CN114893291B - 一种柴油发电机组进气加热装置及加热方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种柴油发电机组进气加热装置及加热方法，涉及发电机组辅助保护设备技术领域，柴油发电机组进气加热装置包括柴油发电机组，还包括第一散热器和输送装置，输送装置分别与柴油发电机组的散热水箱、第一散热器连通，以将散热水箱内的冷却液输送至第一散热器，第一散热器用于散发冷却液的热量，第一散热器设于柴油发电机组的柴油机进气口的前方。本申请中利用冷却液作为热源提升柴油机进气温度，热源稳定、持续，可提高热量转化效率。

Description

一种柴油发电机组进气加热装置及加热方法

技术领域

本发明涉及发电机组辅助保护设备技术领域，更具体地说，涉及一种柴油发电机组进气加热装置。此外，本发明还涉及一种包括用于上述柴油发电机组进气加热装置的加热方法。

背景技术

柴油发电机组正常使用的环境温度是-10℃至40℃，当环境温度低于-10℃时，会对柴油发电机组的可靠运行产生较大的影响，一方面，过低的进气温度，不仅会降低喷油嘴对柴油的雾化能力，使柴油机的出力受限，还会使柴油机的气缸壁长期处于骤冷骤热状态，影响气缸壁的机械强度，缩短柴油机使用寿命；另一方面，未燃烧充分的柴油经排气管排出后，会产生大量白烟，造成严重环境污染，还会在消音器内出现爆燃，存在较大的安全隐患。

目前，在提升柴油机进气温度的方法中，多采用改造发电机组原有结构或外加辅助装置，如将排气消音器置于集装箱内，用消音器产生的热量直接加热周围空气，或利用换热器将消音器产生的热量传递至柴油机进气口附近，达到提高柴油机进气温度的目的。也有研究者通过在排风口加装回风装置，将第一散热器风扇吹出的热风回送至柴油机进风口，从而提高柴油机进气温度。

但上述两种方法存在一定的不足之处，经消音器加热后的热空气有限，在与被吸入集装箱内的大量冷空气混合后，其热量可利用效率极低；二通过回风管内的电机降排风腔内的热风抽至消音腔内，在与大量冷空气混合后，由于机组内负压较大，大部分热风并未直接进入柴油机进气口，而是被散热风扇吹至排风腔，其热量可利用率较低。

综上所述，如何解决提升进气温度时热量利用率较低的问题，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种柴油发电机组进气加热装置，可提升柴油机进气温度，且热量转化效率较高。

本发明的另一目的是提供一种用于上述柴油发电机组进气加热装置的加热方法。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种柴油发电机组进气加热装置，包括柴油发电机组，还包括第一散热器和输送装置，所述输送装置分别与所述柴油发电机组的所述散热水箱、所述第一散热器连通，以将所述散热水箱内的冷却液输送至所述第一散热器，所述第一散热器用于散发所述冷却液的热量，所述第一散热器设于所述柴油发电机组的柴油机进气口的前方。

优选的，所述输送装置包括第一管道和第二管道，所述第一管道、所述第二管道均连通所述第一散热器和所述散热水箱，所述第一管道用于所述冷却液从所述散热水箱流向所述第一散热器，所述第二管道用于所述冷却液从所述第一散热器流向所述散热水箱。

优选的，所述第一管道设有用于控制所述冷却液流速的调速水泵。

优选的，所述第一管道为钢材质件，和/或，所述第二管道为钢材质件。

优选的，所述柴油发电机组的进风百叶窗后方设有用于提升发电机组集装箱内温度的第二散热器。

优选的，还包括控制装置和电加热器，所述电加热器设于所述柴油机进气口和所述第一散热器之间，所述控制装置与所述电加热器、所述调速水泵连接，以控制所述电加热器和所述调速水泵运行。

