Hvordan fungerer en dieselgenerators kølesystem?

Hvordan fungerer en dieselgenerators kølesystem?

Dette kapitel fortæller om de vigtigste dele af dieselmotorens kølesystemer, og hvorfor hver enkelt del er vigtig for, at motoren fungerer godt.

Køler motoren mekanisk
25–30 procent af al den varme, der kommer fra brændstoffet og går ind i motoren, optages af kølesystemet.
Hvis denne varme ikke slipper af sig selv, vil motorens indre temperatur stige hurtigt til et punkt, hvor dele går i stykker, og motoren holder op med at fungere. Alle kommercielle dieselmotorer har et kølesystem til at opsamle denne varme og flytte den til et medium, der opsuger varme uden for motoren.
Mange moderne motorer har turboopladningssystemer, der sørger for, at der er nok luft til, at brændstoffet kan brænde og lave den kraft, der skal til. Mekanismen til turboopladning gør forbrændingsluften varmere. Før forbrændingsluften går ind i motorcylindrene, skal den afkøles for at sikre, at der er nok pounds af luft til at forbrænde brændstoffet (for at opretholde lufttætheden). En varmeveksler, der ligner en radiator, sættes i røret mellem turboladerens kompressorudgang og motorens luftmanifold. Dette kaldes en luftintercooler eller efterkøler. Denne radiators opgave er at fjerne varme fra forbrændingsluften. Denne varmeveksler kan bruge enten kappevandsystemet eller servicevandsystemet til at få sit vand (den ultimative køleplade).
Når der bruges brugsvand, kan der være en ekstra varmeveksler mellem brugsvandssystemet og intercoolervandsystemet for at rense og vedligeholde vandet i intercoolervandsystemet, så det ikke beskadiger luftintercooleren.

Grundlæggende kølesystem
De fleste dieselmotorer har et kølesystem, der ligner en jakke og har en lukket sløjfe. Når kølevæsken strømmer gennem motoren, optager den varme fra cylinderforing, cylinderhoveder og andre dele.

Jo køligere kølevæsken er, når den forlader motoren, jo bedre vil motoren fungere. På den anden side kan kølevæsketemperaturer, der er for høje, forårsage strukturelle skader ved at lade motordele overophedes. Smøreolie kan også køles ved hjælp af kappevand og en varmeveksler. De fleste dieselmotorer fungerer bedst med en kappevandsudledningstemperatur på omkring 180oF og en temperaturstigning gennem motoren på mellem 8 og 15oF.

De fleste dieselmotorer køler ned med vand som kølevæske. Alligevel kan vand i sig selv forårsage rust, mineralopbygning og frysning.
Frostvæske, som ethylenglycol eller propylenglycol, skal tilføjes til motorer, der kan være nær eller under frysepunktet. Den mest almindelige løsning er at blande frostvæske og vand, som virker ved temperaturer så lave som -40 grader F. Kommercielt frostvæske indeholder kemikalier, som forhindrer rust i at opstå. Tilføjelse af frostvæske gør det sværere for varmen at bevæge sig.
Det meste af tiden er dieselmotorer, der bruges i atomreaktorer til nødtjeneste, ikke udsat for frostgrader. Under disse forhold er der ikke behov for frostvæske. Alligevel kan korrosion stoppes ved at blande kemikalier, der stopper korrosion, med vand, der er blevet strippet for sine mineraler.

Vandets kemi: Vand, der bruges til at køle en motor, bør ikke have nogen kemikalier, der forårsager aflejringer eller kalk. Det meste af tiden bruges demineraliseret vand. Vandets pH skal være et sted mellem 8 og 9,5.
Det er bedst at tilføje en korrosionsinhibitor som Nalco 2000 for at forhindre, at kalk ophobes på cylinderforing og topstykker. En sekstendedel af en tomme skala er det samme som at tilføje en tomme stål til motoren for at gøre den mindre tilbøjelig til at slippe varme igennem. En kemisk analyse af kølevæsken foretages med jævne mellemrum, og den rigtige mængde korrosionsinhibitor tilsættes for at holde vandets kemi i orden.

Sådan holder du en motor kølig
På nogle opstillinger afkøles vandet i intercooleren og vandet i jakken af ​​forskellige dele af radiatoren. Det meste af tiden bruges kappevandkredsløbet til at afkøle smøreolien i disse situationer.
Ved hjælp af en ekspansionsbeholder (også kaldet "hoved" eller "make-up tank"), som er installeret over motoren for at holde hovedet på systemet, lagres kølevæske i selve motorsystemet. Motoren driver pumpen, som trækker luft fra systemet og sender kølevæske til motoren. I de fleste systemer forlader vandet motoren gennem en ventil, der styres af en termostat. Hvis vandet er for koldt, lader en ledning det gå rundt om varmeveksleren. Vandet går gennem varmeveksleren, hvis det er for varmt.
Den termostatiske reguleringsventil (TCV) finder ud af, hvor varmt kølevæsken er og reagerer på det.

