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新聞資訊

高原環境對柴油發電機組性能的影響及應對措施
2020/7/30 9:04:59    本站    88

1、發動機功率修正

bbw fat 國家標準GB/T 2820.1-2009《往復式內燃機驅動的交流 第1部分:用途、定額和性能》中規定的標準基準條件:總大氣壓力P=100kpa;環境空氣溫度T=298k(25攝氏度);相對濕度30%。目前我國生產的普通型柴油發電機組,一般按海拔1000m進行功率標定。當海拔高于1000m后,空氣逐漸變的稀薄,機組原動機功率下降,油耗增加,熱負荷上升,對機組功率及主要電氣參數產生較大影響。

bbw fat 根據柴油機廠家提供的資料,海拔1500m無需修正功率,海拔高于1500m,每升高300m約降低4%。海拔升高溫度一般降低,雖高海拔地區,溫差較大,但可不考濾溫度修正。修正計算方法如下:

bbw fat P修正后功率= P標準功率*(1-((H海拔-H標準海拔)/300)*k修正系數)

計算時取:k修正系數= 0.04,H標準海拔1500。

如發動機型號YC6TD840-D31,功率561kW,用于海拔3000米。那么修正后的功率為:

bbw fat P = 561*(1-(3000-1500)/300*0.04)= 448.8kW。

廠家給出測試值為457kW,計算值與給出的測試值基本相等,因此可以按此計算方法估算。

下表為三個常用柴油機廠家提供的資料數據總結:

bbw fat 東風康明斯

東風康明斯只有部分機型在國內做過高海拔地區測試,根據測試及經驗得出修正數據為:1、海拔2000m以下,無需修正,超過2000m,每升高300m功率降4%。2、環境溫度40度以下,發動機功率無需修正,超過40度,每升高10度功率降3%。

重慶康明斯

bbw fat 轉速為1800r/min的發動機,海拔高度低于1500m (5000ft),環境溫度低于40℃(104°F)。轉速為1500r/min的發動機,海拔高度低于15000m (5000ft),環境溫度低于40℃(104°F)。發動機功率無需修正。如果發動機超出上述條件運行,海拔高度高于1500m (5000ft)時,每升高300m(1000ft),功率下調4%;環境溫度高于40℃(104°F)時,每升高11℃,功率下調2%(升高10°F,下調1%)。

玉柴發動機

根據玉柴提供的T3排放機型海拔修正資料總結:

bbw fat 1000m(35℃)以下無需要修正,1500m(25℃)不需修正。超過1500m,每升高500m,功率約降低6%。溫度每升高5度,功率約降5%。

bbw fat 2、高原環境對柴油發電機性能的實際影響

(1)由于高原地區的氣壓低,空氣稀薄,含氧分量少,環境溫度低,因進氣量不足而燃燒條件變差,使柴油機不能發出原規定的標定功率。高原地區空氣稀薄會導致發電機散熱變差。

(2)高原地區的含氧量減少會導致發動機的啟動變的困難。點火延遲。

(3)發電機散熱變差,功率下降。

(4)電氣元件的電氣擊穿電壓下降。

bbw fat (5)紫外線增強,加速橡膠、塑料制品的老化。

3、高原環境機組的應對措施

3.1渦輪增壓技術
進氣渦輪增壓是通過增壓供氣,增加氣缸的充氣密度,以提高過量空氣系數,達到缸內燃油充分燃燒、恢復平均有效壓力的目的,使其功率恢復到原機低海拔標定水平,期間其供油量保持不變。目前我公司生產的發電機組選用的發動機基本都具有增壓技術。
3.2中冷措施
 進氣經增壓后,其溫度隨壓力同時升高,影響進氣密度及功率恢復,并造成熱負荷和排溫的急劇升高,進一步影響到可靠性。采用中間冷卻裝置對增壓進氣進行冷卻,有利于降低熱負荷,并進一步提高功率,其與增壓措施的配合是提高功率和可靠性的關鍵一環。
3.3熱平衡控制
增壓恢復功率后,原機冷卻系統已不能滿足要求。原因在于高原環境下,空氣密度下降,冷卻水沸點降低,為此需重新調整選配合適的水箱和風扇參數,使柴油機熱平衡得到合理控制。我公司采用50°C高溫水箱解決水箱的散熱問題。
3.4高原低溫起動
高原低溫起動條件比較嚴酷。海拔4000m以內極端溫度雖不是很低(-30℃),但由于氣壓低,起動時壓縮終點壓力及溫度不夠,以及增壓裝置對起動進氣的阻滯作用,因此使起動狀況不佳。考慮到野外環境沒有其他電源,在選配機組配置時建議采用燃油型加熱器,利用柴油的燃燒對發動機機體進行強制循環加熱,可以保證在-40°C環境中一次順利啟動成功。

