一种柴油发电机水套加热系统改造实例

2019-06-22梁光发黄剑峰王利华唐庭

视听 2019年5期

梁光发黄剑峰王利华唐庭

（广西广播电视技术中心桂林分中心）

一、引言

通常情况下，广播电视高山发射台站用电设备需要的电力都是由市电提供，但是当市电断电时，就需要诸如UPS（不间断电源系统）或者是柴油发电机组这类备用电源提供所需要的电力供用电设备使用。柴油发电机组作为供电网的备用电源，因为其稳定性和易操作性而在各行业有着广泛的应用[1-4]。随着信息技术的发展，对柴油发电机组性能的要求逐渐提高，尤其是对起动性能。广西广播电视技术中心桂林分中心兴安转播台、全州转播台以及灌阳转播台三个台站在2018年均安装了雅正公司的柴油发电机组，该柴油发电机组出厂时并没有配备水套加热系统，后来厂家自己配备上去，但是在后来的使用过程中发现，由于控制水套加热系统与其内部的温控开关协同工作时温度过高时才能断开水套加热系统电源，这一方面浪费电能，另一方面对广播电视节目的安全播出工作存在巨大隐患。

二、水套加热系统的作用

柴油发电机组作为市电和UPS的后备电源，特别是相对广播电视高山发射台站而言，需要保障其随时都能应急启动。我们知道，柴油机通过把柴油喷入汽缸，使雾状柴油与汽缸中的被压缩空气混合形成高温、高压可燃混合气，自行燃烧并对外做功。当柴油发电机组长期应用于低温环境中，特别是当其使用环境低于4℃时，柴油发电机组燃烧室的温度降低，柴油机运转部位之间配合间隙发生变化，从而使启动阻力矩变大；同时，发动机组的润滑油及冷却水很有可能会凝结成固态，从而失去润滑或冷却的作用，这时，如果在发电机组冷机状态下强行起动会加剧缸套活塞等关键部件的磨损，甚至最终导致发动机组的损坏[2]，所以良好的起动性能要求机体保持在一定温度范围内以便于发动机组快速起动。

水套加热系统则是为柴油发动机组冷却水、润滑油专业预热的一种装置，在工作环境可能低于4℃时，水套加热系统是柴油发动机启动设备时必备的配套装置，它可使机体冷却系统温度达到并保持在要求的范围内（25℃－50℃），由于润滑油受到热传递而间接加热，发动机组也保持一定温度，冬天防止柴油发电机组冻裂，从而使柴油机组时刻处于热备用状态，不管严冬腊月，柴油机在严寒低温状态下也能够快速、稳定、可靠地应急启动，并在最短时间内加载到全负荷，机组的机械磨损降低，输出功率稳定[1-6]。

三、原装水套加热系统供电线路分析

厂家原来安装的柴油发电机组水套加热系统工作原理图如图1所示，厂家直接通过一个JK（6A）继电器控制水套加热系统的火线，由于水套加热系统工作电压为正常的220V市电，其额定工作功率为1.5KW，这样一来，其工作电流就达到6.82A左右，而该继电器本身设计的过流电流为6A，在水套加热系统正常启动加热工作时容易造成发热的现象，久而久之，则会对继电器本身、底座以及周围的元器件造成烧伤损坏，JK（6A）继电器以及烧伤底座的实物图如图2所示。

图1 原装水套加热系统工作原理图

图2 继电器以及烧伤底座的实物图

四、水套加热系统改造方案及实施过程

在水套加热系统供电线路的JK继电器中间串接入一个温度控制器和一个JK1固态继电器，温度控制器的温度传感器接到金属水管壁上，以此实时采集水温，然后通过温度控制器感应环境温度的变化，进而精确地控制水套加热系统供电线路的导通与断开。如图2改造之后的水套加热系统工作原理图所示，经过技术改造后，柴油发电机组水套加热系统的功能就能根据水套加热系统内部水温的变化自动接通和断开加热器供电线路。即在水套加热系统内部水温低于温度控制器的设定温度时开启加热功能，加热器处于自动工作状态；反之，当水套加热系统内部水温高于设定温度时，加热功能关闭。合理科学地在恰当的温度开启或关闭加热功能，精准有效地实现节能降耗。

图3 改造之后的水套加热系统工作原理图

按照图3将一个温度控制器和一个JK1固态继电器串联接入到水套加热系统供电线路，通电后，调节温度控制器按键设定实际需要温度（假设为25 ℃），温控器就自动投入运行：当水套加热系统内部水温低于温度控制器的设定温度25 ℃时，温度控制器内部继电器吸合，加热供电线路接通，水套加热器得电工作，保证柴油发电机组时刻处于热机备份状态；当水套加热系统内部水温高于温度控制器的设定温度50℃时，继电器断开，加热供电线路断开，水套加热器失电停止工作，精确管控，节能降耗。另外，温度控制器通过设置其内部线路开启断开的温度阈值（设置为水温低于25度开启，高于50度断开）来控制JK1继电器（20A）的吸合线圈，以此控制水套加热器的供电，水套加热器的供电通过JKI的常开触点供电，该触点供电直接从空开接过来，这样就避免了JK继电器的触点只用来控制JK1的吸合线圈，就不会造成负载过大的现象。

五、改造效果

通过对柴油发电机组水套加热系统供电线路的改造，油机始终处于良好的暖机待运行状态，有效精准地控制水套加热系统的水温温度，远程监控客户端监测发现柴油发电机组的水温能够很好地控制在25度到50度之间，延长了加热器设备以及冷却水管路的使用寿命，减少了油机维护工作量，杜绝了水套加热系统在高温度环境下无效运行情况的发生，节约了电能。