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新聞主題 |
柴油發(fā)電機冷卻系統的作用 |
摘要：柴油發(fā)電機需要冷卻的主要部件，包括：缸套、缸蓋、潤滑油等的散熱介質(zhì)由水直接進(jìn)行冷卻的，稱(chēng)為水冷柴油發(fā)電機。水冷柴油機需要一套非常復雜的冷卻水循環(huán)系統（如：水箱、水管、風(fēng)扇、散熱器、水泵和溫度控制器等）。冷卻系統的功用是使發(fā)動(dòng)機在所有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)動(dòng)機過(guò)熱，也要防止冬季發(fā)動(dòng)機過(guò)冷。在發(fā)動(dòng)機冷起動(dòng)之后，冷卻系統還要保證發(fā)動(dòng)機迅速升溫，盡快達到正常的工作溫度。
一、水冷系統的工作原理
柴油發(fā)電機在工作過(guò)程中，氣缸內混合氣體燃燒后的溫度接近1800℃，排氣的溫度在450℃左右。如果不對柴油機的整個(gè)系統進(jìn)行冷卻，柴油發(fā)電機的各部件將要達到很高的溫度，以致使金屬材料的強度下降，甚至會(huì )發(fā)生變形或損壞。過(guò)高的溫度還會(huì )使機油變質(zhì)，失去潤滑作用同時(shí)，溫度過(guò)高還會(huì )導致進(jìn)入氣缸的空氣密度減少，致使柴油機功率下降。所以，柴油機的整個(gè)系統必須進(jìn)行冷卻。柴油發(fā)電機按照使用冷卻水來(lái)源的不同，可分為閉式循環(huán)和開(kāi)式循環(huán)兩種型式。閉式循環(huán)水冷卻系統應用較多，如康明斯系列柴油發(fā)電機組等，開(kāi)式循環(huán)水冷卻系統應用較少，它一般適用于功率較大的固定式柴油發(fā)電機組。柴油機冷卻系統的作用是保證柴油機各運動(dòng)零件、少部分固定零件和機油在正常溫度（80℃左右）下工作。
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圖1 水冷式冷卻系統原理圖 |
二、水泵的結構及功用
水泵是柴油發(fā)電機冷卻系統的重要組成部件，柴油機上使用的水泵有兩種，一種是靠柴油發(fā)電機的傳動(dòng)齒輪驅動(dòng)，即齒輪泵，該泵一般在船用柴油機的開(kāi)式循環(huán)冷卻系統或大型柴油發(fā)電機上應用較多；另一種是用三角橡膠帶傳動(dòng)的淡水泵，這種泵安裝在柴油發(fā)電機前端機體上，其動(dòng)力靠曲軸前端的皮帶盤(pán)驅動(dòng)，這種泵較多應用在閉式循環(huán)的柴油發(fā)電機組冷卻系統中。水泵的結構形式雖然較多，但工作原理卻基本相同。目前柴油發(fā)電機上普遍采用的是離心式水泵，下面以康明斯系列柴油發(fā)電機中用三角橡膠帶傳動(dòng)的淡水泵為例進(jìn)行介紹。
淡水泵主要由淡水泵總成、渦流殼、水泵體、水封、葉輪、水泵軸、放水閥等零件組成。其作用是促使冷卻水在機體內部水道循環(huán)，并產(chǎn)生一定的壓力把冷卻水輸送到柴油機的各個(gè)冷卻部位。
三、調溫器的結構及功用
1、調溫器的作用
根據柴油發(fā)電機負荷的大小和水溫的高低自動(dòng)改變流經(jīng)散熱器的水量，保證柴發(fā)電機在最佳溫度（80±3）℃下工作。
2、調溫器的工作原理
