柴油发电机低温启动困难的原因分析及对策

龚培

摘 要：柴油发电机作为空管供电系统中的重要环节，其应急电源功能在市电故障中断时起着举足轻重的作用，但由于柴油发电机在冬季低温环境下启动困难，给空管供电安全生产保障带来了一定的风险和困难。通过对柴油发电机低温启动困难的原因分析以及多年的实践，我们提供了一些能够保证柴油发电机低温环境下正常启动的措施，从而了保证空管供电安全生产有序进行。

关键词：柴油发电机;低温启动困难;原因分析;对策

0   引言

柴油发电机在环境温度10℃以下时一般都不同程度的会出现启动困难的问题。安徽合肥地处江淮地区，每年的12月份起直到次年2月份，几乎占一季度的时间的夜晚和清晨都在10℃以下，柴油发电机（尤其是室外停放的）均会不同程度受到气候条件影响而表现出启动困难。目前分局个台站油机房均无法配置空调设备，门窗只能抵挡雨雪却无法抑制风寒，经实测冬季油机房内室温仅为1-5℃左右。柴油发电机组在低温环境下经过一夜时间降温，机组温度早已和气温相近，从而产生诸多因素使机组启动困难。柴油发电机组冬季低温环境下启动难的问题，必须引起设备保障部门的足够重视。

1   柴油发电机组低温起动的必要条件

柴油发电机能够顺利启动，关键在于喷入气缸的柴油能否与被压缩的空气迅速组成可燃混合气和及时点火燃烧。因此使进入气缸的空气被压缩后具有较高的温度和压力，是保证柴油机顺利启动的主要因素。为满足以上要求，必须具备以下条件：

（1）、柴油机起动转速必须超过一定的转数值（一般大于100r/min）。柴油机的起动转速主要受起动阻力的影响;

（2）、压缩终了时气缸内混合气体必须有足够的压力。柴油机的压缩比较高，一般通用机型的压缩比为14～22左右，压缩终了时，燃烧室内的气压达到3～5Mpa;

（3）、压缩终了时气缸内混合气体要具备足够的温度。一般柴油机要求压缩后气缸内温度达到400℃以上，最低不能低于350℃;

（4）、压缩气体氧气含量应超过一定的浓度。必须有足够多的空气进入气缸，压缩气体才有可能含有足够浓度的氧气;

（5）、气缸密封性要好，可减少气体渗漏，增加压缩终了时的压力和温度。

2   柴油发电机组低温起动困难的原因分析

（1）、气温原因。冬季温度低造成柴油机进气温度大幅下降，以至于点火时燃烧室内的压缩空气温度达不到点火温度。一般柴油机要求压缩后汽缸内温度达到400℃以上，最低不能低于350℃。压缩终了时，汽缸内压缩空气达不到柴油燃烧所需的压力和温度，导致柴油机启动困难。

（2）、柴油原因。随着外界温度的降低，柴油的黏度和密度均增大，表面张力加大，流动性变差。甚至逐渐有石蜡析出，造成的柴滤堵塞或油路不畅，不利于燃油的雾化和燃烧，导致柴油机启动困难。据测定，当气温从40℃降到-10℃时，柴油的粘度提高83%，密度增大8%。这样就使柴油的流动性变差，雾化不良，延长了着火滞后期。

（3）、机油原因。柴油机所选用的机油黏度等级越大，柴油机启动阻力越大，相应所需要的功率也越大。低温性能差的机油在低温环境下黏度较大，甚至凝结，从而加大了曲轴的旋转阻力矩，使起动转速降低，导致柴油机启动困难。

（4）、电池原因。蓄电池的最佳工作温度在20℃-25℃左右，当环境温度低于15℃时，其放电容量下降，温度每降低1℃，其容量下降1%;且随着温度的降低，蓄电池的电解液粘度增大，向极板的渗透能力下降，内阻增加;而为了防止电解液结冰，外界温度越低，越需加大电解液密度。柴油机蓄电池组需要具备大电流放电能力，但是低气温使蓄电池的输出功率减小，不能达到最低启动转速，导致柴油机启动困难。

（5）、防冻液原因。防冻液是柴油发电机组运转不可或缺的散热介质，其作用一是为发动机降温，二是冬季防止冷却水箱结冰胀裂。若不能选择冰点合适的防冻液，低温情况下将会使水箱结冰，影响冷却系统的循环，导致柴油机启动困难。

