高原環(huán)境對(duì)柴油發(fā)電機(jī)的影響以及應(yīng)對(duì)措施

由于我國(guó)地廣人稀，各個(gè)地方的海拔高度各不相同，而我國(guó)目前生產(chǎn)銷售的柴油發(fā)電機(jī)組，一般只適用于海拔1000米以下。根據(jù)GB/T2819規(guī)定，在海拔1000m以上、3000m以下，采用功率修正的辦法。
在高原地區(qū)，由于環(huán)境因素的變化，導(dǎo)致工程機(jī)電裝備的實(shí)際使用條件與原設(shè)計(jì)條件產(chǎn)生了較大的差異，致使工程機(jī)電裝備的性能及可靠性嚴(yán)重下降，給國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)和國(guó)防建設(shè)造成了持續(xù)不斷的損失。因此，加強(qiáng)工程機(jī)電裝備高原環(huán)境適應(yīng)性技術(shù)的基礎(chǔ)研究工作，對(duì)發(fā)展高原型工程機(jī)電裝備是*的。
 

受高原特殊環(huán)境條件的影響，柴油發(fā)電機(jī)組原動(dòng)機(jī)功率下降，機(jī)油柴油油耗增加，熱負(fù)荷上升，對(duì)發(fā)電機(jī)組功率及主要電氣參數(shù)產(chǎn)生較大影響；即使是強(qiáng)化增壓型發(fā)電機(jī)，由于原動(dòng)機(jī)受高原條件影響的實(shí)質(zhì)并未改變，只是性能下降幅度有所減小，問(wèn)題依然存在。所以發(fā)電機(jī)組油耗率、熱負(fù)荷升高和可靠性的下降給用戶和國(guó)家造成的經(jīng)濟(jì)損失每年可達(dá)億元，嚴(yán)重影響高原地區(qū)的社會(huì)效益和*軍事裝備保障的有效性；動(dòng)力性的下降，致使柴油發(fā)電機(jī)在使用時(shí)應(yīng)有的負(fù)荷能力下降，造成設(shè)備和電網(wǎng)因電力供應(yīng)不足，無(wú)法達(dá)到應(yīng)有的工作和生產(chǎn)能力。

下面，我們從理論分析出發(fā)，結(jié)合實(shí)例，來(lái)探討高原環(huán)境對(duì)柴油發(fā)電機(jī)組性能的影響及其對(duì)策措施。
要解決因高原環(huán)境引起的柴油發(fā)電機(jī)組電功率下降問(wèn)題，首先要解決原動(dòng)柴油機(jī)的功率下降問(wèn)題。通過(guò)功率恢復(fù)型增壓中冷等一系列高原適應(yīng)性成套技術(shù)措施，可以有效地恢復(fù)柴油發(fā)電機(jī)組原動(dòng)柴油機(jī)的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、熱平衡性及低溫起動(dòng)性能，從而使發(fā)電機(jī)組電氣性能恢復(fù)到原有水平，并將在較寬海拔高度范圍內(nèi)具有很強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)能力。
 

1、發(fā)電機(jī)組的輸出電流將隨海拔高度的變化而變化。海拔升高，發(fā)電機(jī)組的功率即輸出電流下降、油耗率上升，這種影響還不同程度地要波及到電氣性能指標(biāo)。
 

2、發(fā)電機(jī)組的頻率是由其本身結(jié)構(gòu)決定的，頻率的變化與柴油機(jī)轉(zhuǎn)速成正比關(guān)系。由于柴油機(jī)的調(diào)速器為機(jī)械離心式，其工作性能不受海拔高度變化的影響，所以穩(wěn)態(tài)頻率調(diào)整率的變化程度應(yīng)與低海拔地區(qū)相同。

3、負(fù)載的瞬時(shí)變化，必將引起柴油機(jī)扭矩的瞬時(shí)變化，而柴油機(jī)的輸出功率不會(huì)發(fā)生瞬時(shí)變化。一般來(lái)說(shuō)，瞬時(shí)電壓和瞬時(shí)轉(zhuǎn)速這兩個(gè)指標(biāo)不受海拔高度的影響，但對(duì)于增壓型機(jī)組，由于增壓器響應(yīng)速度的滯后影響了柴油機(jī)轉(zhuǎn)速的響應(yīng)速度，這兩個(gè)指標(biāo)有所升高。
 

