柴油發電機組無法預熱問題分析及故障處理

李宇飛

（國家電投內蒙古巴音新能源有限公司，內蒙古 阿拉善左旗 750300）

預熱問題是柴油發電機組的一種常見問題，對機組冷卻水預熱工藝、加熱器控制模式以及電動泵缺相運行情況進行全面分析，發現導致柴油廢電機組無法預熱的主要原因為在預熱時電動泵電機長期缺相運行，致使電機繞組過熱，電機受損，熱繼電器動作，加熱器未得到標準溫度便停止工作，因此柴油發電機組出現無法預熱的情況[1]。對電動泵進行換新后，再對機組進行預熱、啟動處理，展開相關性能試驗，試驗結果能夠滿足使用要求。下面對柴油發電機組的無法預熱典型問題和相關處理措施展開分析。

1 無法預熱對柴油發電機組的不良影響

1.1 混合氣體著火點下降

如果處于低溫環境下無法預熱，因為環境因素以及設備機體溫度較低，致使進入缸體內的霧化柴油與空氣溫度較低，產生的混合氣體著火點下滑嚴重，因此導致柴油發電機組的啟動性能下降。

1.2 燃料泄漏量的增加

如果存在無法預熱的問題，那么柴油機的啟動速度遠遠低于常規的校準速度，活塞環與其缸套之間并未產生密封油膜，導致柴油機活塞環節流效果不佳，霧化柴油機空氣在差壓的影響下進入活塞及缸套間的間隙體積，經過活塞環縫進入到曲軸箱[2]。

1.3 啟動力矩增加

受到低溫因素的影響，潤滑劑黏度增加，流動性不佳，油泵無法向每個運動組件注入潤滑油，曲軸轉動阻力升高，導致發動機啟動不暢。

1.4 蓄電池性能不佳

鉛酸電池發電性能受電解質影響明顯。受到無法預熱的影響，電解液黏度提升，滲透性不佳，導致電池容量及終端電壓下降，導致引擎啟動速度下降，無法達到最低的啟動速度，柴油引擎無法啟動。

2 問題分析

為了能夠有效確保工藝系統中安全設備用電的穩定性和安全性，該實驗堆設置了兩套應急柴油發電機組，其功率均為1000kW。該試驗使用柴油發電機組的型號為MH1000，可當作低壓應急交流電源，為其設置380V應急配電系統進行供電。因此兩套柴油發電機組均需要符合380V應急配電系統用電需求。柴油發電機組的燃油系統、空氣啟動系統與安全因素息息相關，該設備的安全級別為SC-3級，其中電氣設備的級別為1E。如果廠外電源異常流失，或者接到保護系統啟動的指令，則需要啟動應急柴油發電機組，在相應的時間內便可恢復供電，以防發生不良泄漏情況。在實際運行的過程中，兩套柴油發電機組均在預熱備用狀態下，其中柴油發電機組的預潤滑和預熱狀態能夠保證柴油發電機組處于暖機的狀態。具備一定的啟動條件可以保證柴油發電機組收到信號后及時進行滿負荷運行。如果無法預熱則會對應急啟動造成直接影響，可能引發安全事故。

2.1 預熱工藝

為了能夠確保柴油機組應急啟動功能的有效性以及順利加載，需要對冷卻水進行預熱循環，這樣才能保證柴油機內部溫度，保證起動的有效性，避免燃燒室中存在燃油沉積物，減緩冷起動磨損，進而能夠使柴油機組收到啟動指令的10s內達到額定電壓和轉速[3]。

膨脹水箱是柴油發電機組的最重要組成部分之一，其冷卻液可以通過電動冷卻水泵使壓力增加，通過加熱器實現加熱，之后通過柴油發電機組冷卻回路，再循環返回至循環水箱中。在這一循環模式下，直到冷卻水溫能夠達到45℃，當加熱器與冷卻水泵能夠同時停止工作，預熱過程需要保持大約6h。這便是柴油發電機組預熱工藝的詳細流程。

在預熱初始階段，電動冷卻水泵與加熱器共同啟動，加熱器主要作用便是對柴油機組中的冷卻水進行加熱，其功率為9kW，完成加熱后的冷卻水通過電動泵進行循環[4]。對電動泵的功率進行合理設置，其中功率為271kW，運行電流為0.57 A，在加熱器中安裝加熱元件，為了避免柴油機運行過程中冷卻水通過預熱器，需要設置一個止回閥。如果溫度達到恒溫器預設溫度水平，溫控開關2KT觸點自動斷開，加熱元件與電動泵立刻停止運行，當水溫低于40℃后，2KT才重新接通，加熱水，形成一個循環過程。如果出現意外情況，水溫超過90℃，那么溫控開關1KT則會立刻斷開，加熱也會停止[5]。

