CN104314661A - 一种柴油发电机组散热风扇调速装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了柴油发电机领域的一种柴油发电机组散热风扇调速装置,包括一个信号采集器、一块带有PWM信号驱动器的单片机，以及一个硅油风扇离合器，散热风扇固定在硅油风扇离合器上，通过所述带有PWM信号驱动器的单片机和一个电磁线圈，控制硅油风扇离合器上位于储油腔和工作腔之间的出油孔的开闭，控制从储油腔进入工作腔内的硅油的量，实现对硅油风扇离合器散热水箱端从动体以及柴油机端从动体，与主动盘之间的相对转速的控制，从而实现对散热风扇转速进行无级调节的柴油发电机组散热风扇调速装置。其技术效果是：其可以在实现对散热风扇转速进行无级调节，对散热水箱进行降温的前提下，降低柴油发电机组的油耗、减少柴油发电机组的排放、延长柴油发电机组的使用寿命。

Description

一种柴油发电机组散热风扇调速装置

技术领域

本发明涉及柴油发电机领域的一种柴油发电机组散热风扇调速装置。

背景技术

柴油发电机组正常的通风冷却是保证柴油发电机组输出额定功率的必要条件。常规油发电机组的冷却主要靠采油机前端的散热风扇对散热水箱进行冷却，散热风扇转速是保持不变的，散热风扇的通风量按柴油机最大散热量设计，其功耗约占柴油机输出功率的5％左右。在北方冬天寒冷，气温达到零下35℃，柴油发电机组启动时散热风扇从机房外吸入大量冷空气，不利于机房的保温和柴油机的暖机。机房内温度的骤冷还会对一些设备造成的损坏，如对低温比较敏感的部件，如机房内的水管，油管等。

一些大功率柴油发电机组采用液力耦合器对散热风扇进行无级调节。液力耦合器，属于损耗功率的控制性调速设备，在运转过程中的功率损失会变成热量，所以并不节能。而且其结构体积偏大，布置时对机组结构改变较大，配置成本也大。根据国家节能减排的政策，液力耦合器已经不适合目前市场使用。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种柴油发电机组散热风扇调速装置，其可以在实现对散热风扇转速进行无级调节，对散热水箱进行降温的前提下，降低柴油发电机组的油耗，减少柴油发电机组的排放、延长柴油发电机组的使用寿命。

实现上述目的的一种技术方案是：一种柴油发电机组散热风扇调速装置，包括单片机、信号采集器和硅油风扇离合器，所述单片机上设有PWM信号驱动器，所述信号采集器连接所述单片机；

所述硅油风扇离合器包括散热水箱端从动体、柴油机端从动体、主动盘，驱动轴，所述散热风扇固定在所述散热水箱端从动体的外端面上，所述主动盘同轴地位于所述散热水箱端从动体和所述柴油机端从动体之间；

所述散热水箱端从动体与所述主动盘之间，以及所述柴油机端从动体与所述主动盘之间形成环形的迷宫槽；所述柴油机端从动体与所述主动盘之间还形成了位于所述迷宫槽径向内侧并与所述迷宫槽连通的工作腔，所述柴油机端从动体内还设有储油腔，所述储油腔与所述工作腔之间通过出油孔连通，所述出油孔通过一块阀片开启或闭合，所述柴油机端从动体上还设有连通所述迷宫槽和所述储油腔的回油通道；