Så snart temperaturen på motorkølevæsken falder til under ventilens sætpunkt, sendes kølervæske gennem kappevandvarmeveksleren. Når temperaturen på kølevæsken er højere end indstillingspunktet, sender ventilen kølevæsken gennem varmeveksleren. Overskudsvarmen sendes derefter til rå- eller brugsvandssystemet. Når en dieselmotor starter, starter strømmen af ​​brugsvand af sig selv.
Gennem varmevekslerens udgang eller bypass-ledning går vandet tilbage til kappens vandpumpe og til sidst motoren. I mange systemer køles smøreoliesystemet af en varmeveksler i kappevandsystemet. For motorer, hvor det er vigtigt at holde smøreolien køligere end kappevandet, sendes olievarmen direkte til service-/råvandssystemet gennem varmeveksleren i smøreoliesystemet.
Når kølevæsken kommer til cylinderblokken, strømmer den gennem indvendige kanaler og/eller rør til bunden af ​​cylinderforingerne. Når væsken stiger op, flyder den rundt om cylinderforingerne og ind i cylinderhovederne. Når kølevæsken forlader topstykkerne, går den ind i et udløbsrør og derefter til den termostatiske ventil.
På motorer med intercooler eller efterkølere går noget af kappevandet gennem intercoolerne for at optage varme fra den indgående luftpåfyldning, som ikke er nødvendig. På mange motorer med intercooler eller efterkølere sendes denne ekstra varme til service-/råvandssystemet af en separat varmeveksler. Dette er godt, fordi vandet i intercooleren skal afkøles til en temperatur, der er lavere end vandet i kappevandsystemet. De fleste ALCO-motorer bruger kappevandsystemet til at køle vandet i intercooleren.

Ekspansionsbeholder - Mange motorer bruger en ekspansionsbeholder med tryklukning, eller ekspansionsbeholderen er monteret højt nok til at opretholde det nødvendige løftehøjde (netto positivt trykhoved - NPSH) på systemet. Det meste af tiden er ekspansionsbeholderen placeret lige over det højeste punkt på kappekølevandssystemet, og udluftningsledninger bruges til at holde systemet fri for luft. Nogle ekspansionsbeholdere kan pumpes op for at holde et højere tryk, hvilket hjælper med at hæve kølevæskens kogepunkt.

Et standpipe er en tank, der er opstillet lodret og er i samme højde som motoren. Den rummer motorkølevæske og har plads til luft for at kompensere for kølevæskens udvidelse, når den bliver varm.
Standrør ventileres normalt til luften, hvilket gør et kølesystem, der ikke er under tryk. Vandstanden i standrøret skal være høj nok til at nå den nødvendige NPSH, eller tanken skal være under tryk.

Kappevandpumpe: Motoren driver en-trins centrifugalkappevandpumpen, som drives af motorens krumtapaksel gennem en række gear.

Som det ses, kommer vand ind i pumpens sugeindgang. Motorgearet driver pumpens drivgear, som igen roterer pumpeakslen og pumpehjulet. Kølevæskens hastighed øges med centrifugalkraften, når pumpehjulet drejer. Når kølevæsken kommer ind i pumpehuset, reduceres dens hastighed, og trykket stiger proportionalt. Kølevæske spildes fra pumpehuset ind i kappens vandsamling til den nederste ende af cylinderforingerne ved et højere tryk.

Kølevæsken til motoren kommer op gennem bunden af ​​termostatventilen. Når kølevæsketemperaturen er lav, som vist i højre side af diagrammet, forbliver skydeventilen i opadgående position, og kølevæsken går rundt om varmeveksleren.
Når kølevæsketemperaturen stiger, udvider vokspillerne inde i temperaturkontrolelementerne. Dette skubber elementrøret og ventilventilen ned. Så strømmen gennem bypasset er begrænset eller droslet, som vist på venstre side af diagrammet, og kølevæske sendes til varmeveksleren.
Under brug ændrer ventilen sin position over et temperaturområde på omkring 10 til 150 grader Fahrenheit for at holde kølevæskens temperatur ret stabil.

Jakkevandvarmeveksler - Jakkevandvarmevekslere er normalt lavet af en skal og rør. På skalsiden strømmer motorkølevæske normalt over rørene, mens servicevand strømmer gennem rørene.

