柴油發電機低溫啟動困難的原因分析及對策

龔培

摘 要：柴油發電機作為空管供電系統中的重要環節，其應急電源功能在市電故障中斷時起著舉足輕重的作用，但由于柴油發電機在冬季低溫環境下啟動困難，給空管供電安全生產保障帶來了一定的風險和困難。通過對柴油發電機低溫啟動困難的原因分析以及多年的實踐，我們提供了一些能夠保證柴油發電機低溫環境下正常啟動的措施，從而了保證空管供電安全生產有序進行。

關鍵詞：柴油發電機;低溫啟動困難;原因分析;對策

0 ? 引言

柴油發電機在環境溫度10℃以下時一般都不同程度的會出現啟動困難的問題。安徽合肥地處江淮地區，每年的12月份起直到次年2月份，幾乎占一季度的時間的夜晚和清晨都在10℃以下，柴油發電機（尤其是室外停放的）均會不同程度受到氣候條件影響而表現出啟動困難。目前分局個臺站油機房均無法配置空調設備，門窗只能抵擋雨雪卻無法抑制風寒，經實測冬季油機房內室溫僅為1-5℃左右。柴油發電機組在低溫環境下經過一夜時間降溫，機組溫度早已和氣溫相近，從而產生諸多因素使機組啟動困難。柴油發電機組冬季低溫環境下啟動難的問題，必須引起設備保障部門的足夠重視。

1 ? 柴油發電機組低溫起動的必要條件

柴油發電機能夠順利啟動，關鍵在于噴入氣缸的柴油能否與被壓縮的空氣迅速組成可燃混合氣和及時點火燃燒。因此使進入氣缸的空氣被壓縮后具有較高的溫度和壓力，是保證柴油機順利啟動的主要因素。為滿足以上要求，必須具備以下條件：

（1）、柴油機起動轉速必須超過一定的轉數值（一般大于100r/min）。柴油機的起動轉速主要受起動阻力的影響;

（2）、壓縮終了時氣缸內混合氣體必須有足夠的壓力。柴油機的壓縮比較高，一般通用機型的壓縮比為14～22左右，壓縮終了時，燃燒室內的氣壓達到3～5Mpa;

（3）、壓縮終了時氣缸內混合氣體要具備足夠的溫度。一般柴油機要求壓縮后氣缸內溫度達到400℃以上，最低不能低于350℃;

（4）、壓縮氣體氧氣含量應超過一定的濃度。必須有足夠多的空氣進入氣缸，壓縮氣體才有可能含有足夠濃度的氧氣;

（5）、氣缸密封性要好，可減少氣體滲漏，增加壓縮終了時的壓力和溫度。

2 ? 柴油發電機組低溫起動困難的原因分析

（1）、氣溫原因。冬季溫度低造成柴油機進氣溫度大幅下降，以至于點火時燃燒室內的壓縮空氣溫度達不到點火溫度。一般柴油機要求壓縮后汽缸內溫度達到400℃以上，最低不能低于350℃。壓縮終了時，汽缸內壓縮空氣達不到柴油燃燒所需的壓力和溫度，導致柴油機啟動困難。

（2）、柴油原因。隨著外界溫度的降低，柴油的黏度和密度均增大，表面張力加大，流動性變差。甚至逐漸有石蠟析出，造成的柴濾堵塞或油路不暢，不利于燃油的霧化和燃燒，導致柴油機啟動困難。據測定，當氣溫從40℃降到-10℃時，柴油的粘度提高83%，密度增大8%。這樣就使柴油的流動性變差，霧化不良，延長了著火滯后期。

（3）、機油原因。柴油機所選用的機油黏度等級越大，柴油機啟動阻力越大，相應所需要的功率也越大。低溫性能差的機油在低溫環境下黏度較大，甚至凝結，從而加大了曲軸的旋轉阻力矩，使起動轉速降低，導致柴油機啟動困難。

（4）、電池原因。蓄電池的最佳工作溫度在20℃-25℃左右，當環境溫度低于15℃時，其放電容量下降，溫度每降低1℃，其容量下降1%;且隨著溫度的降低，蓄電池的電解液粘度增大，向極板的滲透能力下降，內阻增加;而為了防止電解液結冰，外界溫度越低，越需加大電解液密度。柴油機蓄電池組需要具備大電流放電能力，但是低氣溫使蓄電池的輸出功率減小，不能達到最低啟動轉速，導致柴油機啟動困難。

