Kaip veikia dyzelinio generatoriaus aušinimo sistema?

Kaip veikia dyzelinio generatoriaus aušinimo sistema?

Šiame skyriuje kalbama apie svarbiausias dyzelinių variklių aušinimo sistemų dalis ir kodėl kiekviena iš jų yra svarbi, kad variklis gerai veiktų.

Variklio aušinimas mechaniškai
25–30 procentų visos šilumos, gaunamos iš kuro ir patenkančios į variklį, sugeria aušinimo sistema.
Jei ši šiluma savaime neatsikratys, variklio vidinė temperatūra greitai pakils iki taško, kai dalys sulūžs ir variklis nustos veikti. Visuose komerciniuose dyzeliniuose varikliuose yra aušinimo sistema, kuri surenka šią šilumą ir perkelia ją į terpę, kuri sugeria šilumą už variklio ribų.
Daugelis šiuolaikinių variklių turi turbokompresoriaus sistemas, kurios užtikrina, kad būtų pakankamai oro, kad kuras sudegtų ir pagamintų reikiamą galią. Dėl turbokompresoriaus mechanizmo degimo oras tampa karštesnis. Prieš degimo orui patenkant į variklio cilindrus, jį reikia atvėsinti, kad įsitikintumėte, jog yra pakankamai svarų oro degalams sudeginti (oro tankiui palaikyti). Šilumokaitis, kuris atrodo kaip radiatorius, įdedamas į vamzdį tarp turbokompresoriaus kompresoriaus išleidimo angos ir variklio oro kolektoriaus. Tai vadinama oro tarpiniu aušintuvu arba antriniu aušintuvu. Šio radiatoriaus užduotis yra pašalinti šilumą iš degimo oro. Šis šilumokaitis gali naudoti arba apvalkalo vandens sistemą, arba tarnybinę vandens sistemą, kad gautų vandenį (pagrindinį šilumos šalintuvą).
Kai naudojamas eksploatacinis vanduo, tarp eksploatacinio vandens sistemos ir tarpinio aušintuvo vandens sistemos gali būti papildomas šilumokaitis, skirtas valyti ir palaikyti vandenį tarpinio aušintuvo vandens sistemoje, kad jis nepažeistų oro tarpinio aušintuvo.

Aušinimo sistemos pagrindai
Dauguma dyzelinių variklių turi aušinimo sistemą, kuri atrodo kaip apvalkalas ir turi uždarą kilpą. Aušinimo skysčiui tekant per variklį, jis surenka šilumą iš cilindrų įdėklų, cilindrų galvučių ir kitų dalių.

Kuo vėsesnis aušinimo skystis išeina iš variklio, tuo geriau variklis veiks. Kita vertus, per aukšta aušinimo skysčio temperatūra gali sugadinti konstrukciją, leisdama perkaisti variklio dalims. Tepalinę alyvą taip pat galima aušinti naudojant apvalkalo vandenį ir šilumokaitį. Dauguma dyzelinių variklių geriausiai veikia, kai apvalkalo vandens išleidimo temperatūra yra apie 180 oF, o variklio temperatūra pakyla nuo 8 iki 15 oF.

Dauguma dyzelinių variklių aušina naudodami vandenį kaip aušinimo skystį. Vis dėlto vanduo pats savaime gali sukelti rūdžių, mineralų kaupimąsi ir užšalimą.
Antifrizo, pvz., etilenglikolio ar propilenglikolio, reikia pilti į variklius, kurie gali būti šalia arba žemiau užšalimo. Dažniausias sprendimas yra maišyti antifrizą ir vandenį, kuris veikia net -40 laipsnio F temperatūroje. Komerciniame antifrizo sudėtyje yra cheminių medžiagų, kurios neleidžia rūdyti. Pridėjus antifrizo šilumai sunkiau judėti.
Dažniausiai dyzeliniai varikliai, naudojami branduoliniuose reaktoriuose avarinei tarnybai, nėra veikiami užšalimo temperatūros. Tokiomis sąlygomis antifrizo nereikia. Visgi koroziją galima sustabdyti sumaišius koroziją stabdančias chemines medžiagas su vandeniu, iš kurio pašalintos mineralinės medžiagos.

