大功率柴油機高原試驗保障探討

王喜飛 張寧 時磊

摘要：隨著我國對大功率用高原用柴油機組的需求日益增長，對大功率柴油機的設計從沒有間斷，而對大功率柴油機試驗由于試驗條件的限制，必須到野外條件進行試驗。本文從影響大功率試驗的技術保障和人員保障兩方面進行探討。

Abstract： With the increasing demand for large-power plateau diesel gen-sets in China.The design of large power diesel engine has never been interrupted， but the test of large power diesel engine is limited by the test conditions，it must be tested in field conditions.This paper discusses the technical support and personnel support which influence the high power test.

關鍵詞：大功率柴油機;保障;試驗場地;低溫;高原

Key words： high-power diesel engine;guarantees;test site;low temperature;plateaus

中圖分類號：U464.172? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2021）16-0020-02

0? 引言

我國幅員遼闊，整個陸地板塊東低西高，陸地面積海拔1000米以上約占58%，隨著我國電力、電信、移動、網通的加大建設與投入需要，對大功率用高原用柴油機組的需求日益增長，因而對發電機組進行高原性適應性設計并對發電機組的設計需要進行試驗驗證。目前國內針對小功率用高原發電機組用柴油機的試驗多數通過模擬高原環境試驗室進行，目前已知的環境模擬實驗室的試驗能力最大只能做到800kW，針對1000kW以上大功率柴油機器由于試驗場地條件的限制，并未有專門的試驗室進行試驗，為驗證大功率高原柴油機組用柴油機，必須到野外環境中進行試驗。

由于高原野外環境的惡劣，大功率柴油機試驗前，需要考慮影響試驗進行的環境條件因素，采取一定的措施，來保障試驗順利進行。高原環境條件[1-3]如表1所示。

從表1可以看出，在高原環境條件，隨著海拔高度越高，大氣壓力、空氣密度、空氣含氧量、水沸點等呈現下降趨勢。

本文從影響試驗進行的因素和保障兩個方面進行討論。

1? 影響試驗主要因素[4-5]

1.1 試驗場地

由于高原環境條件下，并沒有大功率柴油機試驗室對柴油機進行性能試驗，因此在露天的野外進行試驗，因此需選擇滿足試驗條件合適的場地。試驗場地的選擇需要考慮附近有無人員居住，是否具備柴油機運行的油水電等基礎設施，需要考慮雨雪、風沙等環境以及是否具備起吊和運輸等因素。一般試驗場地比較空曠，如圖1所示。

1.2 低溫

隨著環境溫度的降低，有以下幾個方面影響柴油機的運行：①柴油機機油粘度增加，流動性變差，從而柴油機啟動阻力矩增大;②氣缸內壓縮空氣溫度達不到點燃溫度，且氣缸內壓縮空氣的壓力也明顯低于正常啟動時所要求的壓力;③隨著溫度的降低，蓄電池輸出能力降低，但是啟動柴油機時蓄電池的放電電流很大，從而使蓄電池的端電壓及容量下降很快，導致起動電機無力拖動柴油機旋轉或不能達到最低啟動轉速，使柴油機難以著火運轉;④冷卻水隨著溫度的降低會導致結冰，無法正常流動，影響柴油機的散熱;⑤燃油霧化不良。氣溫低時，柴油的黏度增加，造成燃油霧化不良，噴入燃燒室的柴油不能很好地與空氣混合，不能充分燃燒，而以白煙的形式排出機外。

1.3 低大氣壓、低空氣密度

隨著大氣壓力的降低，有以下幾個方面影響柴油機的運行：①柴油機冷卻水的沸點降低，最后柴油機的開展時柴油機的到滿負荷運行，柴油機冷卻水系統容易產生“開鍋”現象，從而導致冷卻系統的散熱，使柴油機的散熱器效果變差。②由于低氣壓、低空氣密度的產生，試驗人員可能會伴隨高原反應的產生，從而導致人員無法操作試驗設備。③柴油機空氣稀薄，無法充分與燃油進行充分混合燃燒，會出現冒黑煙。