Jakke Water Keepwarm Systems
Når en motor er slukket i et stykke tid, falder temperaturen inde i motoren meget. Hurtig start og hurtig belastning af en kold motor, som er typisk for dieselmotorer med nuklear anvendelse i nødsituationer, sætter motoren under meget stress og slider den hurtigere op, indtil den når sin normale driftstemperatur.
Jakkens vandopvarmnings-system er vist på samme plan som standard-jakkens vandkølesystem. Denne del holder temperaturen på motorkølevæsken på eller tæt på den normale driftstemperatur. Dette betyder ikke, at alle delene har deres normale temperatur.
Fordi dieselmotorer bruger varmen fra kompression til start, gør det at holde motoren varm, den starter meget hurtigere og gør det mindre sandsynligt, at motoren ikke starter, fordi indsugningsluftens temperatur er for lav.

Keepwarm-pumpe: Keepwarm-pumpen er en et-trins centrifugalpumpe, der drives af elektricitet. Den ligner den motordrevne pumpe, idet den holder opvarmet kølevæske i bevægelse gennem motoren, selv når motoren er slukket.

Keepwarm Heater: Jakkens vandholdende varmevarmer er en el-varmer i nedsænkningsstil, ligesom smøreolie-holdvarmevarmeren.
Den sættes i et separat standrør eller varmebeholder. Den styres af en termostat for at holde motoren på den rigtige temperatur.

Sådan fungerer systemet: Når motoren er i "standby"-tilstand, tændes "holdvarm"-systemet. Holdvarmpumpen skaber et vakuum i systemet og sender vand ind i motorens kappe vandindtag. Når motoren kører, kan der sættes kontraventiler i opvarmningssystemet for at stoppe flowet i den forkerte retning. Den opvarmede kølevæske strømmer gennem motoren og opvarmer cylindrene, cylinderhovederne og andre dele, der afkøles af vand.

System til kølevand
Intercooler-vandsystemet giver vand til intercooleren eller efterkøleren, som er monteret på motorens forbrændingsluftindsugningsrør. Det er en varmeveksler som en radiator, der køler forbrændingsluften efter turboladerkompressoren og før motorens luftmanifold/plenum.
Køling gør luften tættere, hvilket lader mere ilt forbrænde mere brændstof og skabe mere kraft. Desuden køler forbrændingsluften stempelkronerne.
Det vand, der bruges til mellemkøling, skal typisk være ret tæt på den omgivende lufts temperatur. Af denne grund er det normalt bedre at bruge servicevand i stedet for jakkevand, som har en meget højere temperatur (160 til 180oF).
Et typisk intercooler og aftercooler vandsystemdiagram
Fordi disse dele er de samme som dem, der bruges i jakkevandssystemet, vil vi ikke tale om dem mere.
I nogle intercooler-vandsystemer kan en termostat bruges til at forhindre, at intercooler-vandet bliver for koldt, især i koldt vejr, eller når motoren ikke laver meget arbejde. Dette forhindrer fugt i at kondensere i forbrændingsluften så meget som muligt. I nogle systemer er kappevandsystemet og intercoolervandsystemet forbundet, så intercooleren kan opvarmes, når det skal være.
Hvis forbrændingsluften, der kommer ind i motoren, er for kold, kan det tage længere tid, før motoren starter, den fungerer muligvis ikke så godt, når belastningen er lav, og cylinderforingen er muligvis ikke så godt smurt. For at afbøde denne påvirkning begrænser flere producenter termostatisk strømmen af ​​kølevand til intercooleren og/eller leverer varmt jakkevand efter behov.
Termostatventilen i kredsløbet forhindrer, at vandet i intercooleren bliver for koldt, hvilket forhindrer, at luften, der går ind i motoren, også bliver for kold. Når luften er for kold, kan det forårsage kondens i motoren og der kommer "hvid" røg ud af udstødningsrøret.

Flere ting, der gør det fedt
Det meste af tiden holdes dieselgeneratoren i en bygning med få åbninger.
Der er flere varmekilder i EDG-rummet, såsom motoren og generatoren. For den bedste ydeevne skal koblingsudstyret, kontrolpaneler, overvågningsudstyr, brændstofdagtank, luftkompressor(e) og luftlagertank(e) i dette område holdes ved en kold temperatur.
EDG-rummet kan ikke blive varmere end 122 grader F (50 grader). Så det er nødvendigt at bringe tilstrækkelig kølig luft (omgivende luft) ind for at komme af med varmen og holde rummets temperatur under det højeste niveau, der er tilladt. Selvom rumtemperaturen ikke har den store effekt på selve motoren, kan meget høje EDG-rumtemperaturer have en effekt på generatoren og andre dele. Hvis luften til motorens forbrænding kommer fra rummet, kan varm luft, der kommer ind i motoren, gøre den mindre kraftfuld.