CN102926856A - 一种静音型柴油发电机组的双循环冷却方法 - Google Patents

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袁春
陈兆海
龙江涛
廖世勇
潘小兵
金钊
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袁春
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Abstract

本发明公开了一种静音型柴油发电机组的双循环冷却方法，利用柴油机自带的机械水泵，通过液冷消声器、第一散热器及冷却管路，散发温度较高的柴油机和消声器的热量，降低其工作温度和表面温度；采用电动水泵，通过第二散热器、逆变器、发电机和冷却管路，散发温度较低的发电机和逆变器的热量；双循环冷却系统的两个散热器采用两台轴流风扇进行强制散热，电动水泵和两台轴流风扇的驱动电能由机组的逆变器提供。本发明设计开发两套水冷散热系统，一套用于工作高温较高的柴油机和消声器的散热，另一套用于工作温度较低发电机和逆变器的散热，可以改善隔声罩内机组的散热效果，提高机组工作的可靠性，延长机组的工作寿命。

Description

一种静音型柴油发电机组的双循环冷却方法
技术领域
本发明涉及机电技术领域，尤其涉及的是一种静音型柴油发电机组的双循环冷却方法。
背景技术
静音型柴油发电机组(简称机组)冷却和散热是机组的关键技术。普通的开架式机组工作噪声高达100～120dB(A)，会产生较大的环境噪声污染。静音型机组则将柴油发电机组放置在隔声罩内部，以阻断噪声向周围环境的传播途径，从而有效降低机组对环境的噪声污染。但是，在机组工作时，其表面会辐射大量的热，致使隔声罩内机组的温度过高，影响机组的正常工作。为了解决隔声罩内部的温升问题，传统的方法是在隔声罩上开设通风换热通道，以便安装通风散热系统，而且需要对通风散热装置进行复杂的结构设计，包括迷宫式、隧道式等吸声与消声措施。这种散热方式不仅使隔声罩结构异常复杂，增加制造成本，而且不可避免地降低噪声控制效果。在隔声罩内采用液(水)冷散热系统，对柴油机、发电机、消声器、逆变器等主要热源实施液冷化散热设计。既能减少机组的表面散热，降低隔声罩内部的温度，又能避免降噪效果的降低，从而取消传统的隔声罩通风换热通道，以实现最佳的散热和降噪效果。根据机组的使用环境条件不同，冷却介质则有所不同。在常温环境下，一般采用冷却水，在低温环境和寒冷季节则使用防冻液。
传统的低噪声柴油发电机组采用隔声罩及风冷散热方式，对隔声罩内部的机组实施通风散热。这种方法存在隔声罩结构复杂、成本很高、散热不理想及通风管口降低噪声控制效果等问题。因此，人们提出了以液(水)冷散热取代风冷散热的模式。
采用液(水)冷散热的机组，通常选用单循环散热方法。即采用一套冷却管路将柴油机、发电机、逆变器等串联在一起，冷却液流动顺序依次为：循环压力泵、柴油机、液冷消声器、散热器、逆变器、发电机和柴油机。单循环冷却液循环方案如图1所示。
方案一要求准确分析、设计散热器的散热能力，确保出水温度必须低于逆变器和发电机的工作温度，否则将无法实现对发电机和逆变器的冷却，造成机组过热。事实上，由于柴油机燃烧温度高达2000℃，燃烧后的废气加热消声器，使消声器的表面温度高达300～600℃。循环冷却液体经过柴油机和消声器时，吸声大量的热量，经过散热器冷却后的温度仍然会超过逆变器和发电机组工作温度，造成电力电子元器件及变换模块(工作温度不得超过80℃)温度过高而降低性能或损坏。
发明内容
本发明目的在于根据现有技术的不足提供一种静音型柴油发电机组的双循环冷却方法。采用以下技术方案：
