|
新闻主题 |
柴油发电机烟度、机油和燃油消耗率的测定方法 |
摘要：测定柴油发电机的烟度、机油消耗率和燃油消耗率的意义可以从技术、经济、环保和运维保障等多个维度来理解，这三项指标分别对应了设备的排放性能、机械健康状况和经济性。总之，定期测定柴油发电机的烟度、机油消耗率和燃油消耗率，是从省钱（低油耗）、省心（低机油消耗）、合规（低烟度）角度来全面评估设备健康运行的措施。
一、测定的目的
测定柴油发电机的烟度、机油消耗率和燃油消耗率，主要目的如下：
1、测定烟度的目的
（1）评估燃烧完全度与排放水平：烟度主要反映柴油燃烧是否充分（碳烟排放量），是判断燃烧效率的重要指标。
（2）环保合规：控制黑烟排放以符合国家和地方的环保标准（如非道路移动机械排放限值）。
（3）诊断发动机状态：异常高烟度常提示喷油嘴故障、进气不足、涡轮增压器问题或燃油品质不佳。
（4）维护公共健康与环境：减少可吸入颗粒物（PM）对空气的污染及对人体的危害。
2、测定机油消耗率的目的
（1）评价气缸活塞组密封性：机油消耗率直接反映活塞环、气缸壁、气门油封等部件的磨损或老化程度。
（2）经济性控制：过高的机油消耗增加运营成本，需及时维修或更换部件。
（3）防止后处理系统失效：机油过量进入燃烧室会生成灰分，堵塞柴油颗粒捕集器（DPF）或损坏催化器。
（4）避免故障隐患：机油消耗异常可能伴随烧机油、积炭增多，甚至引发发动机拉缸或超速事故。
3、测定燃油消耗率的目的
（1）核心经济性指标：燃油消耗率（单位：g/kW·h）直接决定发电机组的运行成本，是用户选型与比较不同机组效率的关键参数。
（2）评价整机性能与调校质量：反映喷油系统、增压中冷、电控策略等综合技术水平。
（3）负荷匹配与优化运行：通过测定不同负荷下的油耗率，找到经济运行区间，指导实际使用。
（4）故障预警：燃油消耗率突增可能是喷油器堵塞、空气滤清器阻塞、压缩压力不足等故障的早期信号。
二、测定方法
1、机油消耗率的测定
《柴油机机油消耗测定方法(GB/T 14363-2009)》由中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中国国家标准化管理委员会发布，本标准的附录A为资料性附录。本标准由中国船舶重工集团公司提出。本标准由全国船用机械标准化技术委员会柴油机分技术委员会归口。主要修改内容如下：柴油发电机机油消耗测定时采用的功率和转速按照GB/T 6072.1—2000相关规定进行了修改；明确了机械式和电控注油器气缸机油消耗的测定方法。
（1）测定机油消耗率的目的：主要是检查柴油机润滑系统的工作情况，其中包括内部的漏油情况。试验时，除记录柴油发电机组的功率、电流、电压、频率、燃油和机油消耗量和试验时间等数据外，还应记录试验环境的温度、相对湿度、大气压力等，以及试验所用的燃油和机油牌号。
（2）试验方法：试验前，给柴油发电机加入规定量的机油、水和燃油。启动柴油发电机组，使柴油发电机组运行到油温达到使用说明书规定的数值或（85±5）℃后停机。转动曲轴，使第一缸的活塞处于上止点位置后，再转动曲轴3圈，然后放尽机油或放一定时间之后，再给柴油机加入机油到规定值，记录这次加入的油量。再次启动柴油发电机组，使其在额定工况下运行12h后停机。停机后，按前面的方法放尽机油或放一定时间。
上述测量试验应在标准环境下进行，否则应按GB1105《柴油机台架试验方法标准环境状况及功率燃油消耗和机油消耗的标定》中有关规定，对试验结果进行修正。所谓标准环境状况，是指大气压为105Pa，空气相对湿度为30％，环境温度为25℃。
2、排气烟度的测定