（5）、防凍液原因。防凍液是柴油發電機組運轉不可或缺的散熱介質，其作用一是為發動機降溫，二是冬季防止冷卻水箱結冰脹裂。若不能選擇冰點合適的防凍液，低溫情況下將會使水箱結冰，影響冷卻系統的循環，導致柴油機啟動困難。

3 柴油發電機啟動困難帶來的危害

（1）、在發動機的使用過程中，50%以上的氣缸壁磨損是在啟動中造成的，發動機停放一段時間后，各部件間的潤滑油大部分都流回油底殼，殘余油膜較少，當發動機開始啟動時，由于機油泵泵打的機油尚未到達各摩擦部位表面，機械部件間會出現邊界摩擦甚至干摩擦現象，此時對發動機部件的磨損最大。而冬季低溫下的啟動，對發動機本身的危害是很大的，又占磨損量的60%-70%。造成發動機冬季低溫啟動磨損的主要原因是：低溫啟動時發動機潤滑油粘度大，流動性差，機油泵不能將潤滑油及時壓送到各運動件摩擦表面，使氣缸壁、主軸承、連桿軸承等潤滑惡化;由于柴油霧化不良，部分柴油以液態進入氣缸，沖刷了氣缸壁上的潤滑油膜，稀釋了潤滑油降低了潤滑油性能;低溫下，曲軸與連桿軸承的合金、軸瓦與軸頸等膨脹系數不同，使配合間隙變小，而且間隙變得不均勻，使磨損增加。

（2）、在冬季冰雪低溫天氣條件下，容易導致架空輸電線路斷桿、掉線、電網設備設施受損，導致市電單路，甚至雙路供電中斷，此時，需要立即啟動柴油發電機組，在低溫條件下，如果柴油發電機組啟動失敗，將給空管供電保障帶來嚴重的影響。

4 改善柴油發電機組啟動困難的對策分析

（1）、安裝水套加熱器。水套加熱器是為柴油發電機冷卻水、機油專業預熱的裝置，使機體達到適合運行的溫度，是低溫工作環境下柴油發電機組必備的配套設備。通過電加熱將機體內的部分冷卻水進行加熱，通過熱水和冷水的密度差原理進行熱循環，進而將機組缸體、機構固件上的潤滑油預熱，達到暖機和改善潤滑條件的目的。油機工作環境溫度低于0℃時應開啟水套加熱器，將水溫加熱維持至30℃左右適宜。

（2）、合理選用柴油。在冬季低溫地區，應選用凝點低、流動性能好的優質柴油，柴油的選用原則是凝點比風險率為10%的最低氣溫低5℃左右為宜。例如某地區風險率為10%的最低氣溫為-5℃，就必須選用凝點不高于-10℃的柴油，即-10號柴油。比如：江淮地區使用的是-10號柴油，適宜在冬季使用。

（3）、合理選用機油。應根據柴油機的特點和本地區的氣候情況來選擇粘度合適的機油，冬季低溫地區宜使用低溫性能優秀的潤滑機油或專業防凍機油。此類機油黏度小，潤滑性能好，啟動阻力小，可以有效改善低溫條件下柴油機的啟動性能。比如，江淮地區使用的是粘度等級為SAE15W-40的多級機油，適宜在冬季使用。

（4）、合理選用電池。在冬季低溫地區，條件允許的情況下，宜選用低溫性能優秀的專用蓄電池組。若使用普通蓄電池組，應加強對蓄電池組的監測和維護，保證蓄電池在低溫條件下正常充電且具有足夠的大電流輸出，延長蓄電池組使用壽命。

（5）、增加維護頻次。冬季冰雪災害性低溫天氣期間，應增加柴油發電機組設備維護檢查頻次。提前更換柴油濾清器、機油濾清器、空氣濾清器等常用部件，更換機油和冷卻水防凍液。保持機組各部位清潔、干燥，電路接觸良好，確保油機工作在最佳狀態。

（6）、油機啟動測試。冬季冰雪低溫天氣期間，應增加專項柴油發電機組啟動測試，及時排查機組安全隱患，確保在雙路市電中斷的情況下，柴油發電機組可以及時啟動保障設備電源供應。

（7）、注意機房保溫。冬季注意關閉油機房門窗，條件允許的情況下，宜安裝電動百葉窗，有利于油機房的保溫隔熱。冰雪天氣期間應開展專項檢查和巡視，防止機房門窗屋面、電纜溝等滲水或結冰。

參考文獻：

[1]《安全風險通告（2018年第2期）》.民航安徽空管分局，2018.2

[2]成維道.《柴油機低溫起動的幾點體會》

[3]軍奇.《柴油發電機組實用技術》.機械工業出版社，2006.

（民航安徽空管分局）