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柴油机车低温起动失效分析及改进方法

文章出处:本站 人气:6261 发表时间:2023-03-15 16:47:14

柴油发电车电气接线简图

在柴油发电机组与不间断电源储能机组进行联用时,机组需要长时间处于冷备用状态,并需要保证在收到起动信号后立即转为运行,机组直流系统需要具备高可靠性,避免储能机组因电量放光导致停机而造成重要用户负荷停电。在机组起动失败的原因分析中,电池故障占绝大多数(>90%),而发动机本体故障、控制系统处于手动状态、控制系统故障等原因仅占10%以内。

传统的可靠性保障工作方式为通过每日试起动机组,并保持运行一段时间进行电池充电,但其缺点为会产生一定噪声并需要专人进行维护。在部分发电车型号中,通过配置一台增强型发电机快速起动模块来解决该问题。

快速起动模块其本质为一台AC-DC转换器,可以通过从储能机组输出侧吸收电能,并转换为24V直流电供给起动机使用。一般在起动时,会在数s内获得约32kVA的功率,并提供冷起动低压电流。由于模块的电源转换容量远大于电池,所以可在与储能机组联用时有效提升发动机一次性起动成功率。


柴油机车起动实验及失效原因分析



经分析,机组起动失效主要分为结构原因及设计原因:

1)结构原因主要在于,当大功率柴油发电机组在低温时,缸体机械间隙变小、机油粘稠度增大、柴油雾化效果差、电池放电能力下降,此时如起动,将需要相较于平时更大的起动功率。

2)设计原因主要在于,电池及起动线路布置不合理。该机型配备快速起动模块,现有起动线路需从机组电瓶经过开关引至尾部辅助仓,通过该模块后,绕至机组另一端前侧到达起动机。线路几乎绕机组一周,总铺设长度接近20m。

以线路截面面积为185mm2铜缆标准电阻值计算,当起动电流为1000A时,线路压降将超过2V,起动功率损失约为2kW,导致起动功率不足。同时,由于电瓶低温持续放电,也将导致电量迅速耗尽并对使用寿命产生影响。

3 起动失效改进方法

3.1 机械起动方式

当作业环境温度低于0℃时,可在部署工作前起用燃油水套加热器,如图3所示。

其工作原理:从机组燃油油箱抽取燃料后,在涡轮室进行燃烧,通过水泵将冷却液循环加热。加热器工作电源取自底盘直流系统,电功率约为0.6kW,热功率约为35kW,耗油量为3.85L/h。经实际测试,在冬季气温为-15℃时,经过2.5h加热,即可将柴油发电机组水套温度升至30℃以上,满足起动温度要求。

在车辆静态条件下,加热约4h后尝试起动底盘发动机,依旧具备足够起动电量。如长时间不关闭加热器,在检测到水温达到70℃时,将自动熄火停止加热,只进行冷却液循环,避免发生水温过高的问题。

在起动柴油发电机组前,需检查并将通向加热器的旁路管道进出阀关闭,以防止机组起动后冷却液循环压力较大,反流至加热器内部导致管路发生泄漏。此种起动方式耗时较长,难以在突发性供电保障场景下保证及时可靠发电。




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