柴油機低溫預熱啟動裝置節能效益評價

袁得芳 師成燦 岳龍（中石油青海油田井下作業公司）

柴油機低溫預熱啟動裝置節能效益評價

袁得芳 師成燦 岳龍（中石油青海油田井下作業公司）

冬季野外氣溫低，柴油發動機啟動困難，強行啟動會對發動機造成傷害，降低使用壽命，同時油耗增加。使用柴油機低溫啟動裝置，可快速實現發動機熱啟動，延長使用壽命，在節油和燃油方面有很好的經濟效益。

柴油發動機 低溫啟動裝置 熱啟動 節能

引言

青海油田地處青藏高原柴達木盆地，平均海拔在 3000m 以 上 ， 野 外 冬 季 氣 溫 一 般 都 在-10 ℃ 至-20℃，在高原地區發動機輸出功率僅為標定功率的 65% ～75% ， 最 大 輸 出 扭 矩 不 到 額 定 扭 矩 的60%，千瓦時的油耗增加29%以上。大批野外修井作業設備的柴油機本身輸出功率不足，再經過幾年的使用，發動機性能大不如前，冬季發動機啟動困難，即使強行啟動，也會對柴油發動機造成很大的損害。

通常修井設備在野外作業期間，如果發動機停止工作超過 2h，再啟動是相當困難的。經常需要用兩組電瓶強行啟動，冷啟動狀態下對電瓶性能的要求增加，同時也增加了電瓶的負荷，電瓶線負荷過大，一般一年就要換掉一組電瓶。發動機在冷啟動的狀態下機油黏度大，流動性差，潤滑不良，使機件間的摩擦阻力增大，機械損失多，存在功率降低，使用壽命縮短，油耗增高，經濟性差等諸多不利因素。

另外，冬季車輛為了啟動方便和工作方便，車輛常常不關閉發動機，即使關閉發動機每次使用前需要跑溫至少1h才可以正常使用，油耗上升造成作業成本的大幅上升。

1 柴油機低溫預熱啟動裝置

柴油機低溫預熱啟動裝置（圖1）是柴油機的一個附加裝置，它有一套獨立的加熱系統，通過車載電瓶為熱動力源，燃燒車輛自身的燃油產生熱量，經由車輛冷卻液系統傳遞熱量對發動機進行預熱，使用加溫裝置后，解決了柴油機在低溫環境下因柴油機油凝結，機體本身溫度低而難啟動的問題，減少了柴油機啟動后怠速升溫的環節，解決了柴油發動機低溫時啟動難、升溫難、防磨損難的問題，節省燃油成本，延長了使用壽命，減少了尾氣排放。

圖1 柴油機低溫預熱啟動裝置

2 節能效益評價

柴油發動機加裝低溫啟動裝置后，在維護保養、節約燃油方面效果顯著，應用效果良好。

2.1電瓶使用周期延長，電瓶負荷降低

低溫啟動狀態下對電瓶的要求增加，同時也增加了電瓶的負荷，電瓶線負荷過大，一般一年就要換掉一組電瓶。安裝低溫啟動裝置后，一組電瓶可以使 用 近 2年 （正 常 使用充電 除 外）， 電瓶線 也 不用更換。現在修井設備普通電瓶 12V195mA單價是 1795 元 ， 一 組 兩 塊 總 價 3590 元 ， 年 節 省 費 用3590元。

2.2電路的維護費用降低

冷啟動狀態下經過多次打火后，電路的一些線路出現了不同程度的老化及發熱情況，更換電路板、電路線和電路保險都很尋常。裝配了低溫啟動裝置后，由于電瓶的負荷減小，電路的負荷也隨之大大減小，再也沒有出現線路過熱、電路板燒毀等現象。年節省費用約 320元。

2.3發動機的維護保養費用大幅降低

發動機是車輛的心臟，發動機在低溫啟動狀態下機油黏度大，流動性差，潤滑不良，使機件間（缸筒、活塞及活塞環）的摩擦阻力增大，機械損失多，功率降低，使用壽命縮短，經濟性差。

該裝置解決了低溫對發動機的影響，延長了發動機的使用壽命達 1000h左右，僅這一項每年就可節省維修費近23000元，而且發動機附屬配件的使用壽命也得以延長。

2.4節油效果顯著

車輛不使用該裝置，啟動發動機，水溫到達工作 狀 態 需 要 大 概 25min， 消 耗 燃 油 3.2L 左 右 ； 使 用該 裝 置 ，水 溫 達 到 工 作 狀 態 需要 13min 左 右 ，需 要燃 油 0.5L 左 右 ，節油 效 果 達 84%。

以每 天啟動兩次，一 個冬季 150天計算，節 省燃 油 810L ， 以 -20#柴 油 單 價 7.34 元/L 計 算 ， 一 個冬 季 可 節約成本 5945.4 元。

冬季車輛為了啟動方便，車輛常常不關閉發動機，以每天 3h跑溫計算，1h消耗燃油6L，每 天消耗18L，一個冬季消耗2700L，合成本19818元。

2.5節約費用

使用低溫啟動裝置后，柴油發動機年節約費用匯總見表1。

表1 柴油發動機低溫啟動裝置年節約費用統計

柴 油 發動 機 低 溫 啟 動 裝置 單 價 為 38000元 （參考價格），單臺當年即可收回成本。使用壽命 3～5年， 以 4年計 算 節 約 費 用 210693.6 元 ， 因 此 去 除 裝置成 本 總 計 4 年 節 約 費用 172693.6 元。

目 前 青 海 油 田 井 下 作 業 公 司 安 裝 該 設 備 30臺，以該設備4年使用周期計算，總計節約費用約518萬元。

單 臺 設 備 年 節 約 燃 料 費 用 25763.4 元 ，4 年 使用 周 期 節 約 燃 料 費 用 65053.6 元 ， 則 30 臺 4 年 總 計節約燃料費用約195萬元。

3 結語

柴油發動機安裝低溫預熱啟動裝置后試驗統計，單臺每天啟動該系統2次，節油效果達到85%，經濟節油達 2萬余元，效果非常明顯。由于發動機內各部件在最佳溫度下工作，進而大大減小了各部件之間的磨損，車輛保持在最佳狀態下工作，大幅減少了維修次數和時間；同時降低了啟動電流和啟動阻力，大幅提高電瓶和啟動機的使用壽命。從車輛的整體使用核算，加裝該系統后單臺車輛節約費用超過10萬元。

10.3969/j.issn.2095-1493.2013.012.009

2012-12-15）

袁得芳，2009年畢業于江蘇工業學院（石油工程技術專業），從事井下作業工藝工具研發工作，E-mail：yuandfqh@petrochina.com.cn，地址：青海省海西州茫崖井下作業公司研發中心，816400。