高海拔和发烫因素对康明斯发电机组的危害

应注意伴随着海拔高度的不断上升，大气压强、空气含氧量及其自然环境温度都有差异程度的下滑。对于阳光直接辐射强度和风速，因为康明斯发电机组是安装在室内运用，这两项的干扰并不突出。由于高海拔的低气压，空气稀薄，康明斯发电机组含氧量分量少，运行环境温度低，特别对自然进气的柴油机康明斯公司官网，康明斯发电机组因进供气量严重不足而燃烧不好，使柴油机无法产生原规定的校准功率。即便柴油机基本结构一样，但各型柴油机校准容量、排气量、发转速区别， 所以这些在高原地区运行的能力是有所不一样的所以在高原地区长久应用时应依据当地的海拔高度，适当减少供油量。

      随着海拔升高柴油发电机十大厂家，大气压力下降，空气密度减轻，但氧含量比例并未改变（仍约为20.9%）。这意味着每循环进入汽缸的氧气绝对质量减少了。以下表1是我们对柴油发电机原动机所作的平原、高原对比试验参数。从中可以看出，随海拔升高，发电机组输出功率将显着下降，而油耗率、排温上升，排放现象恶化。负载越大(50～110％)，危害尤甚。 

      这是较直接、较明显的影响。柴油机的容量输出依赖于燃油的充分燃烧，而充分燃烧需要足量的氧气。一般认为，海拔每升高1000米，柴油发电机的输出容量会下降约8-12%。不同品牌的发动机具体参数略有差别，但都遵循这个趋势。

      为了维持一定的功率输出，发动机的控制机构（或机械调速器）会尝试增加燃油喷射量以补偿动力的损失。然而，因为氧气不足，增加的燃油不能完全燃烧。结果会引起燃烧不完全，排黑烟，燃油经济性显着下降。即发出同样一度电（kWh），需要消耗更多的柴油。

（1）燃烧温度升高：不完全燃烧会导致后燃期延迟，废气温度升高，使整个发动机的热负荷（特别是缸盖、活塞、喷油器和涡轮增压器）大幅增加。

（2）冷却效率减少：高原空气密度小，风扇的效率会下降，引起散热能力变差。同时，偏低的大气压力也会减小防冻液的沸点。这两个要素迭加，使得发动机在高原更容易发热。

      在低温环境下，这个问题会更加突出。由于起动时发动机速度低，本身进气量就少，高原稀薄的空气使得压缩终了的压力和温度更低，难以达到柴油的自然点，造成不能启动。

      因为燃烧不充分，一氧化碳（CO）、碳氢化合物（HC）和颗粒物（PM）的排放会急剧增加，冒黑烟情形严重。

       现代柴油发电机普遍选取涡轮增压技术来弥补高原功率损失，但即便如此，它也有极限：

      涡轮增压器通过压缩空气，提升了进气密度，可以有效降低动力不佳的幅度（可能使动力不佳率从10%减轻到5-6% per 1000m）。但涡轮增压器本身在高转速下作业，高原地区其速度会更高，致使其热负荷和机械负荷更大，可靠性面临考验。

      根据解析探讨，我们提出以下解决办法： 

      功率恢复型增压具体是对非增压柴油发电机在高原动力不佳的状况下选择的增压办法，它通过增压供气，增加气缸的充气密度，以提升过大空气系数，达到缸内燃油充分燃烧、恢复平均有效压力的意义康明斯发电机组公司，使其容量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，影响进气密度及功率恢复，并造成热负载和排温的急剧升高，进一步危害到可靠性。选用中间冷却机构对增压进气进行冷却，有利于减轻热负载，并进一步提高功率，其与增压方案的配合是增强容量和可靠性的关键一环。 

      增压恢复功率后，原机冷却系统已不能满足要求。起因在于高原环境下，空气密度下降，冷却水沸点减小，如若选取水中冷措施，更增加了新的热源，为此需重新调节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优势，要点空滤器应尽可能具有效率高、阻力小、流量大、寿命长、体积小、毛重轻、成本低、维保易等优点。 

      高原低温启动条件比较严酷。海拔4000m以内极端温度虽不是很低(-30℃)，但由于气压低，起动时压缩终点压力及温度不够，以及增压系统对启动进气的阻滞功用，因此使启动状况不好。但对发电机组来讲，有利的方面是起动负载相对偏低，可在启动后温度上升至适当现状再加载。根据多年低温启动试验探讨，考虑选取预热起动并辅以低温蓄电池组合措施。 

