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柴油发电机的历史发展与优缺点的介绍
发布时间:2019-11-29 14:02:39  ▏阅读:

  导读:通常所说的“柴油发电机"名词从何而来?发电机有什么历史背景?柴油发电机广泛运用到我们生活中,它又有哪些优点与缺点呢?以下将由康明斯发电机厂家一一解说。

 

     德国人鲁道夫·狄塞尔(Rudolf Diesel)于1892年获得压缩点火压缩机的技术专利,1897年制成了第一台压缩点火的“狄塞尔”柴油发电机,即柴油机(由于其在柴油机方面的卓越贡献,英文单词“柴油机”用其名字"Diesel”命名)。

 

     柴油机的高压缩比带来众多优点:①省去化油器和点火装置,提高了热效率,且可以使用比柴油便宜的柴油作燃料。②柴油机因为压缩比高,机体组件制造结实,故经久耐用、寿命长。③柴油机由于其压缩比大,最大功率点、单位功率的油耗低。在现代柴油发电机中,柴油机的油耗约为柴油机的70%。特别像汽机组,通常在部分负荷工况下行驶,其油耗约为柴油机的60%。柴油机是目前热效率最高的柴油发电机。
     与此同时,高压缩比也给柴油机带来了如下缺点:①结构笨重。通常柴油机的单位功率质量约为柴油机的1.5~3倍。柴油机压缩比高,爆发压力也大,可达柴油机的1.5倍左右(不增压的情况下)。为了承受高温高压,就要求其具有比柴油机结实的结构。所以柴油机最初只是作为一种固定式柴油发电机使用。②在同一排量下,柴油机的输出功率约为柴油机的1/3。因为柴油机把燃料直接喷入气缸,不能充分利用空气,相应功率输出低。假设柴油机的空气利用率为100%,那么柴油机仅有80%~90%。柴油机功率输出小的另一原因是压缩比大,摩擦损失比柴油机大。这种摩擦损失与转速成正比,不能期望通过增加转速来提高功率。转速高的柴油机每分钟可运转1000次以上(如赛机组柴油机),而柴油机的最高转速却只有5000r/min。

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    早在20世纪20年代就有人提出压缩空气提高进气密度的设想,直到1926年瑞士人A.J.伯玉希(A.J. Buchi )才第一次设计了一台带废气涡轮霍尔塞特涡轮增压器(Holset )的增压柴油发电机。由于当时的技术水平和工艺、材料的限制,还难以制造出性能良好的涡轮霍尔塞特涡轮增压器(Holset ),加上第二次全球大战的影响,增压技术未能迅速普及,直到大战结束后,增压技术的研究和应用才受到重视,1950年增压技术才开始在柴油机上使用。
可变截面涡轮霍尔塞特涡轮增压器(Holset ),使得单级涡轮增压比可达到5甚至更高。采用超高增压系统,压力比可达10以上,而柴油发电机的压缩比可降至6以下,柴油发电机的功率输出可提高2、3倍。进一步发展到动力涡轮复合式二级涡轮增压系统。由此可见,高增压、超高增压的效果是可观的,将柴油发电机的性能提高到了一个崭新的水平。
    20世纪70年代,增压度达200%以上,正式作为商品提供的柴油机的平均有效压力,四冲程机已达2.0MPa以上,二冲程机已超过1.3MPa,普遍采用中冷,使得高增压(>2.0MPa)四冲程机实用化。

    20世纪50年代,增压度约为50%,四冲程机的平均有效压力约为0.8MPa,无中冷,处于一个技术水平较低的阶段。其后20多年间,增压技术得到了迅速发展和广泛采用。单级增压比接近5,并发展了两级增压和超高增压系统,相对于20世纪50年代初期刚采用增压技术的柴油发电机技术水平,近30年来有了惊人的发展。
    20世纪80年代,仍保持这种发展势头。由于进、排气系统的优化设计,提高了充气效率,为了充分利用废气能量,出现了谐振进气系统和组合脉冲转换(Modular Pulse Converter,MPC)增压系统。


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