Vandens chemija: Varikliui aušinti naudojamame vandenyje neturi būti jokių cheminių medžiagų, kurios sukelia nuosėdas ar apnašas. Dažniausiai naudojamas demineralizuotas vanduo. Vandens pH turi būti kažkur tarp 8 ir 9,5.
Geriausia pridėti korozijos inhibitorių, pvz., Nalco 2000, kad ant cilindrų įdėklų ir cilindrų galvučių nesusidarytų apnašos. Viena šešioliktoji colio mastelio dalis yra tas pats, kas į variklį įpilti vieną colį plieno, kad jis mažiau nepraleistų šilumos. Kaskart atliekama cheminė aušinimo skysčio analizė ir įdedamas reikiamas kiekis korozijos inhibitorių, kad vandens chemija būtų tinkama.

Kaip išlaikyti variklį vėsų
Kai kuriose sistemose vanduo tarpiniame aušintuve ir vanduo apvalkale aušinami skirtingomis radiatoriaus dalimis. Dažniausiai tokiose situacijose tepalinei alyvai aušinti naudojama apvalkalo vandens grandinė.
Naudojant išsiplėtimo baką (taip pat vadinamą „galva“ arba „makiažo baku“), kuris yra sumontuotas virš variklio, kad galva išliktų ant sistemos, aušinimo skystis kaupiamas pačioje variklio sistemoje. Variklis varo siurblį, kuris traukia orą iš sistemos ir siunčia aušinimo skystį į variklį. Daugumoje sistemų vanduo iš variklio išeina per vožtuvą, kurį valdo termostatas. Jei vanduo yra per šaltas, aplink šilumokaitį apeina linija. Vanduo praeina per šilumokaitį, jei jis per karštas.
Termostatinis valdymo vožtuvas (TCV) nustato aušinimo skysčio karštį ir į jį reaguoja.

Kai tik variklio aušinimo skysčio temperatūra nukrenta žemiau vožtuvo nustatytos vertės, aušinimo skystis siunčiamas per apvalkalo vandens šilumokaitį. Kai aušinimo skysčio temperatūra yra aukštesnė už nustatytą tašką, vožtuvas siunčia aušinimo skystį per šilumokaitį. Tada šilumos perteklius nukreipiamas į žaliavinio arba eksploatacinio vandens sistemą. Užvedus dyzelinį variklį, eksploatacinio vandens tekėjimas prasideda savaime.
Per šilumokaičio išėjimą arba aplinkkelio liniją vanduo grįžta į gaubto vandens siurblį ir galiausiai variklį. Daugelyje sistemų tepimo alyvos sistema aušinama šilumokaičiu apvalkalo vandens sistemoje. Varikliams, kuriuose svarbu, kad tepalinė alyva būtų vėsesnė nei apvalkalo vanduo, alyvos šiluma per tepalinės alyvos sistemoje esantį šilumokaitį perduodama tiesiai į techninės priežiūros / žaliavinio vandens sistemą.
Kai aušinimo skystis patenka į cilindrų bloką, jis vidiniais kanalais ir (arba) vamzdžiais teka į cilindrų įdėklų apačią. Kylant skysčiui, jis teka aplink cilindrų įdėklus ir į cilindrų galvutes. Kai aušinimo skystis išeina iš cilindrų galvučių, jis patenka į išleidimo angą, o tada į termostatinį vožtuvą.
Varikliuose su tarpiniais aušintuvais arba antriniais aušintuvais dalis gaubto vandens patenka per tarpinius aušintuvus, kad iš įeinančio oro srauto pasisavintų nereikalingą šilumą. Daugelyje variklių su tarpiniais aušintuvais arba antriniais aušintuvais ši papildoma šiluma atskiru šilumokaičiu siunčiama į aptarnavimo / žaliavinio vandens sistemą. Tai gerai, nes tarpiniame aušintuve esantis vanduo turi būti atvėsintas iki žemesnės temperatūros nei vandens apvalkalo vandens sistemoje. Dauguma ALCO variklių naudoja apvalkalo vandens sistemą, kad aušintų vandenį tarpiniame aušintuve.

Išsiplėtimo bakas – daugelyje variklių naudojamas išsiplėtimo bakas su slėginiu uždarymu arba išsiplėtimo bakas sumontuotas pakankamai aukštai, kad sistemoje išlaikytų reikiamą aukštį (grynojo teigiamo slėgio galvutę – NPSH). Dažniausiai išsiplėtimo bakas dedamas tiesiai virš aukščiausio apvalkalo aušinimo vandens sistemos taško, o ventiliacijos linijos naudojamos tam, kad sistemoje nebūtų oro. Kai kuriuos išsiplėtimo bakus galima pripumpuoti, kad būtų išlaikytas didesnis slėgis, o tai padeda pakelti aušinimo skysčio virimo temperatūrą.