3 柴油发电机启动困难带来的危害

（1）、在发动机的使用过程中，50%以上的气缸壁磨损是在启动中造成的，发动机停放一段时间后，各部件间的润滑油大部分都流回油底壳，残余油膜较少，当发动机开始启动时，由于机油泵泵打的机油尚未到达各摩擦部位表面，机械部件间会出现边界摩擦甚至干摩擦现象，此时对发动机部件的磨损最大。而冬季低温下的启动，对发动机本身的危害是很大的，又占磨损量的60%-70%。造成发动机冬季低温启动磨损的主要原因是：低温启动时发动机润滑油粘度大，流动性差，机油泵不能将润滑油及时压送到各运动件摩擦表面，使气缸壁、主轴承、连杆轴承等润滑恶化;由于柴油雾化不良，部分柴油以液态进入气缸，冲刷了气缸壁上的润滑油膜，稀释了润滑油降低了润滑油性能;低温下，曲轴与连杆轴承的合金、轴瓦与轴颈等膨胀系数不同，使配合间隙变小，而且间隙变得不均匀，使磨损增加。

（2）、在冬季冰雪低温天气条件下，容易导致架空输电线路断杆、掉线、电网设备设施受损，导致市电单路，甚至双路供电中断，此时，需要立即启动柴油发电机组，在低温条件下，如果柴油发电机组启动失败，将给空管供电保障带来严重的影响。

4 改善柴油发电机组启动困难的对策分析

（1）、安装水套加热器。水套加热器是为柴油发电机冷却水、机油专业预热的装置，使机体达到适合运行的温度，是低温工作环境下柴油发电机组必备的配套设备。通过电加热将机体内的部分冷却水进行加热，通过热水和冷水的密度差原理进行热循环，进而将机组缸体、机构固件上的润滑油预热，达到暖机和改善润滑条件的目的。油机工作环境温度低于0℃时应开启水套加热器，将水温加热维持至30℃左右適宜。

（2）、合理选用柴油。在冬季低温地区，应选用凝点低、流动性能好的优质柴油，柴油的选用原则是凝点比风险率为10%的最低气温低5℃左右为宜。例如某地区风险率为10%的最低气温为-5℃，就必须选用凝点不高于-10℃的柴油，即-10号柴油。比如：江淮地区使用的是-10号柴油，适宜在冬季使用。

（3）、合理选用机油。应根据柴油机的特点和本地区的气候情况来选择粘度合适的机油，冬季低温地区宜使用低温性能优秀的润滑机油或专业防冻机油。此类机油黏度小，润滑性能好，启动阻力小，可以有效改善低温条件下柴油机的启动性能。比如，江淮地区使用的是粘度等级为SAE15W-40的多级机油，适宜在冬季使用。

（4）、合理选用电池。在冬季低温地区，条件允许的情况下，宜选用低温性能优秀的专用蓄电池组。若使用普通蓄电池组，应加强对蓄电池组的监测和维护，保证蓄电池在低温条件下正常充电且具有足够的大电流输出，延长蓄电池组使用寿命。

（5）、增加维护频次。冬季冰雪灾害性低温天气期间，应增加柴油发电机组设备维护检查频次。提前更换柴油滤清器、机油滤清器、空气滤清器等常用部件，更换机油和冷却水防冻液。保持机组各部位清洁、干燥，电路接触良好，确保油机工作在最佳状态。

（6）、油机启动测试。冬季冰雪低温天气期间，应增加专项柴油发电机组启动测试，及时排查机组安全隐患，确保在双路市电中断的情况下，柴油发电机组可以及时启动保障设备电源供应。

（7）、注意机房保温。冬季注意关闭油机房门窗，条件允许的情况下，宜安装电动百叶窗，有利于油机房的保温隔热。冰雪天气期间应开展专项检查和巡视，防止机房门窗屋面、电缆沟等渗水或结冰。

参考文献：

[1]《安全风险通告（2018年第2期）》.民航安徽空管分局，2018.2

[2]成维道.《柴油机低温起动的几点体会》

[3]军奇.《柴油发电机组实用技术》.机械工业出版社，2006.

（民航安徽空管分局）