新聞主題	柴油發(fā)電機風冷系統(tǒng)的布置與原理

 

柴油發(fā)電機風冷式冷卻系統(tǒng)采用空氣作為冷卻介質(zhì)，故又稱空氣冷卻，由風扇產(chǎn)生的高速運動的空氣直接將高溫零件的熱量帶走，使柴油機在最適宜的溫度下工作。在汽缸和汽缸蓋外壁都布置了散熱片，用以增加散熱面積，還布置了導(dǎo)風罩、導(dǎo)流板，用以合理地分配冷卻空氣和提高空氣利用率，使冷卻效果更有效和均勻。風冷系統(tǒng)主要由散熱片、風扇、導(dǎo)風罩和導(dǎo)流板等組成。與水冷系統(tǒng)相比，風冷系統(tǒng)具有零件少、結(jié)構(gòu)簡單、整機重量較輕、使用維修比較方便和對地區(qū)環(huán)境變化（如缺水、嚴寒和酷熱等）適應(yīng)性好等優(yōu)點；但風冷系統(tǒng)也有噪聲較大、熱負荷較高、風扇消耗功率較大和充氣系數(shù)較低等缺點。

柴油發(fā)電機風冷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

 

 

1、風冷系統(tǒng)的布置

 

根據(jù)柴油機汽缸的排列、風扇類型和安裝位置，風冷系統(tǒng)的布置常有以下幾種。

（1）采用離心式風扇的單缸柴油機

單缸柴油機的離心式風扇往往與飛輪鑄在一起，布置在柴油機后端，由曲軸直接驅(qū)動。空氣由進風口軸向吸入，從風扇蝸殼流出的氣流由導(dǎo)風罩引向汽缸和汽缸蓋進行冷卻。這種布置結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，沒有專門的風扇驅(qū)動機構(gòu)，冷卻氣流轉(zhuǎn)彎少，流動阻力較小。小型風冷柴油機多采用這種布置形式。

（2）采用軸流式風扇的直列式多缸柴油機。

軸流式風扇通過三角帶由曲軸驅(qū)動，風扇布置在柴油機前端。空氣軸向流動，由風扇吸入并壓進由導(dǎo)風罩組成的風室中，分別冷卻各個汽缸后經(jīng)分流板流出。設(shè)置風流板是為了合理地組織空氣流動的路線，以達到提高冷卻效果和使各缸冷卻較均勻的目的。

（3）采用軸流式風扇的v型柴油機

軸流式風扇布置在柴油發(fā)電機前端的兩排汽缸夾角中間，通過三角帶由曲軸驅(qū)動。冷卻后的空氣分別由兩排汽缸的下側(cè)排出。

2、風冷系統(tǒng)冷卻強度的調(diào)節(jié)

風冷柴油發(fā)電機的冷卻強度取決于流經(jīng)其散熱片的空氣流速。改變冷卻空氣的流速，便可改變冷卻強度。調(diào)節(jié)冷卻強度常用的方法如下。

（1）改變風扇轉(zhuǎn)速

風扇的轉(zhuǎn)速提高，扇風量增加，其冷卻效果加強；反之，其冷卻效果減弱。在熱負荷低時，減小風扇的轉(zhuǎn)速，既能降低冷卻強度，又能降低風扇噪聲，而且還節(jié)省了風扇消耗的功率，是一種比較好的調(diào)節(jié)方法。一般采用液力偶合器傳動來實現(xiàn)風扇的無級調(diào)速。通常是利用裝在排氣管或排風口處的感溫元件，控制進人液力偶合器的油量，實現(xiàn)風扇的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)。

（2）節(jié)流控制

通過在風扇進口處設(shè)置的感溫元件'控制可變百葉窗或者節(jié)流閥開度的大小，即可改變冷卻空氣進口、流通通道或出口的面積，從而改變流經(jīng)散熱片空氣的流速和流量，以達到控制柴油發(fā)電機冷卻強度的目的。這種方法比較簡單，但由于風扇轉(zhuǎn)速不變，不能減少風扇消耗的功率，使流動阻力增大，從而影響柴油機的經(jīng)濟性。

3、風冷冷卻系統(tǒng)的原理

雖然現(xiàn)代柴油機以水冷式為主，但風冷式在小功率柴油機上使用較廣泛，工程機械（如發(fā)電用）上應(yīng)用較大功率的風冷柴油機也有應(yīng)用實例，比如我國引進生產(chǎn)的康明斯6LTAA8.9-G2風冷柴油發(fā)電機組就是一例。