排气烟度是指废气中不透明的微粒使排气发暗的程度。通常认为这些微粒是不完全燃烧所形成的碳烟，有时也包括在冷起动，怠速空转和低负荷时，燃烧不完全的柴油和机油所形成的白烟和蓝烟，但在一般情况下，大多数是以碳烟作为主要依据的。测量在一定量的废气中，碳烟以及其它微粒的数量或所占的比例，称为烟度测定；而确定废气中某些气体成分的含量，则称为废气分析。本试验应用专用的烟度计进行测定。
（1）测试前，应给柴油发电机组加足水和规定牌号的燃油、机油。
（2）启动柴油发电机组，使其运行在额定工况。当柴油发电机组的水温、油温、油压等数值达到柴油机的技术条件或使用说明书中规定的数值时，按照烟度计使用说明书规定的方法给抽气泵装上洁白的滤纸，从排气管中抽取规定数量的排气。
（3）从抽气泵中取出滤纸，将其放在10张以上洁白的滤纸上，然后将光电发讯器垂直对准试验滤纸，从指示表上读出数值。
上述测定过程重复进行3次，每两次之间的间隔不应超过1分钟。
图1 烟度计测试仪
3、燃油耗的测定
燃油经济性是柴油发电机综合性能的一项重要指标，一般使用燃油消耗率来评价。油耗率的测定方法有容积法和质量法，流量计法和流速计法。前2种方法可测得所消耗燃油的容积和质量，主要应用于测定柴油发电机稳定工况的燃油消耗；后2种方法可测得在一定时间内通过的燃油容积或质量，主要用于测定柴油发电机瞬态工况的油耗。
（1）容积法：容积法由柴油发电机消耗一定体积燃油所需时间计算而得。电控燃油喷射柴油发电机在稳定运行状态时，燃油泵向燃油分配管和喷油器不间断地供油，燃油泵最高输出压力可达0.45~0.6 MPa。电动燃油泵供油量比柴油发电机最大油耗量大的原因为防止柴油发电机供油不足；较大的燃油流量可以散发供油系统的热量，以防止油路产生气阻[2]。因此电控燃油喷射柴油发电机喷油量与喷油压力、系统油压无关，并且不受柴油发电机负荷、转速、进气歧管真空度影响，而只与喷油器的开启时间有关。
（2）质量法：质量法是通过测定柴油发电机消耗一定量燃油所需时间而得到的。其原理为：油箱固定于压力传感器上，压力传感器电压信号变化取决于发.动机工作时油箱内燃油质量的变化。
（3）碳平衡法：
碳平衡法的基本依据是质量守恒定律，碳平衡法的提出是基于以下假设：
① 燃油为碳氢化合物；
② 燃油燃烧后的生成物全部由排气管中排出；
③ 废气中的碳仅包含于CO、CO2和HC中，其他生成物，例如碳颗粒、部分溶于水的碳氢化合物不予考虑；
④ 废气中的碳来源于所消耗燃油中的碳，气化损失、曲轴箱窜气、燃油在曲轴箱机油中的沉淀物以及气缸活塞表面沉积物不予考虑。
（4）油耗仪：传统上柴油发电机油耗测量使用油耗仪，油耗仪通过三通接头和油管与柴油发电机和油箱相连。其中油耗仪可以是有刻度的玻璃球泡（应用容积法）或者是放置于天平上的量杯、量筒（应用质量法）。对于电控燃油喷射柴油发电机而言，供油压力和供油量大，且不受柴油发电机工作情况的影响，回油压力和回油量大，传统的油耗仪无法正常工作。康明斯公司提出应用双油耗仪对电控燃油喷射柴油发电机的油耗测定，使用2套油耗仪分别测量进油量和回油量，其差值为油耗。
（5）碳平衡法取样系统：应用传统方法对发电机组进行燃油经济性检测时需要拆装供油管路，将油耗仪或流量传感器接入到柴油发电机供油管路上，属于解体检测。对于电控燃油喷射柴油发电机而言，将测量仪器串联到供油管路上会导致柴油发电机油路的压力降增大，导致测量时柴油发电机工作状态与实际工作状态不符，影响油耗测量精度。
|
图2 碳平衡法检测系统图 |
图3 油耗仪功能图 |
三、测定的注意事项
为确保柴油发电机烟度、机油消耗率及燃油消耗率测定数据的准确性和可对比性，同时保障操作安全，在测定过程中需严格遵守以下分类注意事项。
1、烟度测定的注意事项
烟度测定不仅是环保合规检查，更是判断燃烧状态的重要手段。测定时需重点关注：
（1）预热与工况要求
① 充分预热：必须在发动机达到正常工作温度（通常冷却水温80℃以上、机油温度60℃以上）后进行测量，冷机状态下的烟度值会显著偏高且不稳定。