优选的，所述电加热器处设有用于感应所述柴油机进气口的进气温度的温度传感器，所述温度传感器与所述控制装置信号连接。

一种柴油发电机组进气加热方法，用于上述的柴油发电机组进气加热装置，包括：

控制装置采集同一时刻下柴油发电机组的进气温度、输出功率以及柴油流量的数据；

所述控制装置计算所述输出功率与所述柴油流量的比值，所述比值为能效比；

拟合所述进气温度与所述能效比的曲线；

依据拟合所得的所述曲线判断柴油机的最佳进气温度值；

控制调速水泵的压力大小以及电加热器的电流大小，以使所述柴油机的进气保持在所述最佳进气温度值的误差范围内。

优选的，所述控制调速水泵的压力大小以及电加热器的电流大小，以使所述柴油机的进气保持在所述最佳进气温度值的误差范围内后，还包括：

返回所述控制装置采集同一时刻下柴油发电机组的进气温度、输出功率以及柴油流量的数据。

优选的，所述控制装置采集同一时刻下柴油发电机组的进气温度、输出功率以及柴油流量的数据后，还包括：

若采集的所述进气温度、所述输出功率以及所述柴油流量的数据偏差较大，则剔除所得数据，并返回所述控制装置采集同一时刻下柴油发电机组的进气温度、输出功率以及柴油流量的数据的步骤；若采集的所述进气温度、所述输出功率以及所述柴油流量的数据偏差较小，则进入后续步骤。

本发明提供的柴油发电机组进气加热装置，包括柴油发电机组，还包括第一散热器和输送装置，输送装置分别与散热水箱、第一散热器连通，第一散热器设于柴油机进气口的前方。

柴油发电机组中的柴油机内部的冷却液，为柴油机的气缸壁和气缸盖降温后流入散热水箱中，其中一部分冷却液通过散热水箱散热后回流至柴油机内继续为气缸壁和气缸盖降温，而另一部分冷却液通过输送装置被输送至第一散热器内，第一散热器将冷却液降温，由于第一散热器设于柴油机进气口的前方，因此进入柴油机的气体需要先通过第一散热器，气体在第一散热器内吸收冷却液的热量，从而提升进入柴油机的气体温度，在第一散热器内降温后的冷却液通过输送装置输送回散热水箱，并回流至柴油机继续为气缸壁和气缸盖降温。

本申请提供的柴油发电机组进气加热装置，利用散热水箱内的冷却液作为热源提升进入柴油机的气体温度，且热源稳定、持续，不与其他低温物质接触，热量转化效率较高，以使柴油发电机组能够在极寒环境下工作。

本发明还提供了一种用于柴油发电机组进气加热装置的加热方法，采用液体加热和电加热结合的方式精确控制柴油发电机组的进气温度保持于最佳进气温度值附近，且可随着柴油发电机组的最佳进气温度值变化而自动调节。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明所提供的柴油发电机组进气加热装置的结构示意图。

图1中：

1为排风百叶窗、2为散热水箱、3为调速水泵、4为柴油机、5为第一管道、6为柴油机进气口、7为柴油机进气滤芯、8为加热箱、9为发电机组集装箱、10为温度传感器、11为电加热器、12为第一散热器、13为发电机、14为进风百叶窗、15为第二管道。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的核心是提供一种柴油发电机组进气加热装置，可提升柴油机进气温度，且热量转化效率较高。本发明的另一核心是提供一种用于上述柴油发电机组进气加热装置的加热方法。

请参考图1，图1为柴油发电机组进气加热装置的结构示意图。

本申请提供的一种柴油发电机组进气加热装置，包括柴油发电机组，还包括第一散热器12和输送装置，输送装置分别与柴油发电机组的散热水箱2、第一散热器12连通，以将散热水箱2内的冷却液输送至第一散热器12，第一散热器12用于散发冷却液的热量，第一散热器12设于柴油发电机组的柴油机进气口6的前方。

