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新闻主题	柴油发电机组低温条件下的使用常识

 

 

一、低温条件下的使用常识

 

1、在低温条件下将会出现不完全燃烧，使未燃烧的焦油和碳的沉积物聚积在气门导管和气门上，并最终导致气门粘滞。

2、在较低的环境温度下，如果辐射和对流的热损失未受到阻止，柴油发电机将不能消耗足量的燃油来保持冷却液温度及燃烧温度。建议对系统提供足够的支持，避免使柴油发电机长时间怠速运转。

3、无论如何建议，操作人员都很难避免柴油发电机长时间怠速运转，如果操作人员坚持长期怠速运转，建议将柴油发电机怠速转速维持在一定水平，足以将冷却液温度保持在 60°C 以上。

4、在-18°C 的温度下，柴油发电机低怠速转速需要高于 1200 rpm。对于这种类型的作业，必须采用完全接通/断开型风扇及防寒前护罩。节温器、节温器密封和除气系统不得使冷却液通过散热器芯泄漏（当节温器处于闭合位置）。

 

二、低温下启动系统的使用

 

1、蓄电池和导线

蓄电池是起动柴油发电机的常规能源。随着蓄电池温度下降，蓄电池产生电力更少，恢复电力更慢。伴随着蓄电池电力损失的问题，柴油发电机拖动负载会在环境温度降低时增大。

对于特定的柴油发电机系列，柴油发电机厂家通常建议蓄电池和电气系统能在-18°C 时提供足够的起动能力。为了在较低的环境温度下良好运转，需要对蓄电池加热，使其恢复原有的拖动能力，或增加蓄电池的数量。蓄电池电量不足会导致拖动转速偏低。拖动转速在拖动周期内继续降低，可能会逐渐降至柴油发电机无法起动的水平。

蓄电池加热能够通过以下途径实现，如来自加热器的热的新鲜空气，来自柴油发电机冷却系统热的排气和热的液体。

起动马达电路的导线直径、长度和连接决定了蓄电池自由地向起动马达传输电力的能力。直径偏小的导线电阻增大，导线和接头松动或腐蚀可能会在蓄电池的电力到达起动马达之前就大量被消耗，最多时超过 50%损失。

柴油发电机起动转速在 100 到 150 rpm 之间时起动马达的起动效率最高，在更低的转速下，效率下降，电流升高。如果允许起动马达停转，柴油发电机将不能起动，电能会 100% 地转换为热能，烧毁起动马达和导线。如果拖动转速持续偏低，则需要提供更多的能量（蓄电池蓄电量）、更高的起动马达扭矩或降低拖动负载。

 

蓄电池放电内阻示意图

 

备注：

Cold Cranking Amps (CCA) 冷起动电流定义见 SAE J537。－18℃时，蓄电池在短时间内能输出的的最大电流值。

串联蓄电池组：总 CCA 不增加

并联蓄电池组：总 CCA＝单个 CCA X 电池数

 

2、蓄电池使用注意事项：

（1）经常保持蓄电池清洁干燥，要保持通气孔的通畅。安装极柱连线时需要涂凡士林，以免接头氧化严重，导致线路接触不良，电路工作不稳定。当极柱或夹头出现氧化物时应将其擦净，涂上少许黄油以免腐蚀。

（2）向蓄电池充电时，电压不要过低或过高，一般 12V 充电标准电压为（13.5~14.5）V 范围内；24V 充电标准电压为（28~29.9）V 范围内。

（3）电解液液面高度应高出无极板（10~15）mm，液面过低应及时补充蒸馏水不要补充电解液，无蒸馏水可用雨水或雪水代用，不要用河水和自来水。

（4）不要连续使用起动机，每次使用不超过 5 秒，两次起动间隔至少 20~25 秒。严冬蓄电池放电程度不得超过 25%，夏天不得超过 50%。

（5）加足电解液的蓄电池不得长期在充电不足的情况下放置，要定期充电，否则报废。

 

