高原柴油发电机的危害条件和缓解策略

导读：在高原地区，由于环境要素的变化，致使康明斯发电机组的实际操作要素与普通平原地区布置条件产生了较大的区别，引起柴油发电机组的性能及可靠性严重下降康明斯发电机参数表，会给选定用户造成了持续不断的损失。因此，加强柴油发电机组高原环境适应性技术的基础讨论作业，对发展高原型康明斯发电机组是必要的趋势。

我国海拔超过1000m的高原面积约为358万平方千米，约占国土面积的37％，其中具有代表性的有青藏高原、内蒙古高原、黄土高原和云贵高原等。高原天气环境特性通过对高原天气特性的解析，可总结为如下几点：

高原的天气特性可用“三低两强”来说明，即“气温低、气压低、空气含氧量低、紫外线强、风沙强”。    

涡轮增压柴油发电机在高原地区作业时，大气条件的改变．使柴油发电机的进气量、燃烧、热损失、机械效率、燃油消耗率等指标发生巨变，较终致使柴油发电机的机械负载和热负载情形与平原地区T作时截然不同。有关科研装置实验数据表明，对非增压柴油发电机，海拔高度每上升1000米，额定动力下降7％～12％，较低燃料消耗率增加2％～12％，排温升高4％～12％，缸盖温度升高7％，机体热强度上升2％～5％。对增压柴油发电机，海拔高度每上升1000m，额定输出无力4％～7％，较低燃油消耗率增加3％～7％，涡轮前温度升高7％，缸盖温度升高7％，机体热强度上升1％～3％，涡轮增压器速度上升6％～8％。

柴油发电机在高原动力恢复后，机械负荷和热负荷增大，其中热负载表现更为突出，热负荷增大是限制高原柴油发电机最大功率发挥的详细因素。随着海拔高度的上升，气压减轻，水的沸点下降，水冷柴油发电机经常会因水箱“开锅”影响工作。一方面，由于可燃混合气浓度降低，燃烧转速减慢，引起后燃情形柴油发电机生产厂家，排温增加，热负荷升高。另一方面，空气密度减少，风扇的质量流量下降，柴油发电机冷却效果变差。过高热负荷不但使柴油发电机性能下降，还多发生拉缸。既要控制后燃产生的热负载升高，又要控制冷却系统因高原散热能力下降导致的温升。起动性能高原低温低压环境对柴油发电机的启动性能影响非常大，引起柴油发电机经常无法正常启动，而且冷机状态下强行启动会加剧缸套活塞等关键部件磨耗。

空气过滤器的功能是用于阻挡或滤除进气中的灰尘和杂质，以减轻对气缸套、活塞环、活塞及气门等具体部件的磨损和损坏，延迟柴油发电机的使用年限。沙漠地区空气的含尘密度高，空气过滤器滤清效率下降，进气阻力加大，进气量降低，致使容量进一步降低。

高原环境对低压电器产品的危害详细体现在温升、绝缘性能、接通能力和分断能力、产品动作性能、电寿命、对PLC的干扰等方面。

容量恢复型增压具体是对非增压柴油发电机在高原输出无力的状况下采取的增压办法，它通过增压供气，增加汽缸的充气密度，以增强过量空气系数，达到缸内燃油充分燃烧柴油发电机故障符号、恢复平均高效压力的目的，使其功率恢复到原机低海拔标定水平，期间其供油量保持不变。因此，良好的增压匹配是发电机组性能恢复较重要的技术关键。

进气经增压后，其温度随压力同时升高，影响进气密度及容量恢复，并造成热负载和排温的急剧升高，进一步影响到可靠性。采用中间冷却系统对增压进气进行冷却，有利于减少热负荷，并进一步提高功率，其与增压方案的配合是增强功率和可靠性的关键一环。

增压恢复功率后，原机冷却系统已无法满足要求。原由在于高原环境下，空气密度下降，水箱宝沸点减轻，如若采取水中冷办法，更增加了新的热源，为此需重新调整选配合适的水箱和风扇数据，使柴油发电机热平衡得到合理控制。

柴油发电机增压时供气量将增加，尤其针对高原沙尘大的特征，要求空滤器应尽可能具高效率高、阻力小、流量大、寿命长、体积小、净重轻、成本低、保养易等特征。

高原低温起动条件比较严酷。海拔4000m以内温度虽不是很低(-30℃)，但因为气压低，起动时压缩终点压力及温度不够，以及增压装置对起动进气的阻滞功用，因此使起动现状不好。但对机组来讲，有利的方面是起动负荷相对较低，可在起动后温度上升至适当情形再加载。根据多年低温起动试验讨论，考虑采用预热起动并辅以低温蓄电池组合方法。

增压器是发热、高速旋转的部件，转速高达105转/分，冷却润滑极为重要，其油料需增压油品，并同时适用柴油发电机装置。

康明斯在高原地区的试验表明，康明斯发电机组随海拔高度上升输出无力、油耗率上升、热负荷升高，性能变化十分严重。实施增压中冷功率恢复等高原适应性成套技术途径后康明斯发电机组各项技术性能在海拔4000m可以恢复到原出厂值，途径方案是完全高效可行的。