      增压器是过热、高速旋转的部件，速度高达105r/min，冷却润滑极为重要，其油料需专用增压油品，并同时实用柴油发电机装置。 

      针对柴油发电机，cummins公司对其原动机实施了增压中冷恢复容量成套高原适应性技术办法。经海拔2206m、3860m实地试验研究，确定较佳措施如下： 

       表2、表3是选择高原适应性技术方案后原动机、发电机与改造前的对比试验数据。从表2、3可以看出，在实施增压中冷等措施后，柴油发电机容量、油耗率得以很好的恢复，热负荷得到有效地控制，75GT11柴油发电机详细电气性能指标完全符合GB/T2819-95的规定。经海拔3860m、84小时变载荷(0～110％)持续运行试验，发电机工作可靠，运行性能良好。其低温预热起动装置在海拔2850m、-20℃环境条件下实地试验表明，起动平稳可靠。 

       高原环境详细通过对原动机（柴油发动机） 的性能影响，间接但深刻地危害其驱动的同步发电机的电气性能。虽然发电机本身的电磁设计对海拔不敏感，但发动机功率的下降和特征的变化是引起电气指标变化的根源。

其中：u——空载整定电压(V) ；u1——负载变化后的稳定电压较大值或较小值(V)，按相对于空载整定电压差值大的计 。

      通常柴油发电机都具有恒压装置，于是其变化程度应与低海拔地区相同。 

其中：f1——负载变化后的稳定频率较大值或较小值(Hz) ；f0——额定负载时的频率(Hz) ；f──额定频率(Hz) 。

      发电机组的频率是由其本身构成决定的，频率的变化与柴油发电机转速成正比关系。由于柴油发电机的调速器为机械离心式，其作业性能不受海拔高度变化的影响，于是稳态频率调整率的变化程度应与低海拔地区相同。 

其中：us——负荷变化时的瞬时电压较大值或较小值(V)，按相对于空载整定电压差值大的计算 ；fs——负荷变化时的瞬时频率较大值或较小值(Hz) ；f2——负荷变化前的频率(Hz) 。

      负荷的瞬时变化，必将致使柴油发电机扭矩的瞬时变化，而柴油发电机的输出容量不会发生瞬时变化。由公式Nb＝1.04×10-4Mf?nb，可知柴油发电机转速与扭矩成反比，柴油发电机的转速也将产生瞬时变化，这样发电机转子的速度也将发生瞬时变化，由此而发生了瞬时电压Us与瞬时频率fs。一般来说，这两个指标不受海拔高度的影响，但对于增压型发电机组，由于增压器响应速度的滞后影响了柴油发电机转速的响应速度，这两个指标有所升高。 

      负载的突变导致柴油发电机速度的波动，通过速度控制器使燃油供油量向相反的方向变化，从而使柴油发电机回到规定的速度，也改变了柴油发电机的输出容量。同样，对于自然吸气的柴油发电机来讲，海拔高度的变化不会危害这两个指标。但对于增压型柴油发电机，因为供油量的改变，可燃混合气体的比例也产生变化，排出的废气压力也随之变化，这样经过废气涡轮增压的空气量也发生变化，由于增压机较非增压机在动力响应上有一定的滞后，将使柴油发电机速度恢复稳定的时间延长，即电压稳定期间与频率稳定期间增长，但这种变化将不会有太大危害。 

其中：UBmax——负载不变时的较高电压(V) ；UBmin——负荷不变时的较低电压(V) ；UBmax和UBmin取同一负载下同一次测量的较大值和较小值。 

fBmax——负荷不变时的较高频率(Hz) ；fBmin——负荷不变时的较低频率(Hz) ；fBmax和fBmin取同一负载下同一次检测的较大值和较小值。 

      这两个指标用来考查发电机组本身的因由对输出电压及频率的危害。因为发电机组恒压装置和速度控制器的稳定调节作用，这两个参数不会随海拔高度而变化。但对于增压型发电机组来说，由于增压装置对进排气的辅助调整功能，这两个指标应趋于降低。 

高原环境对柴油发电机的性能危害是装置性的，会致使容量输出显着下降（必须降额操作）；油耗增加，经济性变差；热负载加重，高温风险大增；起动和排放性能恶化等危害。因此，处置方案的核心是选定高原专用机型、严格遵守功率降额规定、并加强散热和保养。忽视这些危害，轻则机器不能正常工作、寿命缩短，重则致使发动机严重损坏。本文试验证明，柴油发电机随海拔高度上升动力不足、油耗率上升、热负载升高，性能变化十分严重。 实施增压中冷容量恢复等高原适应性成套技术办法后柴油发电机各项技术性能在海拔4000m可以恢复到原出厂值，途径举措是完全有效可行的。 

→ 标准保质： 新购cummins柴油发电机组一般都包含一定期限（如全球范围内通常是1年或1000小时，详细以选择时的合同为准）和小时数的全面保质。

→ 延长保修： 康明斯也供应多种增长保修选项，客户可以根据需求和预算选定，进一步降低持久运营风险。