柴油机低温预热启动装置节能效益评价

袁得芳 师成灿 岳龙（中石油青海油田井下作业公司）

柴油机低温预热启动装置节能效益评价

袁得芳 师成灿 岳龙（中石油青海油田井下作业公司）

冬季野外气温低，柴油发动机启动困难，强行启动会对发动机造成伤害，降低使用寿命，同时油耗增加。使用柴油机低温启动装置，可快速实现发动机热启动，延长使用寿命，在节油和燃油方面有很好的经济效益。

柴油发动机 低温启动装置 热启动 节能

引言

青海油田地处青藏高原柴达木盆地，平均海拔在 3000m 以 上 ， 野 外 冬 季 气 温 一 般 都 在-10 ℃ 至-20℃，在高原地区发动机输出功率仅为标定功率的 65% ～75% ， 最 大 输 出 扭 矩 不 到 额 定 扭 矩 的60%，千瓦时的油耗增加29%以上。大批野外修井作业设备的柴油机本身输出功率不足，再经过几年的使用，发动机性能大不如前，冬季发动机启动困难，即使强行启动，也会对柴油发动机造成很大的损害。

通常修井设备在野外作业期间，如果发动机停止工作超过 2h，再启动是相当困难的。经常需要用两组电瓶强行启动，冷启动状态下对电瓶性能的要求增加，同时也增加了电瓶的负荷，电瓶线负荷过大，一般一年就要换掉一组电瓶。发动机在冷启动的状态下机油黏度大，流动性差，润滑不良，使机件间的摩擦阻力增大，机械损失多，存在功率降低，使用寿命缩短，油耗增高，经济性差等诸多不利因素。

另外，冬季车辆为了启动方便和工作方便，车辆常常不关闭发动机，即使关闭发动机每次使用前需要跑温至少1h才可以正常使用，油耗上升造成作业成本的大幅上升。

1 柴油机低温预热启动装置

柴油机低温预热启动装置（图1）是柴油机的一个附加装置，它有一套独立的加热系统，通过车载电瓶为热动力源，燃烧车辆自身的燃油产生热量，经由车辆冷却液系统传递热量对发动机进行预热，使用加温装置后，解决了柴油机在低温环境下因柴油机油凝结，机体本身温度低而难启动的问题，减少了柴油机启动后怠速升温的环节，解决了柴油发动机低温时启动难、升温难、防磨损难的问题，节省燃油成本，延长了使用寿命，减少了尾气排放。

图1 柴油机低温预热启动装置

2 节能效益评价

柴油发动机加装低温启动装置后，在维护保养、节约燃油方面效果显著，应用效果良好。

2.1电瓶使用周期延长，电瓶负荷降低

低温启动状态下对电瓶的要求增加，同时也增加了电瓶的负荷，电瓶线负荷过大，一般一年就要换掉一组电瓶。安装低温启动装置后，一组电瓶可以使 用 近 2年 （正 常 使用充电 除 外）， 电瓶线 也 不用更换。现在修井设备普通电瓶 12V195mA单价是 1795 元 ， 一 组 两 块 总 价 3590 元 ， 年 节 省 费 用3590元。

2.2电路的维护费用降低

冷启动状态下经过多次打火后，电路的一些线路出现了不同程度的老化及发热情况，更换电路板、电路线和电路保险都很寻常。装配了低温启动装置后，由于电瓶的负荷减小，电路的负荷也随之大大减小，再也没有出现线路过热、电路板烧毁等现象。年节省费用约 320元。

2.3发动机的维护保养费用大幅降低

发动机是车辆的心脏，发动机在低温启动状态下机油黏度大，流动性差，润滑不良，使机件间（缸筒、活塞及活塞环）的摩擦阻力增大，机械损失多，功率降低，使用寿命缩短，经济性差。

该装置解决了低温对发动机的影响，延长了发动机的使用寿命达 1000h左右，仅这一项每年就可节省维修费近23000元，而且发动机附属配件的使用寿命也得以延长。

2.4节油效果显著

车辆不使用该装置，启动发动机，水温到达工作 状 态 需 要 大 概 25min， 消 耗 燃 油 3.2L 左 右 ； 使 用该 装 置 ，水 温 达 到 工 作 状 态 需要 13min 左 右 ，需 要燃 油 0.5L 左 右 ，节油 效 果 达 84%。

以每 天启动两次，一 个冬季 150天计算，节 省燃 油 810L ， 以 -20#柴 油 单 价 7.34 元/L 计 算 ， 一 个冬 季 可 节约成本 5945.4 元。

冬季车辆为了启动方便，车辆常常不关闭发动机，以每天 3h跑温计算，1h消耗燃油6L，每 天消耗18L，一个冬季消耗2700L，合成本19818元。

2.5节约费用

使用低温启动装置后，柴油发动机年节约费用汇总见表1。

表1 柴油发动机低温启动装置年节约费用统计

柴 油 发动 机 低 温 启 动 装置 单 价 为 38000元 （参考价格），单台当年即可收回成本。使用寿命 3～5年， 以 4年计 算 节 约 费 用 210693.6 元 ， 因 此 去 除 装置成 本 总 计 4 年 节 约 费用 172693.6 元。

目 前 青 海 油 田 井 下 作 业 公 司 安 装 该 设 备 30台，以该设备4年使用周期计算，总计节约费用约518万元。

单 台 设 备 年 节 约 燃 料 费 用 25763.4 元 ，4 年 使用 周 期 节 约 燃 料 费 用 65053.6 元 ， 则 30 台 4 年 总 计节约燃料费用约195万元。

3 结语

柴油发动机安装低温预热启动装置后试验统计，单台每天启动该系统2次，节油效果达到85%，经济节油达 2万余元，效果非常明显。由于发动机内各部件在最佳温度下工作，进而大大减小了各部件之间的磨损，车辆保持在最佳状态下工作，大幅减少了维修次数和时间；同时降低了启动电流和启动阻力，大幅提高电瓶和启动机的使用寿命。从车辆的整体使用核算，加装该系统后单台车辆节约费用超过10万元。

10.3969/j.issn.2095-1493.2013.012.009

2012-12-15）

袁得芳，2009年毕业于江苏工业学院（石油工程技术专业），从事井下作业工艺工具研发工作，E-mail：yuandfqh@petrochina.com.cn，地址：青海省海西州茫崖井下作业公司研发中心，816400。