高一些，這樣即可將機內潮氣驅出機外，以保證機內繞組及其他電氣元件處于干燥狀態(tài)。因此，設計理念如下：

      發(fā)電機正常運行時(shí)，加熱器必須不影響冷卻循環(huán)空氣流動(dòng)，因此，必須選擇體積小，強度高，安全無(wú)明火的組件，故選擇管式遠紅外線(xiàn)電加熱元件。就發(fā)電機冷卻而言，以熱輻射散熱僅起次要作用。對于在發(fā)電機靜止時(shí)，用安裝的加熱電阻加熱以消除發(fā)電機凝露的場(chǎng)合，輻射散熱是有意義的。這時(shí)，在靜止狀態(tài)所消耗的加熱功率相當于由熱輻射產(chǎn)生的熱損失。

      在熱輻射時(shí)，一個(gè)物體的能量部分地轉變?yōu)檩椛淠?。通過(guò)空間的熱輻射不能將空間加熱，而在碰到第二個(gè)物體時(shí)，首先全部地或部分地變成熱。熱輻射和光輻射在性質(zhì)上是相同的?？床灰?jiàn)的熱輻射波的波長(cháng)比看得見(jiàn)的光輻射波的波長(cháng)要長(cháng)。熱輻射以直線(xiàn)在空間傳播。

      輻射強度隨距離的平方下降。由輻射產(chǎn)生的熱傳遞受表面性質(zhì)、形狀、大小、相對位置以及輻射端面和輻射表面溫度的影響。

      根據斯忒潘-波爾茲曼定律，對于發(fā)電機而言，散熱系數可近似地用下式計算：

a_s=(5~7)×10^-4(w/cm².℃)

      如果以 A 表示輻射面積，則輻射功率p(熱流)按下式計算：

p=ωA=a_sAθ

式中，p——(w)；

a_s——(w/cm².℃)；

A——(cm²)；

θ——(℃)。

      發(fā)電機運行時(shí)風(fēng)溫40℃，因此加熱器也應維持這一溫度。按照以上設計，發(fā)電機停機期間能夠有效地防止凝露，確保發(fā)電機定子繞組絕緣實(shí)時(shí)處于良好狀態(tài)，保證了發(fā)電機及時(shí)安全啟動(dòng)。

 

三、防冷凝加熱器的標準和檢測方法

 

      IEC 751標準是在國際電工委員會(huì )（IEC）電加熱和電阻特性委員會(huì )（TC 96）的指導下制定的。該標準的制定過(guò)程經(jīng)歷了廣泛的討論和專(zhuān)家的技術(shù)研究，充分考慮了不同國家和地區的生產(chǎn)實(shí)際和技術(shù)水平，確保了該標準具有普適性和權威性，為國際上防冷凝加熱器產(chǎn)品的檢測提供了統一的標準和方法。

1、EC 751標準的應用范圍

      IEC 751標準適用于各類(lèi)防冷凝加熱器產(chǎn)品，包括但不限于工業(yè)用防冷凝加熱器、家用防冷凝加熱器等。無(wú)論是在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，還是在日常生活中，防冷凝加熱器都扮演著(zhù)重要的角色，其穩定可靠的性能直接關(guān)系到生產(chǎn)效率和生活品質(zhì)。IEC 751標準的適用范圍非常廣泛。

      作為國際上公認的防冷凝加熱器產(chǎn)品檢測標準，IEC 751標準得到了全球范圍內的廣泛推廣和應用。在各個(gè)國家和地區，相關(guān)行業(yè)和企業(yè)都將IEC 751標準作為評定防冷凝加熱器產(chǎn)品質(zhì)量的重要依據，通過(guò)嚴格的檢測和評定，確保產(chǎn)品的性能和質(zhì)量符合國際標準，具有競爭力和可靠性。

2、檢測方法

      防冷凝加熱器的檢測方法主要包括外觀(guān)檢查、性能檢測和安全檢測。

（1）外觀(guān)檢查主要是對防冷凝加熱器的外觀(guān)進(jìn)行檢驗，確保產(chǎn)品的表面光潔度和外形尺寸符合標準要求。

（2）性能檢測包括了電阻測量、耐熱性測試等試驗，從而評估產(chǎn)品的加熱性能和耐用性。

（3）安全檢測則是對產(chǎn)品的絕緣電阻、外殼接地等進(jìn)行檢測，確保產(chǎn)品在使用過(guò)程中的安全性。

      由于防冷凝加熱器主要是為了防止發(fā)電機結露，影響發(fā)電機的絕緣性能。一般在比較潮濕的（船用、雨林、沿海等）使用環(huán)境中使用，或者用戶(hù)的柴油發(fā)電機組經(jīng)常處于不工作狀態(tài)時(shí)，因此，康明斯公司一般推薦此類(lèi)用戶(hù)才適宜為發(fā)電機加裝防冷凝加熱器。

 

總結：

      發(fā)電機防冷凝加熱器是一種重要的發(fā)電機配件，其通過(guò)加熱發(fā)電機內部氣體，有效避免了冷凝水對發(fā)電機的損壞。通過(guò)考慮氣體流量、成分和溫度，環(huán)境溫度和濕度、發(fā)電機的功率和大小來(lái)選擇合適型號的發(fā)電機防冷凝加熱器，并正確安裝和維護，能夠保障發(fā)電設備的安全穩定運行。而IEC751防冷凝加熱器檢測標準作為國際上公認的權威標準，對于防冷凝加熱器產(chǎn)品的質(zhì)量監管和技術(shù)提升具有重要的意義。其嚴格的檢測標準和評定方法，為產(chǎn)品質(zhì)量的提升和行業(yè)的發(fā)展提供了有力的支撐。 

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