具体的，柴油发电机组包括排风百叶窗1、散热水箱2、柴油机4、柴油机进气口6、柴油机进气滤芯7、发电机组集装箱9、发电机13以及进风百叶窗14，柴油机进气滤芯7设于柴油机进气口6前方，第一散热器12设于柴油机进气滤芯7的前方，即第一散热器12设于发电机13与柴油机进气滤芯7之间，可选的，第一散热器12也可以设于发电机13的其他方位，但第一散热器12始终设于柴油进气滤芯7的前方。

散热水箱2、柴油机4、柴油机进气口6、柴油机进气滤芯7以及发电机13均设于发电机组集装箱9内，排风百叶窗1设于发电机组集装箱9靠近散热水箱2的一侧，进风百叶窗14设于发电机13两侧的发电机组集装箱9侧壁上。

柴油机4内部的冷却液为柴油机4的气缸壁和气缸盖降温后，流入散热水箱2中，散热水箱2中的一部分冷却液在散热水箱2内散热后回流至柴油机4内，并继续为气缸壁和气缸盖降温，而另一部分冷却液通过输送装置被输送至第一散热器12内，第一散热器12将冷却液降温，由于第一散热器12设于柴油机进气口6的前方，因此进入柴油机4的气体需要依次经过第一散热器12和柴油机进气滤芯7，才可进入柴油机4内，而气体在第一散热器12内吸收冷却液散发的热量，从而提升进入柴油机4的气体温度，在第一散热器12内降温后的冷却液通过输送装置输送回散热水箱2，并回流至柴油机4继续为气缸壁和气缸盖降温。

本申请提供的柴油发电机组进气加热装置，利用散热水箱2内的冷却液作为热源提升进入柴油机4的气体温度，且热源稳定、持续，不与其他低温物质接触，热量转化效率较高，以使柴油发电机组能够在极寒环境下工作。

在上述实施例的基础上，输送装置包括第一管道5和第二管道15，第一管道5、第二管道15均连通第一散热器12和散热水箱2，第一管道5用于冷却液从散热水箱2流向第一散热器12，第二管道15用于冷却液从第一散热器12流向散热水箱2。

具体的，输送装置包括第一管道5和第二管道15，且第一管道5和第二管道15均连通第一散热器12和散热水箱2。

当柴油机4内的冷却液为气缸壁和气缸盖降温后流入散热水箱2时，其中一部分冷却液经过散热水箱2散热后回流至柴油机4内，另一部分冷却液通过第一管道5流至第一散热器12，在第一散热器12内散热后从第二管道15流至散热水箱2内，并继续回流至柴油机4内为气缸壁和气缸盖降温。

使用第一管道5和第二管道15作为输送装置，占用机组空间小，无需改造机组内部结构，安装方式简单且不影响机组日常维保。

可选的，也可以将输送装置设为可移动的水箱或者其他结构。

在上述实施例的基础上，第一管道5设有用于控制冷却液流速的调速水泵3。

具体的，第一管道5上设有调速水泵3，散热水箱2内的部分冷却液经过调速水泵3增压后通过第一管道5流入第一散热器12内，通过设置调速水泵3可使冷却液具有一定的流速，从而保证部分冷却液能够顺利流至第一散热器12内，同时增加冷却液的流速和压力，可在一定程度上增大冷却液的热量，从而提供更多的热量给进入柴油机4的气体，进一步提升气体温度。

调速水泵3设于第一管道5靠近散热水箱2的位置，以便于给予散热水箱2内的冷却液压力，可选的，调速水泵3也可以设于其他位置。

在上述实施例的基础上，第一管道5为钢材质件，和/或，第二管道15为钢材质件。

具体的，第一管道5和第二管道15均为钢管，钢管的强度较高，且自身重量较轻，且钢管的韧性稿，能够经受住一定的冲击作用。

可选的，第一管道5和第二管道15也可以为其他材质件。

在上述实施例的基础上，柴油发电机组的进风百叶窗14后方设有用于提升发电机组集装箱9内温度的第二散热器。

具体的，发电机组集装箱9靠近进风百叶窗14后方的位置设有第二散热器，以提高发电机组集装箱9内整体温度，从而使柴油机4和发电机13处于一个适宜的温度范围内，并可使气体在进入第一散热器12之前提升一定的温度。

