一種柴油發電機水套加熱系統改造實例

梁光發 黃劍峰 王利華 唐庭

（廣西廣播電視技術中心桂林分中心）

一、引言

通常情況下，廣播電視高山發射臺站用電設備需要的電力都是由市電提供，但是當市電斷電時，就需要諸如UPS（不間斷電源系統）或者是柴油發電機組這類備用電源提供所需要的電力供用電設備使用。柴油發電機組作為供電網的備用電源，因為其穩定性和易操作性而在各行業有著廣泛的應用[1-4]。隨著信息技術的發展，對柴油發電機組性能的要求逐漸提高，尤其是對起動性能。廣西廣播電視技術中心桂林分中心興安轉播臺、全州轉播臺以及灌陽轉播臺三個臺站在2018年均安裝了雅正公司的柴油發電機組，該柴油發電機組出廠時并沒有配備水套加熱系統，后來廠家自己配備上去，但是在后來的使用過程中發現，由于控制水套加熱系統與其內部的溫控開關協同工作時溫度過高時才能斷開水套加熱系統電源，這一方面浪費電能，另一方面對廣播電視節目的安全播出工作存在巨大隱患。

二、水套加熱系統的作用

柴油發電機組作為市電和UPS的后備電源，特別是相對廣播電視高山發射臺站而言，需要保障其隨時都能應急啟動。我們知道，柴油機通過把柴油噴入汽缸，使霧狀柴油與汽缸中的被壓縮空氣混合形成高溫、高壓可燃混合氣，自行燃燒并對外做功。當柴油發電機組長期應用于低溫環境中，特別是當其使用環境低于4℃時，柴油發電機組燃燒室的溫度降低，柴油機運轉部位之間配合間隙發生變化，從而使啟動阻力矩變大；同時，發動機組的潤滑油及冷卻水很有可能會凝結成固態，從而失去潤滑或冷卻的作用，這時，如果在發電機組冷機狀態下強行起動會加劇缸套活塞等關鍵部件的磨損，甚至最終導致發動機組的損壞[2]，所以良好的起動性能要求機體保持在一定溫度范圍內以便于發動機組快速起動。

水套加熱系統則是為柴油發動機組冷卻水、潤滑油專業預熱的一種裝置，在工作環境可能低于4℃時，水套加熱系統是柴油發動機啟動設備時必備的配套裝置，它可使機體冷卻系統溫度達到并保持在要求的范圍內（25℃－50℃），由于潤滑油受到熱傳遞而間接加熱，發動機組也保持一定溫度，冬天防止柴油發電機組凍裂，從而使柴油機組時刻處于熱備用狀態，不管嚴冬臘月，柴油機在嚴寒低溫狀態下也能夠快速、穩定、可靠地應急啟動，并在最短時間內加載到全負荷，機組的機械磨損降低，輸出功率穩定[1-6]。

三、原裝水套加熱系統供電線路分析

廠家原來安裝的柴油發電機組水套加熱系統工作原理圖如圖1所示，廠家直接通過一個JK（6A）繼電器控制水套加熱系統的火線，由于水套加熱系統工作電壓為正常的220V市電，其額定工作功率為1.5KW，這樣一來，其工作電流就達到6.82A左右，而該繼電器本身設計的過流電流為6A，在水套加熱系統正常啟動加熱工作時容易造成發熱的現象，久而久之，則會對繼電器本身、底座以及周圍的元器件造成燒傷損壞，JK（6A）繼電器以及燒傷底座的實物圖如圖2所示。

圖1 原裝水套加熱系統工作原理圖

圖2 繼電器以及燒傷底座的實物圖

四、水套加熱系統改造方案及實施過程

在水套加熱系統供電線路的JK繼電器中間串接入一個溫度控制器和一個JK1固態繼電器，溫度控制器的溫度傳感器接到金屬水管壁上，以此實時采集水溫，然后通過溫度控制器感應環境溫度的變化，進而精確地控制水套加熱系統供電線路的導通與斷開。如圖2改造之后的水套加熱系統工作原理圖所示，經過技術改造后，柴油發電機組水套加熱系統的功能就能根據水套加熱系統內部水溫的變化自動接通和斷開加熱器供電線路。即在水套加熱系統內部水溫低于溫度控制器的設定溫度時開啟加熱功能，加熱器處于自動工作狀態；反之，當水套加熱系統內部水溫高于設定溫度時，加熱功能關閉。合理科學地在恰當的溫度開啟或關閉加熱功能，精準有效地實現節能降耗。

圖3 改造之后的水套加熱系統工作原理圖

按照圖3將一個溫度控制器和一個JK1固態繼電器串聯接入到水套加熱系統供電線路，通電后，調節溫度控制器按鍵設定實際需要溫度（假設為25 ℃），溫控器就自動投入運行：當水套加熱系統內部水溫低于溫度控制器的設定溫度25 ℃時，溫度控制器內部繼電器吸合，加熱供電線路接通，水套加熱器得電工作，保證柴油發電機組時刻處于熱機備份狀態；當水套加熱系統內部水溫高于溫度控制器的設定溫度50℃時，繼電器斷開，加熱供電線路斷開，水套加熱器失電停止工作，精確管控，節能降耗。另外，溫度控制器通過設置其內部線路開啟斷開的溫度閾值（設置為水溫低于25度開啟，高于50度斷開）來控制JK1繼電器（20A）的吸合線圈，以此控制水套加熱器的供電，水套加熱器的供電通過JKI的常開觸點供電，該觸點供電直接從空開接過來，這樣就避免了JK繼電器的觸點只用來控制JK1的吸合線圈，就不會造成負載過大的現象。

五、改造效果

通過對柴油發電機組水套加熱系統供電線路的改造，油機始終處于良好的暖機待運行狀態，有效精準地控制水套加熱系統的水溫溫度，遠程監控客戶端監測發現柴油發電機組的水溫能夠很好地控制在25度到50度之間，延長了加熱器設備以及冷卻水管路的使用壽命，減少了油機維護工作量，杜絕了水套加熱系統在高溫度環境下無效運行情況的發生，節約了電能。

六、小結

桂林分中心興安轉播臺、全州轉播臺以及灌陽轉播臺三個臺站在2018年底均完成了新安裝的52KW柴油發電機組水套加熱系統的改造，改造之后的水套加熱系統已安全運行3個多月，很好的解決了油機水溫過高的問題，目前整個柴油發電機組運行穩定、可靠，對廣播電視節目的安全播出起到了重要保障的作用。