4、根據(jù)分析試驗(yàn)證明，柴油發(fā)電機(jī)組隨海拔高度上升功率下降、油耗率上升、熱負(fù)荷升高，性能變化十分嚴(yán)重。 實(shí)施增壓中冷功率恢復(fù)高原適應(yīng)性成套技術(shù)措施后柴油發(fā)電機(jī)組各項(xiàng)技術(shù)性能在海拔4000m可以恢復(fù)到原出廠值，對(duì)策措施是*有效可行的。
 
就以上問(wèn)題伊藤發(fā)電機(jī)公司提出以下解決措施：
 

功率恢復(fù)型增壓技術(shù)
 

功率恢復(fù)型增壓主要是對(duì)非增壓柴油機(jī)在高原功率下降的情況下采取的增壓措施，它通過(guò)增壓供氣，增加氣缸的充氣密度，以提高過(guò)量空氣系數(shù)，達(dá)到缸內(nèi)燃油充分燃燒、恢復(fù)平均有效壓力的目的，使其功率恢復(fù)到原機(jī)低海拔標(biāo)定水平，期間其供油量保持不變。因此，良好的增壓匹配是發(fā)電機(jī)組性能恢復(fù)zui重要的技術(shù)關(guān)鍵。
 

中冷措施
 

進(jìn)氣經(jīng)增壓后，其溫度隨壓力同時(shí)升高，影響進(jìn)氣密度及功率恢復(fù)，并造成熱負(fù)荷和排溫的急劇升高，進(jìn)一步影響到可靠性。采用中間冷卻裝置對(duì)增壓進(jìn)氣進(jìn)行冷卻，有利于降低熱負(fù)荷，并進(jìn)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(guān)鍵一環(huán)。

熱平衡控制
 

增壓恢復(fù)功率后，原機(jī)冷卻系統(tǒng)已不能滿足要求。原因在于高原環(huán)境下，空氣密度下降，冷卻水沸點(diǎn)降低，如若采取水中冷措施，更增加了新的熱源，為此需重新調(diào)整選配合適的水箱和風(fēng)扇參數(shù)，使柴油機(jī)熱平衡得到合理控制。
 

增壓型空氣濾清系統(tǒng)

柴油機(jī)增壓時(shí)供氣量將增加，尤其針對(duì)高原沙塵大的特點(diǎn)，要求空濾器應(yīng)盡可能具有效率高、阻力小、流量大、壽命長(zhǎng)、體積小、重量輕、成本低、保養(yǎng)易等特點(diǎn)。

高原低溫起動(dòng)
 

高原低溫起動(dòng)條件比較嚴(yán)酷。海拔4000m以內(nèi)溫度雖不是很低(-30℃)，但由于氣壓低，起動(dòng)時(shí)壓縮終點(diǎn)壓力及溫度不夠，以及增壓裝置對(duì)起動(dòng)進(jìn)氣的阻滯作用，因此使起動(dòng)狀況不佳。但對(duì)機(jī)組來(lái)講，有利的方面是起動(dòng)負(fù)荷相對(duì)較低，可在起動(dòng)后溫度上升至適當(dāng)狀況再加載。根據(jù)多年低溫起動(dòng)試驗(yàn)研究，考慮采用預(yù)熱起動(dòng)并輔以低溫電瓶組合措施。
 

增壓潤(rùn)滑系統(tǒng)
 

增壓器是高溫、高速旋轉(zhuǎn)的部件，轉(zhuǎn)速高達(dá)105r/min，冷卻潤(rùn)滑極為重要，其油料需增壓油品，并同時(shí)適用柴油機(jī)系統(tǒng)。
 

試驗(yàn)證明，柴油發(fā)電機(jī)組隨海拔高度上升功率下降、油耗率上升、熱負(fù)荷升高，性能變化十分嚴(yán)重。
實(shí)施增壓中冷功率恢復(fù)等高原適應(yīng)性成套技術(shù)措施后柴油發(fā)電機(jī)組各項(xiàng)技術(shù)性能在海拔4000m可以恢復(fù)到原出廠值，對(duì)策措施是*有效可行的。
 

只有正確認(rèn)識(shí)高海拔地區(qū)對(duì)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的功率影響的危害性，才能正確合理地選購(gòu)適合自己使用的伊藤動(dòng)力柴油發(fā)電機(jī)組，以免造成不必要的浪費(fèi)。