所述柴油机端从动体的外端面上设有电磁线圈，所述电磁线圈与所述单片机上的PWM信号驱动器连接。

进一步的，所述信号采集器与所述单片机之间，所述单片机的PWM信号驱动器与所述电磁线圈之间均通过集成控制电缆连接。

进一步的，所述阀片位于所述出油孔与所述工作腔相连的一侧，所述阀片上设有一根伸入所述储油腔的阀杆。

进一步的，所述单片机为AT89C51型单片机。

进一步的，所述单片机内还设有驱动保护电路。

采用了本发明的一种柴油发电机组散热风扇调速装置的技术方案，即将散热风扇固定在硅油风扇离合器上，通过所述个带有PWM信号驱动器的单片机和一个电磁线圈，控制硅油风扇离合器上位于储油腔和工作腔之间的出油孔的开闭，控制从储油腔进入工作腔内的硅油的量，实现对硅油风扇离合器散热水箱端从动体以及柴油机端从动体，与主动盘之间的相对转速的控制，从而实现对散热风扇转速进行无级调节的柴油发电机组散热风扇调速装置的技术方案。其技术效果是：其可以在实现对散热风扇转速进行无级调节，对散热水箱进行降温的前提下，降低柴油发电机组的油耗、减少柴油发电机组的排放、延长柴油发电机组的使用寿命。

附图说明

图1为采用本发明的一种柴油发电机组散热风扇调速装置的柴油发电机组的结构示意图。

图2为本发明的一种柴油发电机组散热风扇调速装置的组成框图。

图3为本发明的一种柴油发电机组散热风扇调速装置中硅油风扇离合器的侧视图。

图4为本发明的一种柴油发电机组散热风扇调速装置的技术效果图。

具体实施方式

请参阅图1，本发明的发明人为了能更好地对本发明的技术方案进行理解，下面通过具体地实施例，并结合附图进行详细地说明：

请参阅图1，采用本发明的一种柴油发电机组散热风扇调速装置的柴油发电机组包括：底座1，柴油机驱动轮2、硅油风扇离合器3、散热水箱4、散热风扇5、柴油机从动轮6、传动皮带7、单片机8、柴油机9、集成控制电缆10、信号采集器11、发电机12和发电机组控制器13。散热水箱4、柴油机9和发电机12沿底座1的轴向依次固定在底座1的顶面上。柴油机驱动轮2通过传动皮带7带动柴油机从动轮6旋转，从而带动柴油机9和发电机12的工作。发电机组控制器13用于控制发电机12的输出功率。散热风扇5、硅油风扇离合器3和柴油机从动轮6在散热水箱4和柴油机9之间依次同轴相接。硅油风扇离合器3面向柴油机从动轮6的一端称为柴油机端，与散热风扇5相接一端称为散热水箱端。

请参阅图2和图3，其中本发明的一种柴油发电机组散热风扇调速装置包括一个硅油风扇离合器3，并通过硅油风扇离合器3来实现对柴油发电机组中散热风扇5转速的无级调节。其中，硅油风扇离合器3,包括散热水箱端从动体31、柴油机端从动体32、主动盘33和驱动轴34。散热水箱端从动体31的开口端和柴油机端从动体32的开口端面对面相互套接并固定。主动盘33同轴地位于散热水箱端从动体31和柴油机端从动体32之间。驱动轴34垂直地依次贯穿散热水箱端从动体31、主动盘33和柴油机端从动体32径向中心，并与主动盘33的径向中心固定，驱动轴34与柴油机从动轮6连接，在柴油机从动轮6的带动下驱动主动盘33的旋转。散热风扇5与散热水箱从动体31的外端面固定。主动盘33与散热水箱端从动体31之间，以及主动盘33与柴油机端从动体32之间形成环形的迷宫槽301。主动盘33与散热水箱端从动体31之间还形成了位于迷宫槽301径向内侧的工作腔302。柴油机端从动体32内还设有用于存储硅油的储油腔303。工作腔302与储油腔303之间通过出油孔321连通。出油孔321与工作腔302连接的一端设有一个可将出油孔321封闭的阀片35，阀片35上设有一根伸入储油腔303的阀杆351。柴油机端从动体32的外端面上装有一个电磁线圈36，电磁线圈36在PWM(脉宽调制)信号的驱动下，驱动阀杆351的伸缩，进而带动阀片35，控制出油孔321的开闭，从而控制储油腔303向工作腔302的供油量，进而控制迷宫槽301内硅油的量，迷宫槽301内的硅油越多，散热水箱端从动体31、柴油机端从动体32相对于主动盘33的转速越快，实现对硅油风扇离合器3的散热水箱端从动体31以及柴油机端从动体32相对于主动盘33的转速的控制，从而实现对散热风扇5转速的控制。在柴油机端从动体32内还设有一根连通迷宫槽301和储油腔303的回油通道322，回油通道322的与迷宫槽301相接的一端在迷宫槽301的外圆周上。回油通道322，使迷宫槽301内的硅油回流到储油腔303内，形成硅油的循环。

