一种双冷却系统的柴油发电机组的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种双冷却系统的柴油发电机组，具体的说是涉及一种热交换器和空冷器组合结构的柴油发电机组，属于柴油发电机组冷却系统技术领域。
【背景技术】
[0002]现代冷却系统要综合考虑下面的因素:发动机内部的摩擦损失，冷却系统消耗的功率，燃烧边界条件如燃烧室温度，充量密度、充量温度。专利201310103033.4《一种天然气发电机组全自动控制系统》，其冷却系统采用高低温循环分开的方式，高温循环冷却气缸、机体、气缸盖等高温部件，低温循环冷却增压后的燃气、空气以及油冷器，但单一的冷却系统兼顾低速大负荷工况，动态操纵性差，无法适应动态负荷工况调节，难以获得与广泛工况的良好协同，给燃烧、排放和油耗都造成较大的影响。通常，冷却系统在柴油机工作时，冷却水的温度只能保持在75°C?90°C之内，不能形成沸腾传热过程。
[0003]沸腾传热机制的高换热能力有利于强化冷却水腔内的换热强度。近几年，美国阿根国家实验室(ANL，Argonne Nat1nal Laboratory)也注意到发动机沸腾冷却技术的发展，其中一项2006年至2012年的研究计划正在实施，D M France和W Yu领导课题组进行了深入的核沸腾发动机冷却高效技术的研究工作。高温冷却毫无疑问能大大地降低冷却水和机油的散热量，减少柴油机的热损失，提高其经济性。
【发明内容】
[0004]为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种双冷却系统的柴油发电机组，既提高了柴油机的经济性和动力性，又能解决了 NOx排放的问题，达到节能和排放的诸多效果。
[0005]本发明所采用的技术方案是:一种双冷却系统的柴油发电机组，包括有:柴油发电机组、双冷却系统、直流电栗和温度传感器，双冷却系统通过MATLAB/Simulink在燃烧热氛围边界条件下进行仿真，按照柴油机发电机组的经济性建立热分析模型，得到柴油机发出最大功率时燃油消耗最经济、机件磨损也最小的整个系统的仿真结构图，确保双冷却系统在柴油机工作时保持沸腾传热的过程，通过强化冷却水腔内的换热强度，利用沸腾传热机制以调节柴油发电机组动态负荷工况，在柴油机发出最大功率时燃油消耗最经济、机件磨损也最小。
[0006]柴油发电机组的冷却系统由热交换器和空冷器分别构成两个不同循环的双闭路冷却系统，热交换器冷却涡轮增压器和发动机缸套水，构成所述的柴油发电机组第一循环冷却系统；空冷器通过直流电栗、管道与热交换器相连接，冷却热交换器，构成柴油发电机组第二循环冷却系统；温度感应器安装在热交换器上，将热交换器的温度反馈给PID温度控制器，控制器采用Smith补偿控制PffM的输出信号，通过改变直流电栗的转速来调节空冷器冷却水的流速，控制热交换器的温度。
[0007]热交换器冷却缸套水和涡轮增压器，设置有中冷器和板翅式换热器，冷却水经过其上部的中冷器冷却涡轮增压的高温空气，流向下部，继续冷却板翅式换热器内的缸套水。本发明相比冷却系统采用高低温循环分开的方式，既保障了增压后的燃气、空气以及油冷器可以得到有效的冷却，又保持了气缸、机体、气缸盖等高温部件合适的冷却温度。在低负荷边界时，柴油机不至于失火；当热负荷过高时，板翅式换热器具有高导热性，形成沸腾传热机制，达到很高的效率，防止燃烧过程粗暴，降低爆震发生。
[0008]柴油机启动时，关闭空冷器管道上的阀门，空冷器不与热交换器进行热交换，热交换器保存较多的热量，柴油机吸热量大于散热量，柴油机迅速升温；柴油机正常运行状态，如柴油机过热，打开阀门，空冷器冷却热交换器，柴油机散热量大于吸热量，热交换器温度下降，柴油机温度保持在正常范围。
[0009]空冷器选用蒸馏水作为冷却水，使用蒸馏水提高了设备及元件寿命，减少维修费用。
[0010]本发明的有益效果是精确的控制冷却系统散热量，使柴油机处于最佳冷却状态下运行，有助于减少冷却系统功率消耗，改善柴油机动力性、经济性、可靠性，降低排放。
[0011]【附图说明】:
图1为本发明的工作原理图；
图2为本发明的热交换器图；
图3为本发明的工作逻辑图。
[0012]附图标号说明:
1-柴油发电机组2-热交换器3-空冷器
4-中冷器5-板翅式换热器 6-直流电栗。
【具体实施方式】
[0013]下面结合附图对本发明实施方式作进一步说明:
如图1?3所示，一种双冷却系统的柴油发电机组，包括柴油发电机组(1)、双冷却系统、直流电栗(6)和温度传感器，所述的双冷却系统是由热交换器(2)和空冷器(3)分别构成所述的柴油发电机组(I)的第一循环冷却系统和第二循环冷却系统组成，所述的热交换器(2)设有第一循环冷却系统的装配端口和第二循环冷却系统的装配端口，所述的第一循环冷却系统由第二循环冷却系统通过热交换器(2 )进行热交换冷却，在柴油机工作时保持沸腾传热的过程，柴油机可发出最大功率，燃油消耗最经济，机件磨损也最小。
