冷却系统的主要功能是散热柴油发电机组部件,防止柴油发电机过热损坏。它是一个密集的循环系统,由水泵、水套、节温器、散热器、风扇、膨胀罐、冷却液温度传感器和水管组成。冷却系统还可以调节冷却强度,以满足柴油发电机不同工况的需要。其原理是利用离心泵高速旋转产生的压力,循环冷却水,通过散热器向外界散发热量,降低水温,进入下水箱,继续在水泵的作用下循环冷却内燃机的高温部件,从而反复循环到低温。
国内冷却系统的现状
目前,传统的冷却节温器、保温帘和冷却风扇仍然被用于国内冷却系统。节温器仍以石蜡和乙醚为反应介质,反应缓慢,截面损失大,失效率高。保温帘由人工控制,冷却风扇由发动机曲轴驱动,控制不协调,导致机械能损失。
发动机冷却系统主要由发动机冷却水套、散热器、冷却泵、节温器和冷却风扇组成。散热器是冷却系统中最重要的部分,其作用是通过流动的空气降低冷却系统中流过散热器的循环水温度,从而降低发动机受热部件的温度。现在散热器的制造材料有两种:铝和铜。由于铜具有良好的导热性能,并且结合一些材料(表面镀锌或将锌块附着在散热器表面),可以耐腐蚀,易于焊接。因此,中国大多数发电机组都使用这种铜芯。
20世纪70年代末开始开发和生产管道带式散热器,以取代管道片式散热器。但由于国内加工工艺水平的限制,管道带式散热器的生产仍然存在一定的困难。自国家采用新标准生产铜散热器以来,散热器的使用寿命明显降低,腐蚀严重,使得铜散热器失去了原有的耐腐蚀性,因此将铝散热器推向了人们的眼前。由于铝资源比铜资源丰富,密度小,导电性和导热性能优异,其表面容易形成氧化膜,因此具有良好的耐腐蚀性和较低的铝融化温度。
据相关资料显示,我国铝制散热器的研发比国外落后一段时间,目前的铝制散热器只应用于汽车和微型汽车的冷却系统。其生产工艺基本属于70年代的国际水平,采用圆铝管加百叶翅片经胀管工艺成型[3]。随着科学技术的进步和世界散热器生产工艺的进步,国内散热器的加工工艺也在不断进步。国内一些厂家已经可以生产质量稍微好一点的散热器,随之而来的工艺问题也摆在人们面前,不仅生产效率低,产品外观粗糙,废品率高,生产成本增加。1996年,一汽集团向美国一家发电机组企业进口的铝制散热器生产线已经达到国际水平。哈尔滨的一家企业也采用这种进口工艺生产铝散热器。铝材采用国产自制铝复锌板,采用国内首创的自制国际先进焊接技术,无腐蚀无污染环境,保证了焊接质量[4]。铝制散热器外观不氧化,符合产品的设计要求和使用标准,以及产品的性能指标,特别是焊接工艺达到与国际产品和国内先进水平。该公司具有起点高、性能高、技术高、成本低、国家化低的特点,因为设备和原材料都采用国产产品,投资少,成本低,工艺灵活,适用于我国发电机组工业生产规模小、品种规格多样的现状。这样不但促进了我国发电机组生产工业水平的提高,也拉近了我国发电机组生产工艺与国际发电机组生产工业的距离。
中国从“八五”期间开始试制扁圆管,经历了一个相当艰难的过程。最后,从设备、夹具到工艺过程,探索出一套成熟的扁圆管生产工艺,然后用开窗翅片高温钎焊制成高性能散热器,改变了产品的生产工艺和成型工艺,与一汽进口美国发电机组生产企业生产的产品属于同一类型。虽然中国生产的产品在质量和散热效果上与进口工艺相比还有差距,但国产产品和进口生产工艺生产的产品在竞争中还是有一定优势的。
我国发电机组行业起步较晚,因此与发电机组行业相关的行业相对滞后。自我设计和苏联在20世纪50年代引进的发动机在中国得到广泛应用。钢板风扇和钢板风扇是由圆钢板制成的支架和薄钢板叶片铆接而成。由于加工误差的积累和结构设计的不足,风扇效率低下,性能差,功耗大,噪音大,显然不能满足发电机组生产的节能无污染的要求。自20世纪70年代以来,国外发电机组生产企业生产的冷却风扇主要是由塑料风扇制成的,而我国的发电机仍然使用。
虽然风扇在冷却系统中不是最重要的,但是没有风扇冷却系统就会瘫痪。一个好的风扇和一个质量一般的散热器只能起到一般的散热效果,而一个好的散热器和一般的风扇只能起到一般的冷却效果。只有好的风扇和好的散热器配合,才能达到良好的冷却效果。目前国内轻卡车和公交车的风扇仍然采用传统的固定传动比控制方式。这种控制方式是通过V带将发动机曲轴固定在驱动风扇上。由于曲轴转速的变化,冷却风扇可以随着转速的变化而变化。