技術(shù)維修與安全知識(shí)

長(zhǎng)時(shí)間空載或低負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)柴油發(fā)電機(jī)的危害性

 

前言：康明斯發(fā)電機(jī)由于其良好的性能，在國(guó)內(nèi)應(yīng)用越來(lái)越廣泛。但如果用戶不按要求正確使用柴油發(fā)電機(jī)，特別是令柴油發(fā)電機(jī)長(zhǎng)時(shí)間地低速空載運(yùn)轉(zhuǎn)，將嚴(yán)重影響柴油發(fā)電機(jī)的工作性能，甚至?xí)蟠罂s短其使用壽命。柴油發(fā)電機(jī)組的負(fù)荷越小越有益，其實(shí)這是一個(gè)很?chē)?yán)重的誤區(qū)，因?yàn)槌^(guò)10分鐘的長(zhǎng)時(shí)間低怠速或空載會(huì)損壞發(fā)動(dòng)機(jī)，這是由于室溫度太低以致于燃油不能完全，從而引起在噴油器噴孔以及環(huán)周?chē)纬煞e炭并引起氣門(mén)粘連。如果發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液溫度低于60°C，未燃燒的燃油將會(huì)沖刷掉汽缸壁上的油，并使曲軸箱的油稀釋，進(jìn)而影響潤(rùn)滑油的品質(zhì)，并縮短發(fā)動(dòng)機(jī)壽命，因此應(yīng)盡量縮短怠速時(shí)間以防止這種情況發(fā)生。

 

一、負(fù)荷率的影響與優(yōu)點(diǎn)

 

1、負(fù)荷率的影響

      柴油發(fā)電機(jī)負(fù)荷率是指柴油發(fā)電機(jī)運(yùn)行時(shí)所承擔(dān)的負(fù)載與其額定負(fù)載之間的比例。在實(shí)際應(yīng)用中，柴油發(fā)電機(jī)通常會(huì)在不同的負(fù)載下運(yùn)行，而負(fù)荷率則直接影響著發(fā)電機(jī)的效率、壽命以及運(yùn)行成本等方面。因此，合理控制柴油發(fā)電機(jī)負(fù)荷率對(duì)于保障其正常運(yùn)行和延長(zhǎng)使用壽命具有重要意義。

      一般來(lái)說(shuō)，柴油發(fā)電機(jī)的額定負(fù)載是指其設(shè)計(jì)時(shí)所能承受的最大負(fù)載，同時(shí)也是發(fā)電機(jī)最為高效的運(yùn)行負(fù)載。在實(shí)際應(yīng)用中，發(fā)電機(jī)的負(fù)荷率往往會(huì)隨著實(shí)際負(fù)載的變化而發(fā)生變化。如果負(fù)荷率太低，會(huì)導(dǎo)致柴油發(fā)電機(jī)處于部分負(fù)載狀態(tài)下運(yùn)行，從而降低其燃油效率，增加燃油消耗和運(yùn)行成本。而負(fù)荷率過(guò)高，則可能導(dǎo)致發(fā)電機(jī)過(guò)載，從而損壞發(fā)電機(jī)或縮短其使用壽命。

      因此，合理控制柴油發(fā)電機(jī)的負(fù)荷率是非常重要的。一般來(lái)說(shuō)，通過(guò)監(jiān)測(cè)負(fù)載變化、調(diào)節(jié)負(fù)載輸出和控制負(fù)載功率等方式可以有效控制發(fā)電機(jī)的負(fù)荷率，從而實(shí)現(xiàn)高效、穩(wěn)定的運(yùn)行。同時(shí)，也可以通過(guò)增加發(fā)電機(jī)容量、優(yōu)化配電系統(tǒng)以及采用智能化調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)等手段提高發(fā)電機(jī)的負(fù)荷率，進(jìn)一步提升其運(yùn)行效率和壽命。

