冷卻系統的主要功能是散熱柴油發電機組部件,防止柴油發電機過熱損壞。它是一個密集的循環系統,由水泵、水套、節溫器、散熱器、風扇、膨脹罐、冷卻液溫度傳感器和水管組成。冷卻系統還可以調節冷卻強度,以滿足柴油發電機不同工況的需要。其原理是利用離心泵高速旋轉產生的壓力,循環冷卻水,通過散熱器向外界散發熱量,降低水溫,進入下水箱,繼續在水泵的作用下循環冷卻內燃機的高溫部件,從而反復循環到低溫。
國內冷卻系統的現狀
目前,傳統的冷卻節溫器、保溫簾和冷卻風扇仍然被用于國內冷卻系統。節溫器仍以石蠟和乙醚為反應介質,反應緩慢,截面損失大,失效率高。保溫簾由人工控制,冷卻風扇由發動機曲軸驅動,控制不協調,導致機械能損失。
發動機冷卻系統主要由發動機冷卻水套、散熱器、冷卻泵、節溫器和冷卻風扇組成。散熱器是冷卻系統中最重要的部分,其作用是通過流動的空氣降低冷卻系統中流過散熱器的循環水溫度,從而降低發動機受熱部件的溫度。現在散熱器的制造材料有兩種:鋁和銅。由于銅具有良好的導熱性能,并且結合一些材料(表面鍍鋅或將鋅塊附著在散熱器表面),可以耐腐蝕,易于焊接。因此,中國大多數發電機組都使用這種銅芯。
20世紀70年代末開始開發和生產管道帶式散熱器,以取代管道片式散熱器。但由于國內加工工藝水平的限制,管道帶式散熱器的生產仍然存在一定的困難。自國家采用新標準生產銅散熱器以來,散熱器的使用壽命明顯降低,腐蝕嚴重,使得銅散熱器失去了原有的耐腐蝕性,因此將鋁散熱器推向了人們的眼前。由于鋁資源比銅資源豐富,密度小,導電性和導熱性能優異,其表面容易形成氧化膜,因此具有良好的耐腐蝕性和較低的鋁融化溫度。
據相關資料顯示,我國鋁制散熱器的研發比國外落后一段時間,目前的鋁制散熱器只應用于汽車和微型汽車的冷卻系統。其生產工藝基本屬于70年代的國際水平,采用圓鋁管加百葉翅片經脹管工藝成型[3]。隨著科學技術的進步和世界散熱器生產工藝的進步,國內散熱器的加工工藝也在不斷進步。國內一些廠家已經可以生產質量稍微好一點的散熱器,隨之而來的工藝問題也擺在人們面前,不僅生產效率低,產品外觀粗糙,廢品率高,生產成本增加。1996年,一汽集團向美國一家發電機組企業進口的鋁制散熱器生產線已經達到國際水平。哈爾濱的一家企業也采用這種進口工藝生產鋁散熱器。鋁材采用國產自制鋁復鋅板,采用國內首創的自制國際先進焊接技術,無腐蝕無污染環境,保證了焊接質量[4]。鋁制散熱器外觀不氧化,符合產品的設計要求和使用標準,以及產品的性能指標,特別是焊接工藝達到與國際產品和國內先進水平。該公司具有起點高、性能高、技術高、成本低、國家化低的特點,因為設備和原材料都采用國產產品,投資少,成本低,工藝靈活,適用于我國發電機組工業生產規模小、品種規格多樣的現狀。這樣不但促進了我國發電機組生產工業水平的提高,也拉近了我國發電機組生產工藝與國際發電機組生產工業的距離。
中國從“八五”期間開始試制扁圓管,經歷了一個相當艱難的過程。最后,從設備、夾具到工藝過程,探索出一套成熟的扁圓管生產工藝,然后用開窗翅片高溫釬焊制成高性能散熱器,改變了產品的生產工藝和成型工藝,與一汽進口美國發電機組生產企業生產的產品屬于同一類型。雖然中國生產的產品在質量和散熱效果上與進口工藝相比還有差距,但國產產品和進口生產工藝生產的產品在競爭中還是有一定優勢的。
我國發電機組行業起步較晚,因此與發電機組行業相關的行業相對滯后。自我設計和蘇聯在20世紀50年代引進的發動機在中國得到廣泛應用。鋼板風扇和鋼板風扇是由圓鋼板制成的支架和薄鋼板葉片鉚接而成。由于加工誤差的積累和結構設計的不足,風扇效率低下,性能差,功耗大,噪音大,顯然不能滿足發電機組生產的節能無污染的要求。自20世紀70年代以來,國外發電機組生產企業生產的冷卻風扇主要是由塑料風扇制成的,而我國的發電機仍然使用。
雖然風扇在冷卻系統中不是最重要的,但是沒有風扇冷卻系統就會癱瘓。一個好的風扇和一個質量一般的散熱器只能起到一般的散熱效果,而一個好的散熱器和一般的風扇只能起到一般的冷卻效果。只有好的風扇和好的散熱器配合,才能達到良好的冷卻效果。目前國內輕卡車和公交車的風扇仍然采用傳統的固定傳動比控制方式。這種控制方式是通過V帶將發動機曲軸固定在驅動風扇上。由于曲軸轉速的變化,冷卻風扇可以隨著轉速的變化而變化。