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新聞主題 |
柴油發(fā)電機(jī)冷卻系統(tǒng)的作用 |
摘要：柴油發(fā)電機(jī)需要冷卻的主要部件，包括：缸套、缸蓋、潤(rùn)滑油等的散熱介質(zhì)由水直接進(jìn)行冷卻的，稱為水冷柴油發(fā)電機(jī)。水冷柴油機(jī)需要一套非常復(fù)雜的冷卻水循環(huán)系統(tǒng)（如：水箱、水管、風(fēng)扇、散熱器、水泵和溫度控制器等）。冷卻系統(tǒng)的功用是使發(fā)動(dòng)機(jī)在所有工況下都保持在適當(dāng)?shù)臏囟确秶鷥?nèi)。冷卻系統(tǒng)既要防止發(fā)動(dòng)機(jī)過熱，也要防止冬季發(fā)動(dòng)機(jī)過冷。在發(fā)動(dòng)機(jī)冷起動(dòng)之后，冷卻系統(tǒng)還要保證發(fā)動(dòng)機(jī)迅速升溫，盡快達(dá)到正常的工作溫度。
一、水冷系統(tǒng)的工作原理
柴油發(fā)電機(jī)在工作過程中，氣缸內(nèi)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(duì)柴油機(jī)的整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行冷卻，柴油發(fā)電機(jī)的各部件將要達(dá)到很高的溫度，以致使金屬材料的強(qiáng)度下降，甚至?xí)l(fā)生變形或損壞。過高的溫度還會(huì)使機(jī)油變質(zhì)，失去潤(rùn)滑作用同時(shí)，溫度過高還會(huì)導(dǎo)致進(jìn)入氣缸的空氣密度減少，致使柴油機(jī)功率下降。所以，柴油機(jī)的整個(gè)系統(tǒng)必須進(jìn)行冷卻。柴油發(fā)電機(jī)按照使用冷卻水來源的不同，可分為閉式循環(huán)和開式循環(huán)兩種型式。閉式循環(huán)水冷卻系統(tǒng)應(yīng)用較多，如康明斯系列柴油發(fā)電機(jī)組等，開式循環(huán)水冷卻系統(tǒng)應(yīng)用較少，它一般適用于功率較大的固定式柴油發(fā)電機(jī)組。柴油機(jī)冷卻系統(tǒng)的作用是保證柴油機(jī)各運(yùn)動(dòng)零件、少部分固定零件和機(jī)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(tǒng)原理圖 |
二、水泵的結(jié)構(gòu)及功用
水泵是柴油發(fā)電機(jī)冷卻系統(tǒng)的重要組成部件，柴油機(jī)上使用的水泵有兩種，一種是靠柴油發(fā)電機(jī)的傳動(dòng)齒輪驅(qū)動(dòng)，即齒輪泵，該泵一般在船用柴油機(jī)的開式循環(huán)冷卻系統(tǒng)或大型柴油發(fā)電機(jī)上應(yīng)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(jī)前端機(jī)體上，其動(dòng)力靠曲軸前端的皮帶盤驅(qū)動(dòng)，這種泵較多應(yīng)用在閉式循環(huán)的柴油發(fā)電機(jī)組冷卻系統(tǒng)中。水泵的結(jié)構(gòu)形式雖然較多，但工作原理卻基本相同。目前柴油發(fā)電機(jī)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(jī)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(jī)體內(nèi)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(jī)的各個(gè)冷卻部位。
三、調(diào)溫器的結(jié)構(gòu)及功用
1、調(diào)溫器的作用
根據(jù)柴油發(fā)電機(jī)負(fù)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(jī)在最佳溫度（80±3）℃下工作。
2、調(diào)溫器的工作原理
當(dāng)柴油發(fā)電機(jī)機(jī)體內(nèi)部水溫低于70℃時(shí)，調(diào)溫器的出水閥門關(guān)閉，冷卻水全部經(jīng)節(jié)溫器的旁通閥門流回水泵的進(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)，稱作小循環(huán)。柴油機(jī)機(jī)體內(nèi)部水溫在70℃～80℃時(shí)，調(diào)溫器的旁通閥門逐漸關(guān)團(tuán)，通往散熱器的出水閥門逐漸開啟。此時(shí)，機(jī)體內(nèi)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(jī)機(jī)體內(nèi)部水溫在80℃以上時(shí)，調(diào)溫器的旁通閥門完全關(guān)團(tuán)，出水閥門全部打開。此時(shí)，機(jī)體內(nèi)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(diào)溫器的結(jié)構(gòu)
調(diào)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(nèi)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。
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圖2 柴油機(jī)冷卻系統(tǒng)大循環(huán)原理圖 |
四、水箱散熱器的結(jié)構(gòu)及功用
水箱是水冷發(fā)動(dòng)機(jī)的重要部件。作為水冷發(fā)動(dòng)機(jī)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(jī)過熱。由于水的比熱容較大，發(fā)動(dòng)機(jī)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(jī)的熱量通過冷卻水的液體回路傳導(dǎo)，借助水作為熱載體，然后通過大面積翅片對(duì)流消散，以保持發(fā)動(dòng)機(jī)的適當(dāng)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(dǎo)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(jī)在正常溫度下工作。水箱散熱器的結(jié)構(gòu)。
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圖3 康明斯水箱散熱器外形圖 |
五、風(fēng)扇的結(jié)構(gòu)及功用
風(fēng)扇的功用是當(dāng)風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)時(shí)吸進(jìn)空氣使其通過散熱器，以增強(qiáng)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(zhuǎn)形成強(qiáng)風(fēng)（如圖4所示），以對(duì)水箱散熱器內(nèi)部的冷卻水進(jìn)行強(qiáng)制冷卻。對(duì)于機(jī)油采用風(fēng)冷式的柴油發(fā)電機(jī)，風(fēng)扇形成的強(qiáng)風(fēng)還要對(duì)機(jī)油冷卻器內(nèi)部的機(jī)油進(jìn)行冷卻，以使柴油發(fā)電機(jī)在最佳的水溫和機(jī)油溫度下工作。
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圖4 康明斯風(fēng)扇皮帶輪結(jié)構(gòu)圖 |
六、機(jī)油冷卻器
機(jī)油冷卻器是一種加速潤(rùn)滑機(jī)油散熱使其保持較低溫度的裝置。在高性能、大功率的強(qiáng)化發(fā)動(dòng)機(jī)上，由于熱負(fù)荷大，必須裝設(shè)機(jī)油冷卻器。機(jī)油冷卻器布置在潤(rùn)滑油路中，其工作原理與散熱器相同。機(jī)油冷卻器置于冷卻水路中，利用冷卻水的溫度來控制潤(rùn)滑油的溫度。當(dāng)潤(rùn)滑油溫度高時(shí)，靠冷卻水降溫，發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)，則從冷卻水吸收熱量使?jié)櫥脱杆偬岣邷囟?。機(jī)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(qiáng)冷卻，管外又套裝了散熱片。冷卻水在管外流動(dòng)，潤(rùn)滑油在管內(nèi)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(nèi)流動(dòng)的結(jié)構(gòu)。
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