可选的，也可以不设置第二散热器。

在上述任意一个方案的基础之上，还包括控制装置和电加热器11，电加热器11设于柴油机进气口6和第一散热器12之间，控制装置与电加热器11、调速水泵3连接，以控制电加热器11和调速水泵3运行。

具体的，电加热器11设于第一散热器12的后方，且两者均设置于加热箱8内，当气体经过第一散热器12后进入电加热器11内加热，从而进一步提升气体温度，同时可通过控制装置控制电加热器11的电流大小和调速水泵3的压力大小，从而使经过电加热器11后的气体处于较为适宜的温度。

可选的，也可以仅通过电加热器11提升气体温度。

在上述实施例的基础上，电加热器11处设有用于感应柴油机进气口6的进气温度的温度传感器10，温度传感器10与控制装置信号连接。

具体的，加热箱8内设有温度传感器10，其与控制装置信号连接，当气体进入加热箱8内时，温度传感器10检测到气体温度后，发送信号至控制装置，控制装置根据检测所得的气体温度，控制调速水泵3的压力和电加热器11的电流大小，从而使气体能够加热至适宜的温度。

通过设置温度传感器10，可提升控制装置控制调速水泵3和电加热器11的精确程度，采用液体加热和电加热相结合的方式较为精确的控制进气温度达到适宜的温度值。

本申请还提供一种柴油发电机组进气加热方法，用于柴油发电机组进气加热装置，包括：

步骤S1、控制装置采集同一时刻下柴油发电机组的进气温度、输出功率以及柴油流量的数据；

步骤S2、控制装置计算输出功率与柴油流量的比值，比值为能效比；

步骤S3、控制装置拟合进气温度与能效比的曲线；

步骤S4、控制装置依据拟合所得的曲线判断柴油机4的最佳进气温度值；

步骤S5、控制装置控制调速水泵3的压力大小以及电加热器11的电流大小，以使柴油机4的进气保持在最佳进气温度值的误差范围内。

具体的，步骤S2中控制装置计算输出功率与柴油流量的比值，比值为能效比中的计算公式为：

E＝P/f；

其中，E为能效比、P为输出功率、f为柴油流量。

控制装置通过上述步骤可得到进入柴油机4的气体的最佳温度值，并根据最佳温度值控制调速水泵3和电加热器11，以使气体加热后的温度处于最佳温度值的误差范围内，其中，误差范围可根据具体情况以及需求自行设定。

通过该方法，可使整体加热装置采用液体加热和电加热相结合的方式精确控制柴油机发电机组的进气温度处于最佳进气温度值的附近，从而在加热气体的同时避免气体加热过高导致柴油机4损坏。

在上述实施例的基础上，步骤S5控制调速水泵3的压力大小以及电加热器11的电流大小，以使柴油机4的进气保持在最佳进气温度值的误差范围内后，还包括：

返回控制装置采集同一时刻下柴油发电机组的进气温度、输出功率以及柴油流量的数据。

具体的，控制装置在控制调速水泵3和电加热箱8以使进气温度保持在拟合所得的最佳温度值附近的同时，继续采集进气温度、输出功率以及柴油流量，并重复后续步骤，以不断优化最佳温度值，降低因数据量不足、柴油发电机组自身条件变化以及外部环境变化等因素而引起的误差以及最佳进气温度值的变化，进一步提高控制进气温度的精确程度。

在上述实施例的基础上，步骤S1控制装置采集同一时刻下柴油发电机组的进气温度、输出功率以及柴油流量的数据后，还包括：

若采集的进气温度、输出功率以及柴油流量的数据偏差较大，则剔除所得数据，并返回控制装置采集同一时刻下柴油发电机组的进气温度、输出功率以及柴油流量的数据的步骤；若采集的进气温度、输出功率以及柴油流量的数据偏差较小，则进入后续步骤。

