Kako radi sistem za hlađenje dizel generatora?

Kako radi sistem hlađenja dizel generatora?

Ovo poglavlje govori o najvažnijim dijelovima sistema za hlađenje dizel motora i zašto je svaki od njih važan za dobar rad motora.

Mehanički hlađenje motora
25-30 posto sve topline koja dolazi iz goriva i odlazi u motor preuzima sistem za hlađenje.
Ako se ova toplota ne riješi sama od sebe, unutrašnja temperatura motora će brzo porasti do tačke u kojoj se dijelovi lome i motor prestaje raditi. Svi komercijalni dizel motori imaju sistem hlađenja koji prikuplja ovu toplotu i prebacuje je u medij koji upija toplotu izvan motora.
Mnogi moderni motori imaju sisteme za turbo punjenje koji osiguravaju da ima dovoljno zraka da gorivo sagori i stvori snagu koja je potrebna. Mehanizam za turbo punjenje čini vazduh za sagorevanje toplijim. Prije nego što zrak za izgaranje uđe u cilindre motora, potrebno ga je ohladiti kako bi se osiguralo da ima dovoljno kilograma zraka za sagorijevanje goriva (da bi se održala gustina zraka). Izmjenjivač topline koji izgleda kao radijator postavljen je u cijev između izlaza kompresora turbopunjača i razvodnika zraka motora. Ovo se zove intercooler zraka ili naknadni hladnjak. Zadatak ovog radijatora je uklanjanje topline iz zraka za izgaranje. Ovaj izmjenjivač topline može koristiti ili sistem vode u omotaču ili sistem servisne vode da dobije svoju vodu (krajnji hladnjak).
Kada se koristi servisna voda, može postojati dodatni izmjenjivač topline između sistema servisne vode i intercooler vodenog sistema za čišćenje i održavanje vode u sistemu vode međuhladnjaka tako da ne ošteti intercooler zraka.

Osnove rashladnog sistema
Većina dizel motora ima sistem hlađenja koji izgleda kao omotač i ima zatvorenu petlju. Dok tečnost za hlađenje teče kroz motor, ona preuzima toplotu iz košuljice cilindara, glava cilindra i drugih delova.

Što je rashladna tečnost hladnija kada napusti motor, to će motor bolje raditi. S druge strane, previsoke temperature rashladne tekućine mogu uzrokovati strukturno oštećenje dopuštajući da se dijelovi motora pregriju. Ulje za podmazivanje se također može hladiti korištenjem vode u omotaču i izmjenjivača topline. Većina dizel motora najbolje radi s temperaturom ispuštanja vode iz omotača od oko 180oF i porastom temperature kroz motor između 8 i 15oF.

Većina dizel motora hladi se vodom kao rashladnom tečnošću. Ipak, voda sama po sebi može uzrokovati rđu, nakupljanje minerala i smrzavanje.
Antifriz, poput etilen glikola ili propilen glikola, treba dodati u motore koji mogu biti blizu ili ispod nule. Najčešće rješenje je miješanje antifriza i vode, što djeluje na temperaturama od -40 stepeni F. Komercijalni antifriz sadrži hemikalije koje sprječavaju pojavu rđe. Dodavanje antifriza otežava kretanje toplote.
Većinu vremena, dizel motori koji se koriste u nuklearnim reaktorima za hitne slučajeve nisu izloženi temperaturama smrzavanja. U ovim uslovima nema potrebe za antifrizom. Ipak, korozija se može zaustaviti miješanjem kemikalija koje zaustavljaju koroziju s vodom koja je lišena minerala.

Hemija vode: Voda koja se koristi za hlađenje motora ne bi trebala imati nikakve kemikalije koje uzrokuju naslage ili kamenac. Uglavnom se koristi demineralizirana voda. pH vode trebao bi biti između 8 i 9,5.
Najbolje je dodati inhibitor korozije kao što je Nalco 2000 kako bi se spriječio nakupljanje kamenca na oblogama cilindra i glavama cilindara. Jedna šesnaestina inča skale je ista kao dodavanje jednog inča čelika u motor kako bi se smanjila vjerovatnoća da će propuštati toplinu. Povremeno se radi hemijska analiza rashladne tečnosti i dodaje se odgovarajuća količina inhibitora korozije kako bi se održavala ispravna hemija vode.