      總之，柴油發(fā)電機(jī)負(fù)荷率是影響發(fā)電機(jī)運(yùn)行效率和壽命的重要因素，合理控制負(fù)荷率可以有效提高發(fā)電機(jī)的性能和經(jīng)濟(jì)效益。因此，在實(shí)際操作中需要密切關(guān)注發(fā)電機(jī)的負(fù)荷率，并采取適當(dāng)?shù)拇胧﹣?lái)維護(hù)其正常運(yùn)行。

2、負(fù)荷率的優(yōu)點(diǎn)

（1）提高發(fā)、供電設(shè)備的利用率。

      減少國(guó)家投資。負(fù)荷率提高了.高峰負(fù)荷會(huì)被壓下去，而低谷負(fù)荷會(huì)被抬高，這樣可以提高發(fā)、供電設(shè)備的利用率，減少為滿足短時(shí)間高峰負(fù)荷而必須增加的發(fā)、供電設(shè)備容量，可節(jié)約投資。

（2）有利于降低線路損耗。

      在日用電量不變的情況下，平穩(wěn)的負(fù)荷和波動(dòng)的負(fù)荷所產(chǎn)生的線路損耗是不一樣的。在平均電流一樣的情況下，電流波動(dòng)大所產(chǎn)生的損耗也大。

（3）有利于機(jī)組的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

      由于提高了負(fù)荷率，使高峰低谷差減少，為臺(tái)理地安排發(fā)電機(jī)組的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行提供了合適的條件，可降低發(fā)電煤耗和發(fā)電成本，使水力發(fā)電在更為有利的水頭下運(yùn)行，減少了棄水損失。

（4）提高了電阿的安全運(yùn)行水平和供電質(zhì)量。

      在裝機(jī)容量不變的情況下，壓低了高峰負(fù)荷也就相當(dāng)于增加了電力系統(tǒng)的備用容量，這樣可以減少或避免困發(fā)電負(fù)荷不足而造成的事故，并滿足了供用電的平衡，使電網(wǎng)的電壓和頻率穩(wěn)定.提高了電網(wǎng)的供電質(zhì)量。

（5）減少了用戶的設(shè)備投資和電費(fèi)開(kāi)支。

      負(fù)荷率的提高，減少了用戶線路和高峰負(fù)荷值，從而減小了電費(fèi)開(kāi)支。

（6）改善了公共服務(wù)業(yè)的緊張情況。

       為了提高負(fù)荷率，采取了工廠輪休，錯(cuò)開(kāi)上、下班時(shí)間等措施，改善了交通狀況，也使公共事業(yè)（如自來(lái)水，煤氣等）的供應(yīng)情況得到改善。

 

圖1  柴油機(jī)負(fù)荷率與油耗率關(guān)系曲線圖

圖2  柴發(fā)負(fù)荷率與同時(shí)率關(guān)系曲線圖

 

二、空載或低負(fù)荷運(yùn)行的后果

 

      發(fā)電機(jī)組的能力和要求因發(fā)電機(jī)而異，但有一些被廣泛接受的準(zhǔn)則。大多數(shù)人同意發(fā)電機(jī)應(yīng)以最大容量的30%的最小負(fù)載運(yùn)行。這是絕對(duì)最小值，遠(yuǎn)非理想-通常，負(fù)載為最大容量的60-75%被認(rèn)為是可取的。應(yīng)不惜一切代價(jià)避免空載運(yùn)行，除了短時(shí)間診斷運(yùn)行（例如檢查適當(dāng)?shù)牡∷伲?/span> 康明斯柴油發(fā)電機(jī)低速空載運(yùn)轉(zhuǎn)的危害性主要有以下幾點(diǎn)，希望引起廣大用戶注意，避免產(chǎn)生不必要的損失：