[0014]热交换器(2)冷却缸套水和涡轮增压器，设置有中冷器(4)和板翅式换热器(5)，冷却水经过其上部的中冷器(4)冷却涡轮增压的高温空气，流向下部，继续冷却板翅式换热器(5)内的缸套水。中冷器(4)采用板式换热器的结构，由板片对组成，每两张板片用激光焊焊接成板片对。相邻板片间形成网状触点并互相支撑，板片的刚度得到明显增强。板片对的腔内为一种介质的通道；板片对与板片对之间采用耐蚀、耐高温、耐高压的密封垫片密封，组成另一种介质通道；两种介质在相邻的通道内均匀地逆向流动，从而完成充分的热交换过程。板翅式换热器(5)的整体翅片经套胀或锡、钎焊固定于管束上而形成管翅式换热器芯子，采用性能更优的波纹翅片，集流管连接以构成管内流道。
[0015]第一循环冷却系统包括发动机缸套水循环管路和涡轮冷却循环管路，分别与所述的热交换器(2)上的第一循环冷却系统的装配端口各自形成一独立循环，可以对发动机缸套水和涡轮冷却。当发电机组投入运行时，发动机内部的冷却水被加热，与此同时，直流电栗(6)自动启动，带动第二循环冷却系统的冷却水循环，通过其中的热交换器(2)内的冷却水通过冷却芯换热，两者互不连通，冷却芯的换热作用冷却第一循环冷却系统冷却水，把余热带出热交换器(2)抽送到空冷器(3)进行冷热。
[0016]所述的第二循环冷却系统，其包括该系统管路，具有止回阀、减压阀、直流电栗(6)、水管、软管、球阀和空冷器(3);第二循环冷却系统采用空冷器(3)冷却，通过水管与热交换器(2)的装配端口连接，通过软管与球阀连接，球阀与空冷器(3)的入水口连接，所述的空冷器(3)的出水口通过软管与球阀连接，球阀通过水管与直流电栗(6)连接，直流电栗
(6)连接着减压阀和止回阀，最后通过水管与热交换器(2)的第二系统管路的装配端口连接形成一独立循环。
[0017]第二循环冷却系统冷却水的流动是靠直流电栗(6)驱动的，没有设置直流电栗
(6)，整个循环将无法完成，采用一用一备。第二循环冷却系统可根据不同场合选择闭式控制或开式控制。
[0018]根据以下公式确定空冷器(3)散热量，设定直流电栗(6)的转速。空冷器(3)在PffM信号的控制下，通过改变直流电栗(6 )的转速来调节空冷器(3 )冷却水的流速，控制热交换器(2)的温度。
[0019]设计要求水箱散热量:Φ散= (1+15%) *Φ (Kcal/h)
水箱水侧阻力:冷却水流量在200L/min时，小于40Kpa 冷却水散热量 Φ = 25% *P*q*Hu (Kcal/h)
其中:P为额定功率(Kw)，q为油耗率(g/Kw.h)，Hu为燃料低热值，柴油取10.2Kcal/g 冷却水循环流量 qv,w= Φ/(1000*1*8) ( L/min)
冷却空气体积流量 qv,a= Φ/ (1.2*0.2393*30) (m3/s)
热交换器(2)对第二循环冷却系统冷却水的流量根据不同的机组而设定，其流量需比规定流量增加30%，效果更好。
【主权项】
1.一种双冷却系统的柴油发电机组，包括有:柴油发电机组、双冷却系统、直流电栗和温度传感器，其特征在于:所述的双冷却系统由热交换器和空冷器分别构成所述的柴油发电机组的两个不同循环回路的双闭路冷却系统。2.根据权利要求1所述的双冷却系统的柴油发电机组，其特征在于: 所述的热交换器构成所述的柴油发电机组第一循环冷却系统，冷却涡轮增压器和发动机缸套水； 所述的空冷器通过所述的直流电栗、管道与所述的热交换器连接，构成所述的柴油发电机组第二循环冷却系统，冷却所述的热交换器； 所述的温度感应器安装在所述的热交换器上，将所述的热交换器的温度反馈给PID温度控制器，控制器控制PWM的输出信号，通过改变直流电栗的转速来调节所述的空冷器冷却水的流速，控制所述的热交换器的温度。3.根据权利要求2所述的双冷却系统的柴油发电机组，其特征在于:所述的热交换器冷却缸套水和涡轮增压器，设置有中冷器和板翅式换热器，冷却水经过其上部的中冷器冷却涡轮增压的高温空气，流向下部，继续冷却板翅式换热器内的缸套水。4.根据权利要求2所述的双冷却系统的柴油发电机组，其特征在于:所述的空冷器选用蒸馏水作为冷却水。
【专利摘要】本发明公开了一种双冷却系统的柴油发电机组，主要由柴油发电机组、直流电泵、双冷却系统和温度传感器组成，由热交换器和空冷器构成所述的柴油发电机组的两个不同循环回路的双闭路冷却系统，采用沸腾传热机制的超冷技术，实现精准冷却，推动流动沸腾相变传热技术走向发动机冷却系统应用。
【IPC分类】F01P9/00
【公开号】CN105587396
【申请号】CN201410839312
【发明人】陈启峰, 徐文捷, 廖海涛, 唐雁明
【申请人】广东西电动力科技股份有限公司
【公开日】2016年5月18日
【申请日】2014年12月30日