3.5增壓潤滑系統
增壓器是高溫、高速旋轉的部件,轉速高達105r/min,冷卻潤滑極為重要,其油料需專用增壓油品,并同時適用柴油機系統。

3.6低溫型啟動電瓶
由于溫度的降低會降低電瓶的容量,為保證發動機順利啟動,建議采用低溫型高性能電瓶作為啟動電源。我公司常規用的免維護型電瓶低溫-18度,駱駝免維護電瓶廠家網站標注為-30度。

3.7電子燃油噴射系統

沃爾沃柴油機采用電子燃油噴射系統,具有氧傳感器,可根據實際工況調整進氣及燃油供油量,有效的補償了高原缺氧對發動機的影響。基本做到了在4000m以下功率不下降。

bbw fat 3.8發電機

bbw fat 針對高原環境中空氣稀薄導致的散熱不好,進而導致發電機功率下降問題。一方面,我們要求我們的供應商—斯坦福在生產時充分考慮海拔的影響。另一方面,由于高原環境的溫度降低,會抵消一部分空氣稀薄的影響。因此,發電機在高原上面的功率損失并不明顯。

3.9斷路器以及電子器件

設計時,增加各帶電部位的電氣間隙,發電機繞組增加防電暈措施、斷路器采用高分斷能力的產品,以防止空氣稀薄對電氣產品帶來的影響。

bbw fat 3.10電纜、絕緣材料、橡膠、塑料制品、油漆

由于高壓氣候紫外線強度高,橡膠及塑料制品更易老化。因此,我公司采用耐紫外線的輻照交聯聚乙烯護套電纜,增強的電機絕緣,耐候性更好的丙烯酸聚氨酯油漆等措施,減少紫外線對發電機組的影響,增加發電機組的壽命。

4、高原環境柴油發電機配置建議

1、柴油發電機選型時充分考濾用戶的使用用途,確定用戶是否已考濾了海拔降功率的影響。了解用戶的負載類型。了解用戶發電機組的安放,是在室外安外還是發電機房內。室外直接安放的機組建議采用箱式或靜音型機組,并且我公司制作時要充分考濾高原對于柴油發電機組油漆等的影響。

bbw fat 2、發動機的選型要注意功率的修正。在常規功率產品的基礎上用第一節中的計算方法選擇功率修正后可以滿足功率要求的發動機。沃爾沃發動機我公司有多臺在西藏4000米海拔地區使用,并且使用狀況較好,可以參考選用沃爾沃的發動機。

3、高海拔地區建議使用駱駝免維護型的電瓶,根據廠家宣傳資料可以滿足-30度啟動使用,并且我公司供貨的西藏4000米海拔地區10臺沃爾沃機組均使用的駱駝6-QWLZ-200電瓶,在現場冬季-20度左右啟動均滿足要求。

bbw fat 4、高原型的機組建議都配置加熱器。建議配套燃油型加熱器,如有市電電源供電也可以選用水套型的加熱器。如配套提供防凍液,使用-35度或-40度的防凍液。

bbw fat 5、機組控制器的選用。深海DSE6120,7320,8610等控制器可滿足-30度使用。眾智公司的常規類型控制器可滿足-25度使用。如果現場使用溫度低于上述值,需要選用低溫型的控制器。眾智、深海低溫型控制器可滿足-40度。


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