3、起动马达

起动马达驱动功率必须大于柴油发电机本身和附件的负载总和。

 

三、低温下燃油使用标准

 

（1）请务必添加中国石油或中国石化销售的正规燃油。

（2）在国家公布柴油标准中规定：0 号的柴油其冷滤点为 4℃（柴油能通过滤网的最低温度），其凝点是不高于 0℃（柴油凝结的温度）；-10 号的柴油其冷凝点为不高于-10℃，其冷滤点为-5℃；-20 号的柴油其冷凝点为不高于-20℃，其冷滤点为-14℃。无论是哪种标号的柴油，随着气温的不断降低，都是先经过冷滤点再经过冷凝点。

（3）同汽油一样，柴油也有不同的标号，不同的是汽油标号由辛烷值确定，而划分柴油标号的依据则是柴油的凝固点。例如 0 号柴油的凝固点为 0℃，因而选用不同标号的柴油应主要根据使用时的气温决定。目前，国内应用的柴油按凝固点分为 6 个标号：5 号柴油、0 号柴油、-10 号柴油、-20 号柴油、-35 号柴油和-50 号柴油。由于结蜡的温度要比凝固点高 6℃-7℃，所以一般 5 号柴油适合于气温在 8℃以上时使用；0 号柴油适用于气温在 8℃至 4℃时使用；-10 号柴油适用于气温在 4℃至-5℃时使用；-20 号柴油适用于气温在-5℃至-14℃时使用。-35＃柴油适用于气温在-14℃至-29℃时使用；-50＃柴油适用于气温在－29℃至-44℃或者低于该温度时使用。

（4）柴油的自由流动取决于它的温度、倾点和浊点。低温环境下燃油增稠的现象称为蜡化。形成蜡的温度随燃油基料不同而不同。如果柴油发电机工作温度低于燃油浊点，随燃油流动的蜡状物晶体将会堵塞滤网、滤清器或堵塞燃油管的锐弯处、接头等。倾点抑制剂只能减小燃油中蜡状物晶体的尺寸，不能改变形成蜡状物晶体的温度。唯一已知的防止燃油中形成蜡状物晶体的方法是使用低浊点的燃油或将燃油温度保持在浊点以上。这可通过使用燃油加热器解决，柴油发电机处于运转或非运转条件均能适用。

倾点：是指油品在规定的试验条件下，被冷却的试样能够流动的最低温度；凝点指油品在规定的试验条件下，被冷却的试样油面不再移动时的最高温度，都以℃表示。倾点是反映油品低温流动性的好坏的参数之一，倾点越低，油品的低温流动性越好。

浊点：油类、清漆等液体样品在标准状态下冷却至开始出现混浊的温度为其浊点。混浊是由于水分或固体从样品中析出。燃料油、润滑油等的浊点越低，则其所含的水分或固体石蜡越少。

（5）采用燃油加热器时，选用的规格必须将燃油温度保持在浊点以上，但低于导致燃油润滑质量下降的温度点。如为指定柴油发电机选择燃油加热器或滤清器，在燃油泵进口处测量到的其对燃油系统带来的阻力不得超过 100 mm Hg。

 

四、低温下机油使用标准

 

在冷起动时，机油的两种物理特性即粘度和倾点对于柴油发电机润滑很重要。粘度是最重要的。机油必须能够从容器中自由倾倒出来，并且必须能够在柴油发电机内自由循环流动。尽管曲轴箱中的机油固化后可以起动柴油发电机，但是起动时会使柴油发电机因缺乏润滑而产生破坏性停机。寒冷气候工作机油具有足够低的倾点，在需要的最低温度下仍保持液态。

 

机油粘度是影响柴油发电机起动能力的最重要因素之一。如果粘度过高，柴油发电机的起动性能阻力过大，使其难以达到适宜的起动转速。粘度过低，不能有效地建立润滑油膜而加剧机件磨损。一般新柴油发电机应选择粘度较小的润滑油，磨损严重的柴油发电机应选择粘度较大的润

