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數據中心柴油發電機組的熱管理系統


文章出處:www.gzhtsytz.com新聞發布:康明斯柴油發電機人氣: 發表時間:2022-06-21【

   引言柴油發電機組正常的通風冷卻是保證機組輸出額定容量的必要條件。常規機組的冷卻主要靠柴油發電機前端的風扇對散熱水箱進行冷卻,它的風扇速度是保持不變的,風扇的通氣量按柴油發電機最大散熱量設計,其功耗約占柴油發電機輸出容量的5%左右。在北方寒冬寒冷的環境中氣溫達到零下 35 ℃,機組起動時散熱風扇從機房外吸入大量冷空氣,不利于機房的保溫和柴油發電機的暖機 。機房內溫度的驟冷還會對一些裝備造成的損壞,如對低溫比較敏感的部件,機房內的水管,油管等 。

   對一些大容量康明斯發電機組有采用液力耦合器對散熱風扇進行無級調速的運用實例。液力耦合器屬于損耗功率的控制性調速裝備,在運轉流程中的功率損失會變成熱量,所以它并不節能。而且其組成體積偏大,部署時對機組結構改變較大,配置成本也大。根據國家節能減排的政策,液力耦合器已經不適用目前市場使用。

  針對柴油發電機組熱管理的需求和以上的不足,設計了一種應用電噴硅油風扇離合器自動控制柴油發電機風扇速度從而調整柴油發電機作業溫度的風扇變速管理裝置 。其具體優勢有:精確控制水溫,使水溫在合理范圍內;調節風扇的速度,減輕風扇的功率消耗,減輕油耗;減少傳動裝置的負載,降低柴油發電機的機械損傷,可以提高風扇軸承、傳動皮帶等附件的使用年限;減輕機組噪音。

   1內容推薦1.1柴油發電機組熱風管理系統技術實施手段見圖1。該機構包括柴油發電機的控制界面ECU、電控硅油風扇離合器和柴油發電機組散熱風扇。所述柴油發電機監控系統ECM是柴油發電機電子操作系統,它能采集柴油發電機運轉的各項技術要求,控制柴油發電機的噴油和速度調整。所述電控硅油風扇離合器包括智能操作系統CPU、PWM信號驅動裝備、驅動保護電路、電磁線圈和閥片。硅油離合器的智能控制面板CPU與柴油發電機的ECU通過集成控制電纜進行聯結通信 ,CPU讀取柴油發電機ECM的溫度和速度等參數,進行優化計算,輸出控制信號,由PWM驅動器控制硅油離合器電磁線圈的吸合,從而驅動閥片的開閉角度,控制硅油進入工作腔油量,硅油離合器進行無級變速,最終實現風扇的轉速調節和康明斯發電機組熱管理,從而達到自控和節能的目的。

  康明斯發電機組的熱管理裝置布置如圖2所示。柴油發電機組由柴油發電機9,發電機12,散熱水箱4,機座1及發電機組控制屏13構造。柴油發電機驅動皮帶輪2的通過皮帶7帶動從動輪6的轉動;從而實現安裝有電控硅油離合器風扇的轉動;電噴硅油風扇離合器3安裝在風扇5的中間連接盤處。離合器智能控制控制系統CPU8通過集成控制電纜10與柴油發電機的ECM11進行連接; ECU傳遞的柴油發電機溫度和轉速變化信號經硅油離合器監控系統 CPU 運算后,由PWM驅動器對硅油離合器內部的電磁線圈吸合,并對閥片的開閉角度進行控制,從而控制硅油進入作業腔油量,最終實現風扇的轉速變化和康明斯發電機組熱管理。

   1.2電控硅油離合器作業原理電控硅油離合器作業機理。開機初始狀態,柴油發電機溫度較低時,離合器智能控制模塊CPU通過PWM信號驅動器控制電磁線圈斷開,控制銷驅動閥片處于關閉狀態,即閥片封閉儲油腔的出油孔使硅油無法進入作業腔。主動盤殼體與離合器的從動體前蓋不能通過硅油有效的嚙合,此時離合器處于分離狀態。當柴油發電機運行變熱以后,離合器智能監控系統CPU通過PWM信號驅動器控制電磁線圈吸合,控制銷驅動閥片打開儲油腔出油孔,儲油腔內的硅油進入作業腔并充滿主動板和從動體之間的迷宮槽。因為硅油具有很大的粘度,故主動板能通過硅油與從動體嚙合,驅動風扇高速旋轉,空氣溫度越高,出油孔開度越大,風扇轉速就越快。冷卻裝置有效冷卻機組并使溫度降低。當溫度降至控制點時,離合器智能監控系統CPU再次通過PWM信號驅動器控制電磁線圈斷開,控制銷驅動閥片處于關閉狀態,工作腔內的硅油在離心力的功用下通過回油孔返回儲油腔,離合器又處于分離狀態。硅油風扇離合器就是這樣實現風扇速度與柴油發電機速度的相聯變化。

   某型號柴油發電機組,額定輸出功率2 000 kW,固定風扇速度1 500 轉/分,風扇消耗柴油發電機功率75 kW。改裝康明斯發電機組熱管理裝置,采用兩組電控硅油風扇離合器+風扇+冷卻水箱的熱管理機構,配置的風扇+硅油離合器功耗34 kW×2,為68 kW,在全速運轉時已經比原來節能10%。當冷機狀態機組初始啟動,離合器處于分離狀態,風扇的速度只有350 轉/分,消耗功率2 kW×2,節能效果非常明顯,同時也使柴油發電機快速熱機,減少機械磨耗。在北方冬季的環境下可保持機房的溫度。當發電機組不是運轉在滿負荷狀態時,柴油發電機的溫度也會下降,這時風扇轉速同步下降,風扇消耗動力下降。機組75%負荷。


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