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1、柴油发电机出现高温跳闸故障的原因分析与对策摘要：本文针对成都某自来水厂柴油发电机组出现的高温保护跳闸故障，通过 对专项实验测试的分析，深入剖析故障原因，提出解决发电机房通风量不足的办 法，并探寻在发电机运行管理方面的需要重点关注的问题。关键词：柴油发电机组；通风量1 背景成都某自来水厂厂区柴油发电机散热系统为一体式散热系统，散热水箱安装 在发动机前，通过发动机驱动的风扇将热空气吹过散热器芯，带走热量。系统主 要部件包括发动机驱动的风扇、循环水泵、散热水箱和节温器。机房的通风采用 带百叶窗的自然式进出风口设计，机组自投入运行，在两年时间内，有个多次连 续带负载超过 8 小时的运行情况，运行状态均
2、正常。但在 2015 年 8 月底，在一 次连续运行 3 小时之后，出现了高温保护跳闸的故障，虽然现场经过一系列检查 处理后，再次恢复运行，但查找故障原因仍然刻不容缓。2 故障原因分析 根据控制器历史数据反馈，故障停机原因为冷却液高温保护动作，实时数据显示，当时冷却液温度为99C，超过了高温保护停机设定温度值（98C）。现场 对发电机组进行降温处理，并对各关键部分检查后，再次将发电机组投入运行。 根据现场处置情况，并结合发电机组的实际工况，初步推断导致冷却液温度异常 上升的主要原因可能为：发电机房通风量不足、节温器损坏。为进一步找到故障原因，在环境温度、负荷等于故障出现时相一致的条件下， 开展
3、了对发电机组的测试运行，并不间断监测了发电机组水温、频率、转速、电 流等关键参数，数据如表 1 所示，具体分析如下。2.1 节温器故障 节温器作为发电机冷却循环系统中的一个重要部件，其主要工作原理为：通过其中的金属弹簧热胀冷缩的物理性质，在冷却液温度达到一定程度后随着温度 升高，节温器逐渐打开，让内循环冷却液进入风冷管道，通过风扇对冷却液降温 后继续循环冷却发电机组。节温器的动作温度范围为76C-80C，如节温器出现 故障，在温度上升到上述温度区间时，节温器不能及时打开，会导致带有大量热 量的冷却液不能通过散热器散发热量，造成柴油发电机组冷却液温度的快速上升， 直至机组高温保护停机。根据对8月
4、25日当天的故障处置分析，在对发电机组降温处理并重新运行后 在持续带负荷工作 3 小时以上并未出现温度积聚上升的情况，冷却液温度能稳定 在80C左右。另外在9月1日发电机测试过程中，就水温随时间变化的曲线（见 附表2）显示，在连续5小时的运行过程中并未出现水温的持续性上升及升温速 度的快速提高。由以上情况综合判断，节温器动作正常，即造成柴油发电机组高 温保护停机的原因不是节温器故障。2.2 发电机房通风量不足 发电机热量的散发，是依靠热交换的原理，通过空气流动源源不断的将热量散发到机房外，从而确保发电机组的运行安全。在实验过程中，分别设置了发电机房打开和关闭两种状态，对冷却液温度进 行记录观察
5、发现。由图3中曲线3-1、3-2 可看出，在发电机房封闭状态下水温在 运行中呈持续上升趋势，而根据曲线 3-3、3-4，在开门通风后水温有明显的下降 并且能维持在一个稳定水平上（80C以下）。进一步分析，当机房门处于关闭状 态时，进风量主要有机房进风口的通风量决定，由于风量不够，造成机组散发的 热量不能及时带走，进而造成冷却液温度持续升高，而当机房门处于打开状态时， 冷却液温度急剧下降。综上分析，可以判断，造成发电机组高温保护跳闸故障的主要原因就是进风 量不够。3 通风量设置存在的问题通过实验测试分析，发电机组高温保护故障停机的原因为机房通风量不足， 通过对发电机房通风系统设置情况进一步分析3
6、.1 通风系统设置（1）发电机组散热器芯为正方形，面积S1为3.24平方米。（2）进风口为长方形，安装有固定式百叶窗，面积 S2 为 4.5 平方米，在进 风口通道内设置有过滤网及吸音棉。（3）出风口为长方形设置，并安装有固定式百叶窗，面积 S3 为 4.2 平方米 3.2 存在的问题（1）根据发电机组排风量的要求，机房排风口面积应不小于散热器芯面积， 在使用固定式百叶窗时，排风口尺寸应增加25%-50%，由3.1描述，排风口尺寸 S3 满足要求。（2）根据发电机组排风量的要求，机房进风口面积应不小于散热器芯面积， 在使用固定式百叶窗时，进风口面积应增加25%-50%，由3.1描述，进风口尺寸
7、 不能满足。（ 3）由于固定式百叶窗在使用过程中老化变形等因素，间接缩小了进出风口 的通风面积，随着使用时间的延长，造成发电机组实际进风量无法满足要求。4 解决方案针对这个原因，从两个方面入手，提出问题的解决方案，发电机房进出风口 进行改造，考虑到增加进风口通风面积难以实现，主要围绕增加实际进风量进行 改造。改造后的进风口如图 2 所示。（1）将进风口及出风口固定式百叶窗改造为镀锌钢丝网。在进出风口安装固 定式百叶窗，主要作用是防止异物通过进出风通道进入发电机房，影响机房运行 安全。但是受现有通风口尺寸的影响，在安装百叶窗之后，特别是百叶窗老化变 形后，大大降低通风量。本次改造，拆除原有固定式
8、百叶窗，改为孔径为 10mm 的镀锌钢丝网，在增加通风量的同时，发挥了比百叶窗更好的保护作用。（ 2）拆除进风井内的吸音棉。安装吸音棉是降噪措施的一部分，但是在进风 井内安装吸音棉，必然造成风阻，大大影响进风量。根据发电机房的设计图，在 进风井内设置有隔离墙，而隔离墙对减低噪声非常有效，根据声波的传播特性， 当声音传导是通过 90角的管道或障碍物时，高频噪声就会大大减小。根据这一 原理，对拆除吸音棉的后进行了发电机组运行测试，噪声均低于80分贝，满足 安全要求。为了验证改造效果，对发电机组开展了连续8小时的运行测试，测试运行温 度情况如表3所示。从表 3 数据可以看出，改造后，发电机组在连续运行过程中，运行温度都比 较稳定，在随后的多次运行过程中，运行情况都比较稳定。附表 3：冷却液温度随负荷的变化曲线
柴油发电机出现高温跳闸故障的原因分析与对策
