我國(guó)西部高原地域面積少?gòu)V大，約占國(guó)土面積的三分之一，平均海拔高度約為2000~4500m，少數(shù)地區(qū)海拔高度達(dá)5000m以上。與平原地區(qū)相比，高原環(huán)境具有大氣壓力低、空氣密度小、全年平均氣溫低、晝夜溫差大、氣候干燥、風(fēng)沙大等特點(diǎn)。小型柴油發(fā)電機(jī)組一般是指額定功率小于30kW的發(fā)電機(jī)組，廣泛應(yīng)用于銀行、郵電、軍事等行業(yè)，作為主電源或備用電源。柴油發(fā)電機(jī)組在高原環(huán)境下使用時(shí)，其動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性和可靠性等都會(huì)產(chǎn)生較大的變化，造成機(jī)組功率下降、啟動(dòng)困難、機(jī)組溫升過(guò)高和電氣性能下降等狀況，嚴(yán)重影響到用電設(shè)備的正常工作。為了適應(yīng)高原環(huán)境的土作特點(diǎn)，必須對(duì)柴油發(fā)電機(jī)組進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整和改進(jìn)，以滿(mǎn)足高原應(yīng)用的需要。

高原環(huán)境條件對(duì)小型柴油發(fā)電機(jī)組的影響

高原環(huán)境條件與平原相比有顯著差別，隨著海拔的升高，大氣壓力下降，空氣密度和含氧量降低。海拔高度每升高1000 m，大氣壓力下降約9%，年平均氣溫下降5~7℃。不同海拔高度的大氣參數(shù)如表所列。由表可見(jiàn)，在海拔4000m時(shí)，空氣含氧僅為0.186kg/m3，只有平原地區(qū)的一半左右，年平均溫度只有-12℃。

對(duì)柴油機(jī)的影響

對(duì)柴油機(jī)輸出功率的影響

高原地區(qū)風(fēng)沙大，空氣中的含塵量是低海拔地區(qū)的5~15倍，使得空濾器容易堵塞，增加了進(jìn)氣阻力，使充量系數(shù)下降，造成功率下降。而且，空氣濾清器濾清效果下降，不但會(huì)加速零部件間的磨損，還會(huì)因?yàn)檫M(jìn)氣量的減少，使柴油機(jī)不易啟動(dòng)、怠速不穩(wěn)。

對(duì)柴油機(jī)冷啟動(dòng)性能的影響

1)柴油機(jī)著火困難高原地區(qū)大氣壓力低、含氧量少、環(huán)境溫度低，造成壓縮終點(diǎn)氣缸內(nèi)壓力降低，氣缸套、活塞等零件溫度降低，進(jìn)入氣缸的空氣溫度降低，使柴油機(jī)在冷啟動(dòng)時(shí)壓縮終點(diǎn)溫度達(dá)不到柴油著火溫度，造成冷啟動(dòng)困難。

2)啟動(dòng)阻力矩增大冷啟動(dòng)時(shí)，潤(rùn)滑油粘度隨溫度下降而增大，潤(rùn)滑油流動(dòng)性變差，引起曲軸與軸瓦等摩擦件之間的潤(rùn)滑不良，摩擦阻力增大，使啟動(dòng)阻力矩增大。此外，過(guò)低的溫度使得零部件之間的配合間隙減小，也會(huì)造成啟動(dòng)阻力矩增加。

3)啟動(dòng)蓄電池容量下降當(dāng)柴油機(jī)采用蓄電池啟動(dòng)時(shí)，蓄電池容量會(huì)隨著環(huán)境溫度的降低而下降。研究表明，如果電解液溫度為20℃時(shí)，蓄電池容量和柴油機(jī)啟動(dòng)力矩為100%，當(dāng)電解液溫度下降到-20℃時(shí)，蓄電池容量下降了60%啟動(dòng)力矩減小了32%。此外，蓄電池的充電能力也會(huì)隨著氣溫的降低而下降。研究表明，正常情況下，剩余電量為50%的蓄電池經(jīng)過(guò)6h的充電，可達(dá)到額定容量，而在-10℃時(shí)，同樣放電的蓄電池只能充到60%的額定容量。