② 多工况测量：不能仅测怠速。按标准，应在不同负荷（如30%、50%、75%、100%）和不同转速组合下测量，尤其要关注“自由加速”工况下的峰值烟度，这是车辆年检和排放监管中最常用的项目。
（2）采样位置与密封
① 直管段采样：采样探头必须插入排气管的直管段，通常要求距离涡轮增压器或消声器下游至少2倍管径长度，避免在弯管或气流紊乱处取样。
② 严防漏气：采样探头与排气管连接处必须密封良好，确保无环境空气（过量氧气）混入稀释废气，否则会导致烟度读数失真。
（3）仪器准备与校准
① 定期校准：烟度计（无论是滤纸式还是不透光式）必须使用标准滤光片或校准气体定期校准，否则光学传感器偏移会导致数据无效。
② 清洁维护：对于滤纸式烟度计，需确保滤纸干燥、未受污染；对于不透光烟度计，需清洁光学镜头，防止积碳吸附影响光线穿透。
2、机油消耗率测定的注意事项
机油消耗率直接反映活塞环与缸套的密封状态。由于测定精度易受人为因素干扰，需特别注意：
（1）严格控制测量条件的一致性
① “相同姿态与位置”：无论是采用放油称重法还是油尺液位法，为保证重复性，每次测量时机组必须处于同一水平面，且停机后需等待相同的时间（如15分钟）让机油充分回流至油底壳。
② 统一活塞位置：若采用放油法，每次放油前应统一盘车，使第一缸活塞处于上止点后转3圈的相同位置，以保证油底壳内残留机油量一致。
（2）排除泄漏与残留误差
① 先查漏后测耗：机油“消耗”异常往往是由外部泄漏（如油管接头、油封处渗漏）造成的。测量前必须先检查并确认无外部漏油点。
② 残留油处理：旧机油很难完全排尽（油道、滤清器内残留）。因此，该方法更适用于长周期（如连续运行12小时）的总体估算，短期测量误差极大（可达±50%）。
（3）仪器与油品要求
① 高精度称重：称量机油必须使用精度不低于1级的防水电子秤或工业天平。
② 禁用不明油品：必须使用说明书中规定的牌号机油，不同粘度或品牌的机油混合会改变挥发特性，影响结果。
3、燃油消耗率测定的注意事项
燃油消耗率是衡量机组经济性的核心指标，测定时需注意工况稳定与计量精度：
（1）保持工况绝对稳定：燃油消耗率与负载直接相关。测量过程中，必须确保机组电压、频率（转速）稳定在额定值，且负载（kW）恒定不变。任何负载波动都会导致油耗率计算偏差。测量期间严禁调整喷油泵齿条行程、限位螺钉等性能参数。
（2）修正环境条件：由于空气密度随海拔、温湿度变化，非标准环境下的燃烧效率不同。若在非标准大气状况（非100kPa大气压、25℃室温）下测量，应按GB/T 21404等标准对测得的功率和油耗率进行修正，否则数据不具备参考价值。
（3）精准计量方法：无论是采用容积法（量瓶）还是称重法（天平），燃油管路中必须排尽气泡，否则会导致计时期间实际流入发动机的油量减少，测出虚假的低油耗。此外，测量消耗一定体积或重量燃油所用时间的秒表，精度需不低于0.2秒/小时，建议使用电子计时器。
总结：
测定柴油发电机的烟度、机油消耗率和燃油消耗率这三项指标，共同构成了对柴油发电机组性能、经济性、可靠性和环保性的全面量化评价体系，同时为定期维护、大修判定或设备淘汰提供量化依据。简单来说，对于操作人员，是日常巡检、及时发现隐患、避免突发停机的重要手段。对于管理者，是核算成本、制定维保计划、判断设备大修或报废周期的核心数据。对于环保监管，是控制非道路移动机械污染、改善空气质量的重要抓手。
----------------
以上信息来源于互联网行业新闻，特此声明！
若有违反相关法律或者侵犯版权，请通知我们！
温馨提示：未经我方许可，请勿随意转载信息！
如果希望了解更多有关柴油发电机组技术数据与产品资料，请电话联系销售宣传部门或访问我们官网：https://www.11fdj.com