滑油；如果使用的机油倾点或粘度不正确，必须在起动柴油发电机之前加热柴油发电机机油。加热机油会使其粘度下降，从而增加润滑能力，降低起动过程中的摩擦力。所有滤清器必须位于柴油发电机室的受限区域内，从而使柴油发电机热量得到利用，防止机油出现凝胶。

 

康明斯柴油发电机推荐根据气温选用如下规格的多级机油：

推荐的 SAE 机油粘度等级与环境温度

 

备注：

市场中现有的机油按 SAE（美国汽车工程师学会）法分类，单级机油：冬季用油有 6 种，夏季用油有 4 种，

多级机油：冬夏通用油有 16 种。

W 代表冬季是 Winter(冬天)的缩写，

（1）冬季用油牌号分别为：

0W、5W、10W、15W、20W、25W，W 前的数字越小，低温粘度越小低温流动性越好，适用的最低气温越低；

（2）夏季用油牌号分别为：

20、30、40、50，数字越大其粘度越大，适用的最高气温越高；

（3）冬夏通用油牌号分别为：

5W-20、5W-30、5W-40、5W-50、10W-20、10W-30、10W-40、10W-50、15W-20、15W-30、15W-40、15W-50、20W-20、20W-30、20W-40、20W-50，代表冬用部分的数字越小，代表夏季部分的数字越大，适用的气温范围越大。

 

机油粘度示意图

 

五、低温下进气系统的使用

 

对发电机组进行防寒准备时，必须对进气系统的两个方面加以考虑，即空气密度和温度。

（1）空气密度

当环境温度降低时，空气密度增加。对于涡轮增压柴油发电机最终会导致最大气缸压力升高。缸压升高会出现以下各种问题：

○ 缸体破裂 

○ 气缸垫漏气

○ 曲轴轴承负荷过大

○ 在采用液力柴油发电机制动时，凸轮轴断裂

○ 缸盖螺栓松脱或断裂

○ 活塞环破裂

○ 活塞破裂

（2）空气温度

进气温度和燃烧温度之间有直接的关系。对于柴油柴油发电机，进气温度低的一个最终结果就是降低了燃烧温度。当燃烧温度降低时，较低一端的柴油不会燃烧。这些未燃烧的重端燃油将在气门导管和气门杆上聚集形成类似焦油的清漆物质，使其在开启位置卡死。气门开启，活塞动作时，会发生损坏。进气温度低还会产生爆震（非受控燃烧）和活塞烧蚀。

在低于 0°C 时，建议从柴油发电机保温罩内进气，这样就能向进气室提供暖气，降低发动机热损耗。如果空气滤清器没有位于柴油发电机保温罩内，则所用的管路 必须布置在柴油发电机和空气滤清器进口处之间。柴油发电机舱需要提供足够的密封。只有侧壁不总能起到满意效果。如果散热器罩周围及柴油发电机下部有开口，则这些区域必须密封。取决于环境温度和柴油发电机舱尺寸，可加热柴油发电机舱内部空气来维持燃烧温度。在这些条件下中冷式柴油发电机工作性能好，因为通常将热空气冷却到冷却液温度水平的冷却器滤芯会使低温进气加热到冷却液温度。提供温度控制接通/断开型风扇使柴油发电机舱内的幅射热量和对流热量不会被气流耗散，有极大好处。

鉴于此，康明斯建议在-12℃以下环境温度中工作的柴油发电机，必须在签订技术协议时选装进气预热器，其作用是将进入进气歧管的冷空气先加热至适当温度后再进入汽缸燃烧。

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六、低温下冷却系统的使用

 