1、氣缸壓力低

      柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的工作原理是將熱空氣壓縮到極端程度（遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)汽油發(fā)動(dòng)機(jī)），因此當(dāng)燃料進(jìn)入氣缸時(shí)，無(wú)需火花塞即可點(diǎn)燃。因此，高氣缸壓力是發(fā)動(dòng)機(jī)正常工作不可或缺的一部分。當(dāng)發(fā)電機(jī)在低負(fù)載下運(yùn)行時(shí)，氣缸壓力低會(huì)導(dǎo)致燃燒不良，從而降低發(fā)動(dòng)機(jī)的效率。燃燒不良會(huì)導(dǎo)致循環(huán)問(wèn)題——煤煙和未燃燒的燃料殘留物堵塞本已密封不良的活塞環(huán)，使低壓?jiǎn)栴}更加嚴(yán)重。

2、低溫冒白煙

      在低負(fù)載下，發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻并在不足以產(chǎn)生適當(dāng)燃燒的溫度下運(yùn)行。這也導(dǎo)致燃料僅部分燃燒。除了沉積物外，這還會(huì)導(dǎo)致大量廢氣排放。廢氣是在運(yùn)行不良的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)中常見(jiàn)的白煙——碳?xì)浠衔锱欧帕扛叩奈ｋU(xiǎn)煙霧。

3、高油耗，補(bǔ)燃期長(zhǎng)

      低負(fù)荷運(yùn)行會(huì)以多種方式對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)油分配系統(tǒng)造成嚴(yán)重破壞。由于燃燒不良而形成的硬碳沉積物會(huì)導(dǎo)致孔拋光，從而破壞油的珩磨痕跡（凹槽）。機(jī)油會(huì)燃燒，機(jī)油消耗量會(huì)增加。由于活塞環(huán)密封不良，未燃燒的燃料會(huì)污染潤(rùn)滑油，冷凝水和殘留物也會(huì)污染潤(rùn)滑油，從而導(dǎo)致破壞性的酸積聚。由于柴油發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速低，噴油泵的噴油壓力相應(yīng)較低，柴油霧化不良，同時(shí)燃燒室內(nèi)氣流運(yùn)動(dòng)減弱，柴油和空氣混合不均勻，在速燃和緩燃期中，尚有一些燃料及分解物未能與氧氣混合，不能及時(shí)燃燒而拖到膨脹過(guò)程中，隨著氣體的擾動(dòng)才能與氧氣接觸而氧化燃燒。這時(shí)汽缸內(nèi)氧氣已大大減少、廢氣增加、燃燒條件變壞使補(bǔ)燃期延長(zhǎng)。其后果是柴油發(fā)電機(jī)的零件熱負(fù)荷增加、排氣溫度高并使渦輪增壓器的工作條件進(jìn)一步惡化，從而影響柴油發(fā)電機(jī)的使用壽命。

4、造成漏油漏水

      柴油發(fā)電機(jī)低速空載運(yùn)轉(zhuǎn)，將導(dǎo)致缸體溫度過(guò)低，柴油發(fā)電機(jī)各部位得不到應(yīng)有的膨脹，克服不了冷機(jī)狀態(tài)時(shí)的間隙，柴油發(fā)電機(jī)就會(huì)出現(xiàn)漏油漏水的現(xiàn)象。

5、柴油燃燒不完全

      柴油發(fā)電機(jī)在空載或低負(fù)荷工況下運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，燃燒室溫度將大幅度降低，燃料的物理、化學(xué)準(zhǔn)備條件相當(dāng)差，著火落后期長(zhǎng)，使柴油混合氣來(lái)不及完全燃燒就隨廢氣排出，從而出現(xiàn)排濃煙現(xiàn)象。同時(shí)，由于柴油不能完全燃燒，將產(chǎn)生積碳并堵塞噴油嘴的噴油孔，甚至還會(huì)出現(xiàn)卡住活塞環(huán)、粘住氣門(mén)等嚴(yán)重后果。柴油發(fā)電機(jī)潤(rùn)滑不因?yàn)椴裼桶l(fā)電機(jī)低速空載運(yùn)轉(zhuǎn)，機(jī)油溫度壓力都較低，因此，機(jī)油不能起到很好的潤(rùn)滑作用。同時(shí)，一些耒燃燒的柴油將沖刷汽缸壁上的潤(rùn)滑油，引起曲軸箱中的潤(rùn)滑油被稀釋并產(chǎn)生酸酯，使柴油發(fā)電機(jī)中的運(yùn)動(dòng)零件得不到良好的潤(rùn)滑，從而加速柴油發(fā)電機(jī)的磨損，縮短其使用壽命。