Stovėjimo vamzdis yra bakas, kuris yra pastatytas vertikaliai ir yra tame pačiame aukštyje kaip variklis. Jame yra variklio aušinimo skystis ir yra erdvė orui, kuris kompensuotų aušinimo skysčio išsiplėtimą, kai jis įkaista.
Stovo vamzdžiai paprastai išleidžiami į orą, todėl aušinimo sistema nėra veikiama slėgio. Vandens lygis stovo vamzdyje turi būti pakankamai aukštas, kad pasiektų reikiamą NPSH, arba bake turi būti slėgis.

Vandens siurblys su apvalkalu: variklis varo vienpakopį išcentrinį vandens siurblį su apvalkalu, kurį varo variklio alkūninis velenas, naudojant daugybę pavarų.

Kaip matyti, vanduo patenka į siurblio įsiurbimo angą. Variklio pavarų dėžė varo siurblio pavarą, kuri savo ruožtu sukasi siurblio veleną ir sparnuotę. Aušinimo skysčio greitį padidina išcentrinė jėga, kai sukasi sparnuotė. Kai aušinimo skystis patenka į siurblio korpusą, jo greitis mažėja ir slėgis proporcingai didėja. Esant didesniam slėgiui, aušinimo skystis išsilieja iš siurblio korpuso į gaubto vandens kolektorių į apatinį cilindrų įdėklų galą.

Variklio aušinimo skystis patenka per termostatinio valdymo vožtuvo apačią. Kai aušinimo skysčio temperatūra žema, kaip parodyta dešinėje diagramos pusėje, slankiojančio vožtuvo svirtis lieka aukštesnėje padėtyje, o aušinimo skystis apeina šilumokaitį.
Kylant aušinimo skysčio temperatūrai, temperatūros reguliavimo elementų viduje esančios vaško granulės plečiasi. Tai nustumia elemento vamzdelį ir vožtuvo svirtį žemyn. Taigi, srautas per aplinkkelį yra ribojamas arba droselis, kaip parodyta kairėje diagramos pusėje, ir aušinimo skystis siunčiamas į šilumokaitį.
Naudojamas vožtuvas keičia savo padėtį maždaug nuo 10 iki 150 laipsnių pagal Farenheitą, kad aušinimo skysčio temperatūra būtų gana stabili.

Vandens apvalkalo šilumokaitis – apvalkaliniai vandens šilumokaičiai dažniausiai gaminami iš apvalkalo ir vamzdelių. Korpuso pusėje variklio aušinimo skystis dažniausiai teka per vamzdžius, o tarnybinis vanduo – per vamzdelius.

Striukės vandens palaikymo sistemos
Kai variklis kuriam laikui išjungtas, temperatūra variklio viduje labai nukrenta. Greitai užvedamas ir greitai užkraunamas šaltas variklis, būdingas branduoliniams dyzeliams avarinėse situacijose, variklis patiria didelį stresą ir greičiau susidėvi, kol pasiekia normalią darbinę temperatūrą.
Vandens šiltinimo sistema pavaizduota tame pačiame plane kaip ir standartinė apvalkalo vandens aušinimo sistema. Ši dalis palaiko variklio aušinimo skysčio temperatūrą normalioje darbinėje temperatūroje arba artimą jai. Tai nereiškia, kad visos dalys yra normalios temperatūros.
Kadangi dyzeliniai varikliai naudoja šilumą nuo suspaudimo iki užvedimo, išlaikant variklį šiltą, jis užsiveda daug greičiau ir sumažėja tikimybė, kad variklis neužsives dėl per žemos įsiurbiamo oro temperatūros.

Šilumos palaikymo siurblys: Šilumos palaikymo siurblys yra vienos pakopos išcentrinis siurblys, maitinamas elektra. Jis panašus į variklio varomą siurblį, nes jis palaiko šildomo aušinimo skysčio judėjimą varikliu net tada, kai variklis yra išjungtas.