一种静音型柴油发电机组的双循环冷却方法，利用柴油机自带的机械水泵，通过液冷消声器、第一散热器及冷却管路，散发温度较高的柴油机和消声器的热量，降低其工作温度和表面温度；采用电动水泵，通过第二散热器、逆变器、发电机和冷却管路，散发温度较低的发电机和逆变器的热量；双循环冷却系统的两个散热器采用两台轴流风扇进行强制散热，电动水泵和两台轴流风扇的驱动电能由机组的逆变器提供。
所述的静音型柴油发电机组的双循环冷却方法，为了防止两套冷却系统的相互影响，在隔声罩内设置隔热板，将柴油机和发电机两个发热量差别较大的部分隔开，以提高冷却效果。
本发明设计开发两套水冷散热系统，一套用于工作高温较高的柴油机和消声器的散热，另一套用于工作温度较低发电机和逆变器的散热，可以改善隔声罩内机组的散热效果，提高机组工作的可靠性，延长机组的工作寿命。
附图说明
图1为单循环冷却的工作示意图；
图2为双循环冷却方法；
具体实施方式
以下结合具体实施例，对本发明进行详细说明。
在静音型柴油发电机组设计时，采用双循环液冷却方法散热。根据柴油机、消声器、发电机和逆变器所需的换热量，按照经验公式计算散热器所需的散热能力，并计算散热器所需冷却空气的流速和流量，确定相应的散热器散热面积和结构。通过流体分析软件对隔声罩内部温度场和流体场进行分析，找出隔声罩的温度分布以及冷却水路换热效率的影响因素。对冷却水路进行流场分析，确定适当的管径、流速，并优化水路的结构布置形式，以获得最佳的冷却效果。
理论计算和仿真分析表明，较为理想的设计思路是：采用两个独立的冷却循环系统，冷却液分别在两条独立的冷却系统中流动，分别冷却不同温度级别的高温设备；将冷却管路布置在隔声罩内，采用铝制管带式结构型式。
根据该思路，本发明采用如下的技术方案：参考图2，利用柴油机自带的机械水泵，通过液冷消声器、散热器1及冷却管路，散发温度较高的柴油机和消声器的热量，降低其工作温度和表面温度；采用电动水泵，通过散热器2、逆变器、发电机和冷却管路，散发温度较低的发电机和逆变器的热量。双循环冷却系统的两个散热器采用两台轴流风扇进行强制散热，电动水泵和两台轴流风扇的驱动电能由机组的逆变器提供。为了防止两套冷却系统的相互影响，在隔声罩内设置隔热板，将柴油机和电机两个发热量差别较大的部分隔开，以提高冷却效果。
采用双循环液冷方法设计的静音柴油发电机组，可以大幅度降低柴油发电机组的排气噪声及其消声器表面温度，从而减少消声器的热辐射，降低隔声罩内部温度，简化隔声罩结构，提高隔声效果及其装备的机动性能，以达到符合国家标准和国家军用标准的要求。本技术可以为应急通信、指挥控制、反恐维稳、抢险救灾、金融证券、医疗卫生、消防等部队和地方的车载或固定式静音型柴油发电机组提供技术支持。本成果已经在军队多种装备型号的自主研发中得到应用，对于大幅度提高固定或车载发电装备的噪声控制水平，有效的推进军民用静音型柴油发电机组的技术进步，具有广泛的推广应用前景，军事效益和经济效益非常显著。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (2)

1.一种静音型柴油发电机组的双循环冷却方法，其特征在于，利用柴油机自带的机械水泵，通过液冷消声器、第一散热器及冷却管路，散发温度较高的柴油机和消声器的热量，降低其工作温度和表面温度；采用电动水泵，通过第二散热器、逆变器、发电机和冷却管路，散发温度较低的发电机和逆变器的热量；双循环冷却系统的两个散热器采用两台轴流风扇进行强制散热，电动水泵和两台轴流风扇的驱动电能由机组的逆变器提供。
2.根据权利要求1所述的静音型柴油发电机组的双循环冷却方法，其特征在于，为了防止两套冷却系统的相互影响，在隔声罩内设置隔热板，将柴油机和发电机两个发热量差别较大的部分隔开，以提高冷却效果。
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