6、污染加劇

      因低溫未燃燒燃料而產(chǎn)生的白煙已經(jīng)提到過(guò)。然而，這并不是低負(fù)荷運(yùn)行導(dǎo)致污染增加的唯一原因。漏油通過(guò)密封不良的活塞環(huán)進(jìn)入燃燒室被燃燒并產(chǎn)生明顯的藍(lán)煙，而黑煙是噴油器損壞的結(jié)果。低負(fù)載或無(wú)負(fù)載操作會(huì)導(dǎo)致許多其他問(wèn)題，包括每種情況或低負(fù)載或無(wú)負(fù)載的具體情況將決定每個(gè)問(wèn)題的嚴(yán)重性：

（1）曲軸箱中的壓力增加。

（2）渦輪增壓器過(guò)度磨損和漏油（如果存在）。

（3）碳沉積在許多表面，包括閥門(mén)、活塞和排氣歧管。

（4）發(fā)動(dòng)機(jī)排氣口液–從排氣歧管泄漏的黑色油性液體。

 

圖3  柴油發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸做功示意圖

圖4  低負(fù)荷造成柴油機(jī)無(wú)法充分燃燒

 

三、空載或低負(fù)載運(yùn)行的注意事項(xiàng)

 

（1）在某些時(shí)候，發(fā)電機(jī)無(wú)疑需要在低于最佳負(fù)載的情況下運(yùn)行。如果它不是定期和長(zhǎng)時(shí)間發(fā)生，則不必對(duì)您的發(fā)電機(jī)造成任何損壞。

（2）空載操作不應(yīng)超過(guò)20分鐘。低負(fù)荷運(yùn)行后，發(fā)電機(jī)應(yīng)在短時(shí)間內(nèi)增加負(fù)荷運(yùn)行，以提高溫度和壓力，一年一次，應(yīng)該運(yùn)行“負(fù)載”測(cè)試。

（3）非必要情況，康明斯發(fā)電機(jī)廠家皆不建議用空載或低負(fù)載運(yùn)行方法長(zhǎng)期使用柴油發(fā)電機(jī)組。若確實(shí)有長(zhǎng)期低負(fù)載使用的需求，請(qǐng)購(gòu)買(mǎi)一臺(tái)小型柴油發(fā)電機(jī)組備用，進(jìn)行負(fù)載切換使用。

 

總結(jié)：

      上述危害事件對(duì)發(fā)電機(jī)組具有累積影響。首先，用戶可能會(huì)觀察到無(wú)法解釋的功率損耗和間歇性性能不佳。這是由于運(yùn)行效率低下以及部件磨損加速所致。很快，組件將開(kāi)始出現(xiàn)故障，導(dǎo)致計(jì)劃外維護(hù)和停機(jī)時(shí)間增加。為了延長(zhǎng)柴油發(fā)電機(jī)組的使用壽命，更好地發(fā)揮它的功能，我們應(yīng)該注意正確的操作和維護(hù)，減少低負(fù)載/空載運(yùn)行時(shí)間和最小負(fù)載單元不能低于額定功率的25%-30%。毫無(wú)疑問(wèn)，定期以低負(fù)載或空載運(yùn)行發(fā)電機(jī)將最終導(dǎo)致發(fā)電機(jī)完全故障。因此，正確運(yùn)行和維護(hù)柴油發(fā)電機(jī)可以確保您永遠(yuǎn)不會(huì)斷電，無(wú)論電網(wǎng)是否有電力供應(yīng)，既可提供不間斷電源，又可保護(hù)敏感設(shè)備免受電涌和波動(dòng)的影響。

 

 

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