（1） 冷却液

柴油柴油发电机内的冷却液主要是作为传热媒介使用，在寒冷和严寒气候下也容易发生冷凝。

当气温在-32°C 以上时，使用 50% 的乙二醇防冻剂和 50% 的纯净水，绝对不允许直接加自来水或水池里的水，防止将柴油发电机缸体，缸盖等冻裂。当气温在-32 至 -54°C 时，使用约 60%乙二醇与 40%水的溶液即可使冷却液获得最低的冷凝温度。混合溶液将会在-50°C 左右半冻结。

当气温在 -1°到 10°C 之间或者更低时，建议加热冷却液或使用乙醚起动辅助装置获得成功起动。在低于 -23°C 的气候条件下工作时，建议同时采用冷却液加热器和乙醚起动辅助装置。

市场上有三种基本的冷却液加热器。选择的加热器必须能够在任何温度下将冷却液温度保持在最低 50°C。

♦ 浸入式加热器

♦ 箱式加热器

♦ 燃油燃烧式冷却液加热器

 

七、冬季寒冷天气的维护保养

 

按温度范围分 3 个区间：

● 0 至-23°C 时的防寒措施

○ 保持油箱加满以减少湿气凝结。

○ 每天排放沉积物。

○ 遵守润滑油更换时间表，这对保持机油清洁是必要的。

○ 每天一次，检查预热器线圈和电气系统。

○ 每周一次，检查寒冷天气支持系统。

● -23°C 至-32°C 时的防寒措施

○ 保持油箱加满以减少湿气凝结。

○ 每天排放沉积物。

○ 遵守机油更换时间表，这对保持机油清洁是必要的。每两个小时检查一次油位。

○ 每天一次，检查预热器线圈和电气系统。

○ 每周一次，检查寒冷天气支持系统。

○ 每周一次，检查温度控制、节温器和百叶窗。

● -32 至-54°C 时的防寒措施

○ 保持油箱加满以减少湿气凝结。

○ 每天排放沉积物。

○ 遵守机油更换时间表，这对保持机油清洁是必要的。每两个小时检查一次油位。

○ 每天一次，检查预热器线圈和电气系统。

○ 每周一次，检查寒冷天气支持系统。

○ 每周一次，检查温度控制、节温器、防寒前罩、空间加热器起动马达和起动马达电气系统。

 

八、低温起动困难故障

 

1、起动困难的原因

柴油机的起动性能，不仅决定于其本身的技术状况，还受外界气温的影响。冬季低温下起动更困难的主要原因是：

（1）冬季气候寒冷，环境温度低，机油粘度增大，各运动机件阻力增加，使起动机转速降低。

（2）蓄电池容量随温度下降而减少，使起动机转速更加降低。

 

（3）由于起动机转速降低，压缩空气渗漏增多，气缸壁散热量增大，致使压缩终了时的空气温度和压力大为降低，使柴油着火的延迟期增长，严重时甚至不能燃烧。

 

（4）  低温下的柴油粘度增大， 使喷射速度降低，加上空气在压缩终了时的旋流速度、空气温度和压力低，致使喷入气缸的柴油雾化质量差，难以与空气迅速形成良好的可燃气体和及时着火燃烧， 甚至不能着火， 致使起动困难。

 

2、顺利起动应该具备的条件

（1）要有足够的起动转速。一般要求直喷式柴油机的起动转速为100-125rpm以上

（2）气缸的密封性要好。这可使起动时漏气量减少，保证压缩终了时气体有足够的燃烧温度和压力。

（3）要求柴油机的相对运转部件之间的配合间隙适当，且润滑良好。

（4）蓄电池要有足够的起动电容量，且起动电路的技术状况正常。

（5）起动油量要符合规定，喷射质量良好，且喷油提前角要符合要求。

（6）使用的燃料符合要求。

 

3、冬季解决起动困难的原则和措施

（1）选择合适牌号的机油和柴油。

（2） 加大三滤的维护频次，以免堵塞。

（3） 合适浓度的防冻防锈液（冷却液）。

（4）冷却液加热器。

（5）燃油加热器。

（6） 机油加热器。

 

发动机预热装置

 

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