本发明的一种柴油发电机组散热风扇调速装置还包括单片机8和信号采集器11，单片机8和信号采集器11通过集成控制电缆10连接，单片机8上设有一个PWM信号驱动器81，PWM信号驱动器81与硅油风扇离合器3上的电磁线圈36通过集成控制电缆10连接。本发明中所采用的单片机8为AT89C51型单片机，该单片机8是一种集成了PWM信号驱动器81的单片机，通过对PWM信号驱动器81输出的脉宽调制信号的脉宽进行调制，驱动阀杆351，通过阀杆351驱动阀片35，实现对出油孔321开启和闭合时间的控制，最终实现对硅油风扇离合器3的散热水箱端从动体31以及柴油机端从动体32，与主动盘33之间相对转速的调节，以及散热风扇5转速的调节。

柴油发电机组开机时，柴油机9温度较低时，单片机8通过PWM信号驱动器81控制电磁线圈36断开，控制阀片35处于关闭状态，即阀片35封闭出油孔321，储油腔303内的硅油无法进入工作腔302。主动盘33与散热水箱端从动体31以及柴油机端从动体32无法通过硅油有效的啮合，此时硅油风扇离合器3处于分离状态。当柴油机9运行变热以后，单片机8通过PWM信号驱动器81，控制电磁线圈36吸合，控制阀片35打开出油孔321，储油腔303内的硅油进入工作腔302以及迷宫槽301。由于硅油具有很大的粘度，故主动盘33能通过硅油与散热水箱端从动体31以及柴油机端从动体32啮合，驱动散热风扇5高速旋转，散热水箱4的温度越高，阀片35开启的时间越长，关闭的时间越短，进入工作腔302和迷宫槽301的硅油就越多，散热水箱端从动体31以及柴油机端从动体32相对主动盘33的转速就越快，散热风扇5转速就越快，从而有效冷却柴油发电机组，并使散热水箱4内冷却液的温度有效降低。信号采集器11通过散热风扇5和散热水箱4内的传感器，采集散热风扇5转速和散热水箱4内冷却液温度，持续向单片机8传递冷却液温度和散热风扇5转速信息，单片机8通过PWM信号驱动器81控制阀片35的开关，精确调节进入工作腔302的硅油的量，达到对散热风扇5智能调速的目的。硅油风扇离合器3就是这样实现散热风扇5转速与柴油机9的相关变化。

本发明的一种柴油发电机组散热风扇调速装置，通过单片机8和硅油风扇离合器3，控制散热风扇5的转速。信号采集器11同时也是柴油发电机组的柴油机电子控制器，在采集柴油机9运行的各项技术参数的同时，对柴油机9的喷油和转速调节。硅油风扇离合器3通过单片机8以及单片机8上的PWM信号驱动器81,驱动电磁线圈36和阀片35,控制出油孔321的开启或闭合，调节进入工作腔302和迷宫槽301的硅油的量。单片机8通过与信号采集器11的通信，读取散热水箱4内冷却剂的温度和以及散热风扇5转速等数据，并将其转换成为相应的PWM(脉宽调制)信号，由PWM信号驱动器81输出，控制硅油风扇离合器3的电磁线圈36的吸合，从而调节阀片35的开启时间和关闭时间，控制硅油进入工作腔302的量，对硅油风扇离合器3的散热水箱端从动体31和柴油机端从动体32的转速进行无级调节，最终实现对散热风扇5转速的无级调节以及对柴油发电机组发热的控制，从而达到自控和节能的目的。其中，散热水箱4内冷却液温度越高，阀片35的开启时间越长。关闭时间越短，进入工作腔302和迷宫槽301的硅油越多，散热风扇5转速越快。