具体的，若采集的同一时刻下的进气温度、输出功率以及柴油流量的数据中，某一个或两个或三个数据偏差较大时，将该时刻下采集的进气温度、输出功率以及柴油流量的数据剔除，并继续采集另一时刻下的进气温度、输出功率以及柴油流量的数据，若该组数据仍有偏差较大的数据，则继续采集；若采集的数据偏差均较小，则可进行后续步骤，以避免数据偏差较大导致最佳进气温度值偏差较大，进一步提高拟合所得最佳进气温度值的精确度。

需要说明的是，数据的偏差范围，可根据实际情况以及个人需求所定。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

以上对本发明所提供的柴油发电机组进气加热装置及加热方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (6)

1.一种柴油发电机组进气加热方法，其特征在于，用于柴油发电机组进气加热装置，所述柴油发电机组进气加热装置包括：柴油发电机组，还包括第一散热器(12)和输送装置，所述输送装置分别与所述柴油发电机组的散热水箱(2)、所述第一散热器(12)连通，以将所述散热水箱(2)内的冷却液输送至所述第一散热器(12)，所述第一散热器(12)用于散发所述冷却液的热量，所述第一散热器(12)设于所述柴油发电机组的柴油机进气口(6)的前方；

所述输送装置包括第一管道(5)和第二管道(15)，所述第一管道(5)、所述第二管道(15)均连通所述第一散热器(12)和所述散热水箱(2)，所述第一管道(5)用于所述冷却液从所述散热水箱(2)流向所述第一散热器(12)，所述第二管道(15)用于所述冷却液从所述第一散热器(12)流向所述散热水箱(2)；

所述第一管道(5)设有用于控制所述冷却液流速的调速水泵(3)；

还包括控制装置和电加热器(11)，所述电加热器(11)设于所述柴油机进气口(6)和所述第一散热器(12)之间，所述控制装置与所述电加热器(11)、所述调速水泵(3)连接，以控制所述电加热器(11)和所述调速水泵(3)运行；

所述柴油发电机组进气加热方法包括：

控制装置采集同一时刻下柴油发电机组的进气温度、输出功率以及柴油流量的数据；

所述控制装置计算所述输出功率与所述柴油流量的比值，所述比值为能效比；

拟合所述进气温度与所述能效比的曲线；

依据拟合所得的所述曲线判断柴油机(4)的最佳进气温度值；

控制调速水泵(3)的压力大小以及电加热器(11)的电流大小，以使所述柴油机(4)的进气保持在所述最佳进气温度值的误差范围内。

2.根据权利要求1所述的柴油发电机组进气加热方法，其特征在于，所述第一管道(5)为钢材质件，和/或，所述第二管道(15)为钢材质件。

3.根据权利要求2所述的柴油发电机组进气加热方法，其特征在于，所述柴油发电机组的进风百叶窗后方设有用于提升发电机组集装箱(9)内温度的第二散热器。

4.根据权利要求1至3任一项所述的柴油发电机组进气加热方法，其特征在于，所述电加热器(11)处设有用于感应所述柴油机进气口(6)的进气温度的温度传感器(10)，所述温度传感器(10)与所述控制装置信号连接。

5.根据权利要求4所述的柴油发电机组进气加热方法，其特征在于，所述控制调速水泵(3)的压力大小以及电加热器(11)的电流大小，以使所述柴油机(4)的进气保持在所述最佳进气温度值的误差范围内后，还包括：

返回所述控制装置采集同一时刻下柴油发电机组的进气温度、输出功率以及柴油流量的数据。

6.根据权利要求1至3任一项所述的柴油发电机组进气加热方法，其特征在于，所述控制装置采集同一时刻下柴油发电机组的进气温度、输出功率以及柴油流量的数据后，还包括：

若采集的所述进气温度、所述输出功率以及所述柴油流量的数据偏差较大，则剔除所得数据，并返回所述控制装置采集同一时刻下柴油发电机组的进气温度、输出功率以及柴油流量的数据的步骤；若采集的所述进气温度、所述输出功率以及所述柴油流量的数据偏差较小，则进入后续步骤。