對(duì)柴油機(jī)經(jīng)濟(jì)性能的影響

通常，非高原型柴油機(jī)是按照標(biāo)準(zhǔn)大氣壓來(lái)整定供油量，柴油機(jī)會(huì)隨著負(fù)載的變化自動(dòng)調(diào)整供油量，使柴油機(jī)的轉(zhuǎn)速保持穩(wěn)定。但是，隨著海拔高度的升高，空氣中的含氧量下降，同樣的負(fù)載變化，柴油機(jī)的轉(zhuǎn)速波動(dòng)幅度增大，為了穩(wěn)定轉(zhuǎn)速，柴油機(jī)的供油量也會(huì)相應(yīng)的增大，這樣燃油消耗率就會(huì)增加。并且，油多氣少會(huì)導(dǎo)致可燃混合氣過(guò)濃，使燃料燃燒不充分，柴油機(jī)冒黑煙，排放變差，整機(jī)的熱效率降低。研究表明，海拔每升高1000m，燃油消耗率上升5.6~11%。

此外，由于高海拔地區(qū)冷卻水的沸點(diǎn)隨海拔升高而降低，使發(fā)動(dòng)機(jī)熱負(fù)荷增加，導(dǎo)致柴油機(jī)可靠性降低。據(jù)統(tǒng)計(jì)，當(dāng)噴油量不變時(shí)，海拔高度每升高1000m，自然吸氣柴油機(jī)的功率下降約8~10%，燃?xì)鉁囟壬?0~40℃，熱強(qiáng)度增大2~4%。

對(duì)交流同步發(fā)電機(jī)的影響

高原環(huán)境對(duì)交流同步發(fā)電機(jī)的主要影響是:由于海拔升高，空氣密度降低，使得發(fā)電機(jī)的絕緣強(qiáng)度降低;轉(zhuǎn)子及定子繞組的散熱效果變差、溫度升高。研究表明，雖然環(huán)境溫度也會(huì)隨著海拔的升高而降低，但是，當(dāng)氣溫的降低不足以補(bǔ)償溫升的影響時(shí)，將導(dǎo)致絕緣壽命下降。為了保證發(fā)電機(jī)的可靠運(yùn)行，需要對(duì)其輸出功率進(jìn)行修正。

對(duì)電氣系統(tǒng)的影響

1)溫升的影響研究表明，海拔每升高100m，電氣裝置的溫升一般在0.4℃以?xún)?nèi)，環(huán)境溫度降低約0.5℃。由此可見(jiàn)，高原環(huán)境溫度的降低可以部分或全部補(bǔ)償?shù)蛪弘姎庋b置溫升的增加。因此，一般不考慮海拔高度對(duì)電氣裝置溫升的影響。但是，對(duì)于連續(xù)工作的大發(fā)熱量電氣裝置，可考慮降容使用。

2)絕緣強(qiáng)度的影響隨著海拔的升高，空氣的絕緣強(qiáng)度會(huì)相應(yīng)降低。一般來(lái)講，海拔每升高1000m，空氣絕緣強(qiáng)度就會(huì)降低約10%。由此造成電氣裝置的外絕緣強(qiáng)度及空氣間隙之間的擊穿電壓也會(huì)降低，因此在高海拔地區(qū)使用時(shí)，電氣裝置的額定絕緣電壓、介電強(qiáng)度、最大額定電壓等參數(shù)都要降低。此外，繼電器、接觸器、空氣開(kāi)關(guān)等采用空氣作為滅弧介質(zhì)的開(kāi)關(guān)器件，其滅弧時(shí)間也會(huì)隨空氣絕緣強(qiáng)度的降低而延長(zhǎng)，造成觸頭燒損嚴(yán)重，開(kāi)關(guān)通斷能力下降。

3)高原熱輻射及紫外線輻射的影響海拔5000m時(shí)太陽(yáng)熱輻射度約為低海拔時(shí)的1.25倍，熱輻射對(duì)物體起加熱作用。太陽(yáng)熱輻射的增加將引起機(jī)組溫升增高，降低有機(jī)絕緣材料的材質(zhì)性能，使材料變形，機(jī)械熱應(yīng)力增大。此外，高原紫外線輻射強(qiáng)度也隨海拔升高而增大，在海拔3000m時(shí)紫外線輻射強(qiáng)度約為低海拔時(shí)的2倍，紫外線將引起有機(jī)絕緣材料的加速老化，使空氣容易電離而導(dǎo)致外絕緣強(qiáng)度降低。

相關(guān)標(biāo)簽：科勒發(fā)電機(jī)組

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