此外，单片机8中还设有驱动保护电路82，一旦整个系统电路出现故障，系统会自动切断硅油风扇离合器3与信号采集器11之间的联系，从而使硅油风扇离合器3的出油孔321常开，散热风扇5以固定转速全速运转,保证机组的正常工作。

柴油发电机组散热风扇调速装置的技术效果见附图4和表1。

某型号柴油发电机组，额定输出功率2000kW,固定风扇转速1500rpm,散热风扇5消耗柴油机功率75kW。采用了两组本发明的一种柴油发电机组散热风扇调速装置，配置的两组散热风扇5和硅油风扇离合器3功耗的总功耗为68kW，每组34kW，在全速运行时已经比原来节能10％。当处于冷机状态的柴油发电机组初始启动，硅油风扇离合器3处于分离状态，散热风扇5的转速只有350rpm，两台散热风扇5的总功耗只有4kW，节能效果非常明显，同时也使柴油机快速热机，减少机械磨损。在北方冬天的环境下可保持机房的温度。当柴油发电机组4运行在非满负载状态时，柴油机9的温度也会下降，这时散热风扇5转速同步下降，散热风扇5消耗功率下降。柴油发电机组运行在75％负载时，散热风扇5转速下降为1270rpm，每台散热风扇5的消耗功率26kW；柴油发电机组运行在50％负载时，散热风扇5转速下降为910rpm，每台散热风扇5的消耗功率为13.3kW。随着散热风扇5转速的下降，柴油发电机组运行的噪声也相应下降，一米外的噪声下降3-5dB。

表1柴油发电机组散热水箱温度、散热风扇及硅油风扇离合器功耗，与散热风扇转速曲线图

柴油发电机组散热风扇调速装置可以降低油耗、减少排放、延长柴油发电机组的使用寿命，有较好的经济效益和社会效益。

本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。

Claims (5)

1.一种柴油发电机组散热风扇调速装置，包括单片机和信号采集器，所述单片机上设有PWM信号驱动器，所述信号采集器连接所述单片机，其特征在于：

该散热风扇调速装置还包括硅油风扇离合器，所述硅油风扇离合器包括散热水箱端从动体、柴油机端从动体、主动盘，驱动轴，所述散热风扇固定在所述散热水箱端从动体的外端面上，所述主动盘同轴地位于所述散热水箱端从动体和所述柴油机端从动体之间；

所述散热水箱端从动体与所述主动盘之间，以及所述柴油机端从动体与所述主动盘之间形成环形的迷宫槽；所述柴油机端从动体与所述主动盘之间还形成了位于所述迷宫槽径向内侧并与所述迷宫槽连通的工作腔，所述柴油机端从动体内还设有储油腔，所述储油腔与所述工作腔之间通过出油孔连通，所述出油孔通过一块阀片开启或闭合，所述柴油机端从动体上还设有连通所述迷宫槽和所述储油腔的回油通道；

所述柴油机端从动体的外端面上设有电磁线圈，所述电磁线圈与所述单片机上的PWM信号驱动器连接。

2.根据权利要求1所述的一种柴油发电机组散热风扇调速装置,其特征在于：所述信号采集器与所述单片机之间，所述单片机的PWM信号驱动器与所述电磁线圈之间均通过集成控制电缆连接。

3.根据权利要求1所述的一种柴油发电机组散热风扇调速装置，其特征在于：所述阀片位于所述出油孔与所述工作腔相连的一侧，所述阀片上设有一根伸入所述储油腔的阀杆。

4.根据权利要求1所述的一种柴油发电机组散热风扇调速装置，其特征在于：所述单片机为AT89C51型单片机。

5.根据权利要求1所述的一种柴油发电机组散热风扇调速装置，其特征在于：所述单片机上还设有驱动保护电路。