一種柴油發(fā)電機水套加熱系統(tǒng)改造實例

梁光發(fā) 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(fā)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(tǒng)）或者是柴油發(fā)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(fā)電機組作為供電網(wǎng)的備用電源，因為其穩(wěn)定性和易操作性而在各行業(yè)有著廣泛的應用[1-4]。隨著信息技術的發(fā)展，對柴油發(fā)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(fā)電機組，該柴油發(fā)電機組出廠時并沒有配備水套加熱系統(tǒng)，后來廠家自己配備上去，但是在后來的使用過程中發(fā)現(xiàn)，由于控制水套加熱系統(tǒng)與其內(nèi)部的溫控開關協(xié)同工作時溫度過高時才能斷開水套加熱系統(tǒng)電源，這一方面浪費電能，另一方面對廣播電視節(jié)目的安全播出工作存在巨大隱患。

二、水套加熱系統(tǒng)的作用

柴油發(fā)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(fā)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(fā)電機組長期應用于低溫環(huán)境中，特別是當其使用環(huán)境低于4℃時，柴油發(fā)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(fā)生變化，從而使啟動阻力矩變大；同時，發(fā)動機組的潤滑油及冷卻水很有可能會凝結成固態(tài)，從而失去潤滑或冷卻的作用，這時，如果在發(fā)電機組冷機狀態(tài)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(fā)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(nèi)以便于發(fā)動機組快速起動。

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

三、原裝水套加熱系統(tǒng)供電線路分析

廠家原來安裝的柴油發(fā)電機組水套加熱系統(tǒng)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(tǒng)的火線，由于水套加熱系統(tǒng)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(tǒng)正常啟動加熱工作時容易造成發(fā)熱的現(xiàn)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(tǒng)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(tǒng)改造方案及實施過程

在水套加熱系統(tǒng)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(tài)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(huán)境溫度的變化，進而精確地控制水套加熱系統(tǒng)供電線路的導通與斷開。如圖2改造之后的水套加熱系統(tǒng)工作原理圖所示，經(jīng)過技術改造后，柴油發(fā)電機組水套加熱系統(tǒng)的功能就能根據(jù)水套加熱系統(tǒng)內(nèi)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(tǒng)內(nèi)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(tài)；反之，當水套加熱系統(tǒng)內(nèi)部水溫高于設定溫度時，加熱功能關閉。合理科學地在恰當?shù)臏囟乳_啟或關閉加熱功能，精準有效地實現(xiàn)節(jié)能降耗。

圖3 改造之后的水套加熱系統(tǒng)工作原理圖

按照圖3將一個溫度控制器和一個JK1固態(tài)繼電器串聯(lián)接入到水套加熱系統(tǒng)供電線路，通電后，調(diào)節(jié)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(tǒng)內(nèi)部水溫低于溫度控制器的設定溫度25 ℃時，溫度控制器內(nèi)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(fā)電機組時刻處于熱機備份狀態(tài)；當水套加熱系統(tǒng)內(nèi)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(jié)能降耗。另外，溫度控制器通過設置其內(nèi)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(xiàn)象。

五、改造效果

通過對柴油發(fā)電機組水套加熱系統(tǒng)供電線路的改造，油機始終處于良好的暖機待運行狀態(tài)，有效精準地控制水套加熱系統(tǒng)的水溫溫度，遠程監(jiān)控客戶端監(jiān)測發(fā)現(xiàn)柴油發(fā)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(tǒng)在高溫度環(huán)境下無效運行情況的發(fā)生，節(jié)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(fā)電機組水套加熱系統(tǒng)的改造，改造之后的水套加熱系統(tǒng)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(fā)電機組運行穩(wěn)定、可靠，對廣播電視節(jié)目的安全播出起到了重要保障的作用。