[发明专利]一种双冷却系统的柴油发电机组

说明书

技术领域

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

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℃～90℃之内，不能形成沸腾传热过程。

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，ArgonneNationalLaboratory）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，DMFrance和WYu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

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。

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、直流电泵和温度传感器，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。

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；空冷器通过直流电泵、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PWM的输出信号，通过改变直流电泵的转速来调节空冷器冷却水的流速，控制热交换器的温度。

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。

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。

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。

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。

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。

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-直流电泵。

具体实施方式

下面结合附图对本发明实施方式作进一步说明：