1.4 試驗人員

多數試驗人員由于長期生活在平原地區，因此到高原上面的容易出現高原反應，如會出現缺氧胸悶氣短、食欲不振、腹漲、腹瀉或便秘、上腹疼痛，并且人員的血壓和脈搏會比平原地區高，會出現大腦缺氧，出現情緒緊張、易激動、繼而出現頭痛、頭暈失眠、健忘等癥狀。因而試驗人員的選擇也是非常重要的，患有心臟病、血液病和腦血管病的;患有各類的呼吸系統疾病的;曾有過高原病癥的，如高原水腫、高原腦水腫、高原心臟病等;患有嚴重感冒、發燒或者呼吸道感染的;如多具有上述癥狀的是不可以去高原的。

總而言之，為保障試驗的進行，試驗人員的健康也是影響試驗進展的關鍵因素。

2? 保障

2.1 技術保障

2.1.1 試驗臺架

由于適合大功率柴油機的試驗場地附件，一般附件無人員居住，并且不具備柴油機運行的油水電等基礎設施，因此需要將建造試驗臺架，需考慮試驗并未長久進行，建造大功率柴油機用水利測功器的試驗臺架系統，成本高，因此建造可移動簡易試驗臺架，是最優辦法。簡易試驗臺位設計從如下幾個方面考慮：

①大功率柴油機必須成套為發電機組，并用干式負載消耗所產生的電力。

②大功率柴油機用冷卻需用電動散熱器進行冷卻，冷卻系統設計需要防止低氣壓下“開鍋現象”產生。

③由于大功率柴油機的試驗需要用電，必須考慮所有用電設備負荷，準備一臺滿足負荷使用發電機組為電設備提供電力。

④大功率柴油機用起動用蓄電池需選擇耐低溫蓄電池，防止起動用電不足。

⑤油箱的容量設計需要考慮柴油機的燃油消耗量，容量必須保證試驗的正常進行。

⑥由于試驗人員在高原中無法進行重體力勞動，所有設備之間連接簡單容易。

綜上所述，試驗臺架是一個考慮油水電的等設備的綜合裝置，是保障試驗進行的必要條件。簡單的試驗系統的連接示意圖如圖2所示。

2.1.2 試驗設備的運輸

由于適合大功率柴油機的試驗場地附近，一般不具備移動式大重量的起吊設備，因此所有參試設備需要在車輛中進行，因而運輸車輛的選擇比較重要。車輛的選擇或者改造需要從如下幾個方面考慮：

①從工廠到試驗場地的運輸路途中的超重、超寬限制等因素。

②柴油機運行過程的振動較大，需要考慮柴車輛底盤的承受能力。

③需要考慮試驗場地的下雨和下雪天氣，在運輸車輛中進行防止雨雪設計。

2.1.3 燃油、冷卻水、機油

試驗場地的環境溫度，影響柴油機用燃油、冷卻液、機油的選用，因此在考慮試驗時的環境溫度，通過選擇適合環境溫度的燃油、冷卻液、機油，來滿足柴油機的正常運行。

2.2 人員保障

由于試驗場地多數在附近并無人居住，為防止有人員在出現高原反應，影響試驗的進行，必須從試驗人員準備和物資保障兩方面進行考慮。

試驗人員的準備：

①出發前需要禁止喝酒和參加必要的體育鍛煉。

②出發前使用一些預防高原反應藥物。

③初到高原時，防止感冒和重體力勞動。

④在高原時，多吃蔬菜和水果、多喝水。

⑤需準備后備試驗人員。

由于試驗人員對試驗地區不熟悉，為保證人員的吃飯和睡覺以及人員安全問題，必需尋找當地人員做為后勤保證。

3? 結論

針對高原用大功率柴油機，不僅需要考慮高原環境對柴油機柴油機的影響，進行柴油機高原適用性設計，還需要考慮大功率柴油機試驗驗證時高原環境條件。

大功率柴油機高原試驗驗證時一般從低氣壓、低溫、低含氧量、試驗場地、車輛運輸等對試驗人員及對參試設備的方面考慮，通過技術保障和人員保障兩個方面來確保高原試驗的順利進行。

參考文獻：

[1]GB/T 20969.4，高原試驗環境導則-內燃機動力機械[S].

[2]GB/T 21426-2008，特殊環境條件? 高原對內燃機電站的要求[S].

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[5]季維生.淺析高原環境中柴油機的低溫啟動柜與功率補償[S].西部探索工程，2006增刊：329-330.