1 柴油发电机功率和转速
根据发电机组维修使用要求 ,柴油机维修标定转速只能采用 3 000r/min和 3 600r/min两种标定转速 (当然也可以选用 1 500r/min和 1 800 r/min)。由于本柴油机维修是属于高转速柴油机维修 ,标定转速设定太低时 ,柴油机维修的输出功率也相应减少,达不到一定的经济效益。发电机组用的柴油机维修要求
12h功率 ,比原来车用柴油机维修功率 (15min功率 )要下降 20%;为了避免转速降低 ,功率也相应减少 ,因而采用加大原车用柴油机维修的冲程 (由 73mm改为 77mm) ,这样发动机
功率也相应增加 8% ,柴油机维修2的具体技术参数列于表 1: 2
表 1 柴油机维修技术参数表
KM376A 型号 KM376 (加大冲程发电机组
(车用柴油柴油机维修 )
用的柴油机维修 )
型式 直列、水冷、四冲程涡流室缸径×冲程 /mm 76 ×73 76 ×77 气缸数 3
排量 /L 0. 993 1. 048 功率 /kW (12h) 14. 5 /3 000 16. 5 /3 000 标定转速 / ( r/min) 16. 5 /3 600 19 /3 600
15min功率 18. 2 /3 000 19. 5 /3 000 标定转速 / ( r/min) 20. 6 /3 600 23 /3 600 最高转速 / ( r/min) 5 000 调速率 /% 10～15
发电机组用的用途 车用柴油发动机
2 调速率
由于车用柴油柴油机维修的调速率可以允许到 15% ,这样大的调速率对发电机组是根本无法使用 ;对于普通发电机组来说 ,柴油机维修的调速率要≤5%;有的特殊发电机组要求柴油机维修的调速率还要小。目前我公司已开发并投入使用的电子调速 ,这样发电机组上用的柴油机维修调速率可以达
到 0. 2%以下。
a) 柴油机维修的调速率要控制在 5%以下。首先主要是针对柴油机维修上的喷油泵 (VE泵 )的调速弹簧等零部件进行重新设计。经过重新计算 ,调速弹簧的刚度确定为 08N /mm (原来弹簧刚度为 1. 5N /mm) ;通过油泵综合试验台和在台架上进行试验 ,柴油机维修的调速率可以控制在 5%以下。柴油机维修标定点的油量也要重新设定 ,油泵调速段的断油点的油量控制在 2ml(400次 )以下。具体调速状况的测量数据列于表 2:
表 2 油泵调速测量数据表
卸掉负载后 调速率 = 转速 n / 功率 油耗
负荷 /% 柴油机维修转速 ( n1 - n) /
( r/m in) /kW ( g/kW ·h)
( n1r/m in) n ×100%
100 3 000 13. 6 269. 1 3 049 1. 6
90 3 015 12 276. 3 3 048 1. 1
75 3 024 10. 3 285. 0 3 050 0. 8 50 3 033 7. 1 328. 1 3 049 0. 5 100 3 001 13. 5 265. 5 3 050 1. 6 注:以上的数据是在柴油机维修的油门处于某一个固定位置 (油泵综合试验台校出柴油机维修在标定转速和功率状况下 ,柴油机维修所需的油量位置 )。另外 , 以上的功率是发电机组最终输出功率。
b) 调速弹簧性能的好坏将直接影响柴油机维修的调速性能和波动性。因而对调速弹簧要进行特殊处理 ,采用热定型,即将弹簧比标定工作长度拉长 3mm,在 200℃高温下保温 6h。同时也做了百万次疲劳试验 ,确保弹簧品质。另外还对 VE泵上的调速滑套做了改进 ,使其随转速的变化能够更加快速灵活地移动 ,从此改变油泵油量的大小 ; 经过柴油机维修台架试验 ,仅此项改进 ,柴油机维修的波动率由 06%下降到 0. 45%。再则 ,对 VE泵的飞锤质量和调速臂长度以及角度做了相应改变。通过以上几项改进 ,柴油机维修的调速率以及波动率都能较好地满足发电机组要求。