2.2 故障情況

工作人員在14時30分對柴油發電機組進行預熱，冷卻水初始溫度為18℃，分別在2h后和4h后進行巡檢，發現冷卻水水溫有所提升，分別為25.4 ℃和38.1 ℃，20時30分巡檢才發現冷卻水水溫降低到預熱前水平，水溫為20.2 ℃，加熱器停止運行，觸摸柴油發電機組及加熱器表面，并無灼熱感，將控制箱打開發現繼電器RJ作業，熱繼電器設置的保護定值為1A。工作人員首先隔離預熱系統，并上報至專業人員進行維修。

2.3 問題分析

對柴油發電機組冷卻水泵電機對地絕緣電阻進行測試，絕緣性能較好。對繞組直阻進行測試，發現電機的繞組直阻十分不平衡，數值較高，因此可能為電機繞組出現故障[6]。

3 故障處理方法

首先，維修人員需要拆除電源線，對電機進行拆解處理，發現電機并沒有維修的價值，于是需要更換相同型號與規格的冷卻水泵，將其回裝入系統管路中。為了能夠進一步強化對電動泵過流的保護，需要對控制箱中的原有熱繼電器進行更換，更換為品牌相同，保護定值=0.63 A的熱繼電器，根據電動冷卻水泵額定運行電流的1.1 倍對熱繼電器進行合理配置[10]。

維修人員需要通過膨脹水箱將冷卻液重新裝在柴油發電機組中，同時需要確保管路具有良好的密封性能，避免發生泄漏等風險問題。正式預熱前需要對電動泵的對地絕緣電阻進行全面檢測，確保三相的繞組對地均超過0.5 MΩ，之后則需要對繞組直阻值進行全面檢測，通過檢測可知U相的繞組直阻值=132Ω，V相的繞組直阻值=134Ω，W相的繞組直阻值=132Ω，具有良好的絕緣性能，并且繞組直阻的不平衡度為1.5%，能夠達到使用要求。之后維修人員則需要對柴油發電機組進行預熱處理，首先需要對電動泵三相運行進行檢查，確保其處于正常運行狀態下，其次對加熱器進行檢查，確保其處于正常運行狀態下，經過30min左右的運行后，加熱器突然停止運行，對冷卻水溫和初始溫度進行詳細對比，并未存在較大差異，只有加熱器的附件管路溫度發生明顯的變化。之后對電動泵繞組直阻進行全面檢查，查看其是否存在受損情況，為了檢驗加熱器控制箱中的元件，特別是溫控開關是否發生損壞，需要等到加熱器冷卻后，大約30min，對溫控開關2KT進行合理調節，使其保持在20℃[11]，重新使用加熱器，呈正常運行狀態。

通過詳細的分析可知，在柴油發電機組中重新裝入冷卻液后，電動泵的內部會產生一定的氣阻，雖然泵處于運行的狀態下，但是流量非常小，因此冷卻水不能夠及時將加熱器中的熱量帶走，溫控開關2KT在短時間內達到設定值，之后切除加熱器，柴油發電機組中內部冷卻水的大部分均沒有被加熱。為了將電動泵中氣阻的情況排除，維修人員需要擰松電加熱器的排氣孔螺栓，使冷卻液能夠緩慢流出。并且在這一過程中還需要及時啟動加熱器與泵，使其正常運行，等到溢出口不再有氣泡涌出后使加熱器停止運行，及時將泵上的法蘭螺栓擰緊[12]。之后維修人員需要再次對柴油發電機組進行預熱處理，并且對電動泵運行電流情況以及冷卻水溫度進行全面檢查，檢查頻率為2h/次，當冷卻水的水溫達到45℃后完成柴油發電機組的預熱。通常情況下該過程需要花費6h左右的時間[13]。在預熱時，通過觀察可知加熱系統始終處于安全穩定的運行狀態下，并且經過合理有效地維修后柴油發電機組預熱水溫明顯恢復正常。結束柴油發電機組的預熱工作后，可以將柴油發電機組啟動，在10s內便可以達到額定電壓和轉速，并且加載400kW負載檢驗機組的帶載性能，帶載的時間為20min左右，經全面檢查并未發現異常問題。所以通過上述措施有效解決柴油發電機組無法預熱問題，并進行驗證未發現問題。

4 結束語

綜上所述，對柴油發電機組進行維護保養具有重要意義，需要做到維護保養的全面性才能確保其性能不會下滑，延長其使用壽命，發揮其應急供電的功能。通過分析可知，電動機泵長期缺相運行是導致無法預熱的主要因素。更換電動泵后，再次對柴油發電機組預熱、啟動一級帶載性能進行試驗，通過試驗結果可知均符合相關要求，無法預熱的問題得到有效解決。雖然柴油發電機組處于備機狀態，仍然需要做好巡檢工作，及時發現異常情況，第一時間進行上報，加大對故障的控制力度。并且巡檢的內容并不局限于指標數值是否正常，還需要查看設備是否存在異常響動，升溫是否正常等，及時發現問題并予以處理，這樣才能夠有效縮短故障范圍，降低故障造成的影響。