Šildomas šildytuvas: Striukės vandens šildytuvas yra panardinamas elektrinis šildytuvas, kaip ir tepalinės alyvos šildytuvas.
Jis dedamas į atskirą stovą arba šildymo baką. Jis valdomas termostatu, kad variklio temperatūra būtų tinkama.

Kaip sistema veikia: Kai variklis veikia budėjimo režimu, įsijungia „šiltumo“ sistema. Šilumos palaikymo siurblys sukuria vakuumą sistemoje ir siunčia vandenį į variklio apvalkalo vandens įleidimo angą. Kai variklis veikia, atbuliniai vožtuvai gali būti įkišti į šildymo sistemą, kad sustabdytų srautą neteisinga kryptimi. Įkaitęs aušinimo skystis teka per variklį, šildydamas cilindrus, cilindrų galvutes ir kitas vandeniu aušinamas dalis.

Vandens aušinimo sistema
Tarpinio aušintuvo vandens sistema vandenį atiduoda į tarpinį aušintuvą arba antrinį aušintuvą, kuris montuojamas ant variklio degimo oro įleidimo vamzdžių. Tai šilumokaitis kaip radiatorius, kuris aušina degimo orą po turbokompresoriaus kompresoriaus ir prieš variklio oro kolektorių/orą.
Dėl aušinimo oras tampa tankesnis, o tai leidžia daugiau deguonies sudeginti daugiau degalų ir gauti daugiau galios. Be to, degimo oras aušina stūmoklių vainikus.
Tarpiniam aušinimui naudojamas vanduo paprastai turi būti gana artimas supančio oro temperatūrai. Dėl šios priežasties dažniausiai geriau naudoti tarnybinį vandenį, o ne švarko vandenį, kurio temperatūra yra daug aukštesnė (160–180oF).
Tipiška tarpinio ir papildomo aušintuvo vandens sistemos schema
Kadangi šios dalys yra tokios pat, kaip naudojamos striukės vandens sistemoje, apie jas daugiau nekalbėsime.
Kai kuriose tarpinio aušintuvo vandens sistemose gali būti naudojamas termostatas, kad tarpinio aušintuvo vanduo nebūtų per šaltas, ypač šaltu oru arba kai variklis neveikia daug. Tai maksimaliai apsaugo nuo drėgmės kondensacijos degimo ore. Kai kuriose sistemose apvalkalo vandens sistema ir tarpinio aušintuvo vandens sistema yra sujungtos, kad tarpinis aušintuvas galėtų būti šildomas, kai reikia.
Jei į variklį patenkantis degimo oras yra per šaltas, variklio užvedimas gali užtrukti ilgiau, jis gali neveikti taip gerai, kai apkrova maža, o cilindro įdėklas gali būti ne taip gerai suteptas. Norėdami sušvelninti šį poveikį, keli gamintojai termostatiniu būdu riboja aušinimo vandens srautą į tarpinį aušintuvą ir (arba) tiekia šiltą apvalkalo vandenį, jei reikia.
Termostatinis vožtuvas grandinėje apsaugo, kad vanduo tarpiniame aušintuve nebūtų per šaltas, todėl oras, patenkantis į variklį, taip pat nėra per šaltas. Kai oras per šaltas, variklyje gali susidaryti kondensatas ir iš išmetimo vamzdžio atsirasti „baltų“ dūmų.

Daugiau dalykų, kurie daro tai šaunu
Dažniausiai dyzelinis generatorius laikomas pastate, kuriame yra nedaug angų.
EDG patalpoje yra keletas šilumos šaltinių, tokių kaip variklis ir generatorius. Siekiant geriausių rezultatų, šioje srityje esantys skirstomieji įrenginiai, valdymo pultai, stebėjimo įranga, degalų bakas, oro kompresorius (-ai) ir oro laikymo bakas (-ai) turi būti laikomi šaltoje temperatūroje.
EDG kambarys negali būti karštesnis nei 122 laipsnių F (50 laipsnių). Taigi, būtina įnešti pakankamai vėsaus oro (aplinkos oro), kad atsikratytų šilumos ir kambario temperatūra būtų žemesnė už didžiausią leistiną lygį. Nors kambario temperatūra neturi didelės įtakos pačiam varikliui, labai aukšta EDG kambario temperatūra gali turėti įtakos generatoriui ir kitoms dalims. Jei varikliui degti skirtas oras patenka iš patalpos, karštas oras, patenkantis į variklį, gali sumažinti jo galią.