該機為直列6缸渦輪增壓的四沖程柴油機，1500轉(zhuǎn)/分鐘時最大輸出功率為235.4kW。增壓后的空氣經(jīng)過中間冷卻。由于熱負荷較高，潤滑油也由機油散熱器進行冷卻。

軸流式風扇布置在柴油機前端的v形夾角之間，由曲軸功率輸出端通過齒輪系統(tǒng)、彈性聯(lián)軸器及液力偶合器驅(qū)動，康明斯6LTAA8.9-G2柴油機冷卻系統(tǒng)。軸流式風扇的動葉輪將空氣壓入導(dǎo)流罩組成的風室中，一部分空氣流經(jīng)汽缸和汽缸蓋上的散熱片，冷卻左、右兩排汽缸，另一部分空氣流經(jīng)中冷器、機油散熱器1和液力變扭器油散熱器，以冷卻從增壓器出來的空氣以及柴油機潤滑系統(tǒng)的潤滑油和傳動系統(tǒng)中的液力變扭器油。

該機冷卻風扇的結(jié)構(gòu)在動葉輪前設(shè)置了導(dǎo)流用的靜葉輪，動葉輪有8個葉片，靜葉輪有21個葉片，靜葉輪葉片與風扇外圈壓配。靜葉輪的輪轂內(nèi)安裝有液力偶合器，液力偶合器的傳動介質(zhì)是柴油機的潤滑油。在泵輪前端，安裝有離心式機油濾清器外殼，從主油道引出的潤滑油由進油管進入殼內(nèi)，油在殼中被帶著旋轉(zhuǎn)，其中的雜質(zhì)在離心力的作用下積附在外殼壁上，清潔的潤滑油從泵輪上的六個進油孔進入液力偶合器中。渦輪和風扇動葉輪安裝在從動軸上，泵輪由風扇驅(qū)動軸驅(qū)動時，風扇葉輪便由渦輪帶動，使其同向旋轉(zhuǎn)。流到液力偶合器外面的油，經(jīng)回油孔返回油底殼中。

柴油機在標定工況1500轉(zhuǎn)/分鐘、235.4kW工作時，風扇的轉(zhuǎn)速為5000~5500r/min，壓風量約為14500m3/min，每小時消耗的功率為15kW左右。

該機的冷卻強度是通過改變風扇的轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)的。改變從進油管進入的油量便可改變風扇（渦輪）的轉(zhuǎn)速。利用裝在排氣管中的節(jié)溫器油閥來控制進人液力偶合器的油量。節(jié)溫器油閥的構(gòu)造在閥體中裝有線脹系數(shù)較大的純銅芯桿，芯桿受熱后伸長，頂開上部的單向閥，使從主油道來的潤滑油進入進油口，從出油口流出進入液力偶合器中。排氣溫度越高，球閥被芯桿頂開的開度越大，流入液力偶合器中的潤滑油也越多，風扇的轉(zhuǎn)速也就越高，從而使柴油機的冷卻效果加強。芯桿中部開有冷卻用的縱向直槽，風室中的空氣由進氣孔引入，通過縱向槽冷卻芯桿，冷卻后的空氣從出氣孔流出。

冷卻芯桿的目的是為了提高節(jié)溫器油閥的靈敏度，使其在排氣溫度下降后能夠很快地收縮，及時地降低柴油機的冷卻強度。在吹風冷卻芯桿后，排氣溫度每上升100℃，芯桿伸長量增加0.07mm。

為了保證在啟動和怠速運轉(zhuǎn)時柴油機也可以得到適當冷卻，在出油口和球閥上部的油腔間，開有旁通油路，以保證在排氣溫度不足以使球閥開啟時，也有少量的潤滑油進入液力偶合器，維持風扇以較低的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)。

當柴油發(fā)電機在固定工況下工作，不需要自動調(diào)節(jié)冷卻強度時，可以減薄或取消調(diào)整墊片，擰進調(diào)整螺釘，使球閥固定在某一開度，風扇的轉(zhuǎn)速可基本保持不變。

在汽缸蓋進風側(cè)，裝有溫度報警傳感器，當此處溫度超過210℃時，發(fā)出報警信號，表示柴油機過熱，此時應(yīng)降低柴油機負荷，以免發(fā)生故障。

 

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