當柴油發(fā)電機機體內部水溫低于70℃時(shí)，調溫器的出水閥門(mén)關(guān)閉，冷卻水全部經(jīng)節溫器的旁通閥門(mén)流回水泵的進(jìn)口再作循環(huán)使用，這時(shí)冷卻水只在水泵和水套中循環(huán)，稱(chēng)作小循環(huán)。柴油機機體內部水溫在70℃～80℃時(shí)，調溫器的旁通閥門(mén)逐漸關(guān)團，通往散熱器的出水閥門(mén)逐漸開(kāi)啟。此時(shí)，機體內部的冷卻水一部分仍進(jìn)行小循環(huán)，另一部分冷卻水經(jīng)散熱器回水管流回散熱器。柴油機機體內部水溫在80℃以上時(shí)，調溫器的旁通閥門(mén)完全關(guān)團，出水閥門(mén)全部打開(kāi)。此時(shí)，機體內部冷卻水全部流經(jīng)散熱器進(jìn)行大循環(huán)（如圖2所示）。
3、調溫器的結構
調溫器通常裝配在氣缸蓋出水管的接口處。它是一個(gè)用黃銅皮制作的有折疊紋的圓筒，此圓筒裝配在沖壓而成的外殼中。圓筒內部裝有易氣化的液體乙醚或酒精。波紋圓筒的一端有兩個(gè)大小不等的閥門(mén)。
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圖2 柴油機冷卻系統大循環(huán)原理圖 |
四、水箱散熱器的結構及功用
水箱是水冷發(fā)動(dòng)機的重要部件。作為水冷發(fā)動(dòng)機散熱回路的重要組成部分，它可以吸收氣缸體的熱量，避免發(fā)動(dòng)機過(guò)熱。由于水的比熱容較大，發(fā)動(dòng)機在吸收了氣缸體的熱量后，溫度不會(huì )上升很多。因此，發(fā)動(dòng)機的熱量通過(guò)冷卻水的液體回路傳導，借助水作為熱載體，然后通過(guò)大面積翅片對流消散，以保持發(fā)動(dòng)機的適當工作溫度。
水箱散熱器（外形圖如圖3所示）主要由黃銅制成的管片式散熱芯子、水槽、導風(fēng)罩和支承部件組成。其作用是降低冷卻水的溫度，保證柴油機在正常溫度下工作。水箱散熱器的結構。
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圖3 康明斯水箱散熱器外形圖 |
五、風(fēng)扇的結構及功用
風(fēng)扇的功用是當風(fēng)扇旋轉時(shí)吸進(jìn)空氣使其通過(guò)散熱器，以增強散熱器的散熱能力，加快冷卻液的冷卻速度。風(fēng)扇固定在水泵皮帶輪頭部并與皮帶輪一起旋轉形成強風(fēng)（如圖4所示），以對水箱散熱器內部的冷卻水進(jìn)行強制冷卻。對于機油采用風(fēng)冷式的柴油發(fā)電機，風(fēng)扇形成的強風(fēng)還要對機油冷卻器內部的機油進(jìn)行冷卻，以使柴油發(fā)電機在最佳的水溫和機油溫度下工作。
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圖4 康明斯風(fēng)扇皮帶輪結構圖 |
六、機油冷卻器
機油冷卻器是一種加速潤滑機油散熱使其保持較低溫度的裝置。在高性能、大功率的強化發(fā)動(dòng)機上，由于熱負荷大，必須裝設機油冷卻器。機油冷卻器布置在潤滑油路中，其工作原理與散熱器相同。機油冷卻器置于冷卻水路中，利用冷卻水的溫度來(lái)控制潤滑油的溫度。當潤滑油溫度高時(shí)，靠冷卻水降溫，發(fā)動(dòng)機啟動(dòng)時(shí)，則從冷卻水吸收熱量使潤滑油迅速提高溫度。機油冷卻器由鋁合金鑄成的殼體、前蓋、后蓋和銅芯管組成。為了加強冷卻，管外又套裝了散熱片。冷卻水在管外流動(dòng)，潤滑油在管內流動(dòng)，兩者進(jìn)行熱量交換。也有使油在管外流動(dòng)，而水再管內流動(dòng)的結構。
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