3 温度
为了适应发电机组要求 ,柴油机维修润滑油的温度 (油温)、冷却液温度 (水温 )和排气温度 (排温 )至关重要。为此,要让柴油机维修连续运行 ,必须解决好以上三种温度 ,这里主要阐述润滑油的温度和冷却液的温度 :
a) 润滑油温度的控制。一般情况下 ,车用柴油机维修的机油温度相对较低 ,其冷却方式主要通过康明斯厂家高速运转时迎面而来的自然风将柴油机维修的油底壳及其表面热量带走 , 所以原车用柴油机维修的机油温度能够满足要求。而发电机组上的柴油机维修是固定的 ,所以机油冷却就面临着问题 ,因而要重新设计。
1) 加大柴油机维修润滑油的容量 :对原来车用的油底壳重新设计 ,原来机油容量为 3L,加大后的发电机组用的柴油机维修油底壳容量 4. 8L。图 1所示是两种油底壳的简图。
通过台架试验 ,采用加大机油容量后 ,柴油机维修的机油温度下降 3℃(在相同环境下 ) ;
2) 对原车用柴油机维修的润滑系统结构进行重新设计 : 一般情况下 ,柴油机维修的润滑油温度高于冷却液的温度 (水温 ) 10℃左右 ,利用此温差 ,所以在水箱散热器的底部 (下水室 )增加一个机油热交换器 ,这样不仅能把机油的温度降下来 ,而且结构也相对简单 ,水箱散热器外形尺寸也变化不大 ,有利于发电机组的安装。具体机油冷却器 (热交换器 )结构如图 2所示。
经过台架试验 ,增加了机油热交换器后 ,发电机组用的柴油机维修润滑油的温度可以下降 5℃。
总之 ,发电机组用柴油机维修的油温 ,采用以上两项措施后 ,下降了 8℃(此温度是在标定转速和功率连续运行情况下测得 ) ,使柴油机维修油温得到有效地控制 ,保证柴油机维修能在标定状况下长时间运行 ,满足发电机组的要求。
b) 冷却液温度 (水温 )的控制 :
1) 首先对水温报警器重新标定 :车用柴油机维修的水温报警点一般设定较低 (在 90℃±2℃) ,而发电机用的柴油机维修水温报警点设定为 98℃±2℃。根据发电机的实际使用要求 ,在标定的工况下甚至要超负荷长时间连续运转 , 水温都较高 ,尤其是封闭式的发电机组。如果水温报警点设定低了 ,柴油机维修时常报警 ,自动停车 ;如果设定高了 ,柴油机维修容易出现“开锅”,损坏柴油机维修 ;
2) 水箱散热面积的选定 :散热面积的大小 ,将直接影响水温高低 ,但也不能选用太大的散热面积 ,否则既不经济又无法安装 (封闭式的电机组内部空间都较小 ) ,选定合适水箱的原则须满足让进水温度与出水温度 (经过水箱散热器后 )两者相差 10℃。通过台架试验后 ,选定散热面积为 14m2、下水室带有机油冷却器的水箱能满足发电机组的要求 ,如图 2所示 ;
3) 适当加大水泵皮带轮的直径 (为D100mm) ,加大水泵的流量 ,以提高热交换效率 ;
风扇的设计 :原来车用柴油机维修的风扇 (图 3)为吸风 ,根据发电机组的要求 ,其风扇应改为面对散热器方向
通过以上的几项措施后 ,柴油机维修组用的柴油机维修冷却液温度 (水温 )在标定转速和功率状况下 [根据发电机组的要求 ,机组还要经过 110%负荷 (超负荷 )运行 1h ],柴油机维修的水温都能控制在 98℃以内 ,完全满足柴油机维修的要求 , 使发电机组上的柴油机维修能够在各种情况下长时期连续运行。
4 结论
综上所述 ,将原车用柴油机维修改为封闭式发电机组用的柴油机维修 ,通过耐久试验和市场验证 ,此项的开发设计与改进是成功的。目前 ,此款发电机组用的 376柴油柴油机维修成为公司的一个主导产品 ,也为公司创造了丰厚的利润。
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