Kako održavati motor hladnim
Na nekim postavkama, voda u međuhladnjaku i voda u omotu se hlade različitim dijelovima radijatora. Većinu vremena, vodeni krug u omotaču se koristi za hlađenje ulja za podmazivanje u ovim situacijama.
Uz pomoć ekspanzionog rezervoara (koji se naziva i "glava" ili "rezervoar za dopunu"), koji je instaliran iznad motora kako bi se glava držala na sistemu, rashladna tečnost se pohranjuje u samom sistemu motora. Motor pokreće pumpu koja izvlači vazduh iz sistema i šalje rashladnu tečnost u motor. U većini sistema voda napušta motor kroz ventil koji je kontroliran termostatom. Ako je voda previše hladna, vod je propušta oko izmjenjivača topline. Voda prolazi kroz izmjenjivač topline ako je previše vruća.
Termostatski kontrolni ventil (TCV) otkriva koliko je rashladno sredstvo vruće i reagira na njega.

Čim temperatura rashladne tečnosti motora padne ispod zadate vrednosti ventila, rashladna tečnost se šalje kroz izmjenjivač topline vode u omotaču. Kada je temperatura rashladne tečnosti viša od zadate vrednosti, ventil šalje rashladnu tečnost kroz izmenjivač toplote. Višak toplote se zatim šalje u sistem sirove ili servisne vode. Kada se dizel motor pokrene, protok servisne vode počinje sam.
Kroz izlaz iz izmjenjivača topline, ili obilazni vod, voda se vraća u pumpu za vodu u omotaču i, na kraju, u motor. U mnogim sistemima, sistem ulja za podmazivanje se hladi izmenjivačem toplote u sistemu vode u omotaču. Za motore kod kojih je važno da ulje za podmazivanje bude hladnije od vode u omotaču, toplota ulja se šalje direktno u sistem servisa/sirove vode kroz izmjenjivač topline u sistemu mazivog ulja.
Kada rashladna tečnost dođe do bloka cilindra, ona teče kroz unutrašnje kanale i/ili cijevi do dna košuljice cilindra. Kako tečnost raste, teče oko obloga cilindara i u glave cilindara. Kada rashladna tečnost napusti glave cilindara, ona ide u izlazni vod, a zatim u termostatski ventil.
Na motorima sa međuhladnjacima ili naknadnim hladnjakom, dio vode u omotaču prolazi kroz međuhladnjake kako bi preuzeo toplinu iz ulaznog zraka koji nije potreban. Na mnogim motorima sa međuhladnjacima ili naknadnim hlađenjem, ova dodatna toplota se šalje u sistem servisa/sirove vode putem zasebnog izmenjivača toplote. Ovo je dobro jer vodu u interkuleru treba ohladiti na temperaturu nižu od vode u sistemu vode u omotaču. Većina ALCO motora koristi sistem vode u omotaču za hlađenje vode u međuhladnjaku.

Ekspanzioni rezervoar - Mnogi motori koriste ekspanzioni rezervoar sa zatvaračem pod pritiskom, ili je ekspanzioni rezervoar montiran dovoljno visoko da održi potrebnu glavu (neto glava pozitivnog pritiska - NPSH) na sistemu. Većinu vremena, ekspanzioni rezervoar se nalazi neposredno iznad najviše tačke sistema rashladne vode u omotaču, a ventilacioni vodovi se koriste kako bi sistem bio bez vazduha. Neki ekspanzijski rezervoari se mogu pumpati kako bi se održao viši pritisak, što pomaže u podizanju tačke ključanja rashladne tečnosti.

Oporna cijev je spremnik koji je postavljen okomito i na istoj visini kao i motor. Zadržava rashladnu tečnost motora i ima prostor za vazduh da nadoknadi širenje rashladne tečnosti kada se zagreje.
Odvodne cijevi se obično odvode u zrak, čineći sistem za hlađenje koji nije pod pritiskom. Nivo vode u cijevi mora biti dovoljno visok da dostigne traženi NPSH, ili rezervoar mora biti pod pritiskom.

Pumpa za vodu sa omotačem: Motor pokreće jednostepenu centrifugalnu pumpu za vodu sa omotačem, koju pokreće radilica motora kroz niz zupčanika.

Kao što se vidi, voda ulazi u usisni ulaz pumpe. Zupčanik motora pokreće pogonski zupčanik pumpe, koji zauzvrat rotira osovinu pumpe i radno kolo. Brzina rashladnog sredstva se povećava centrifugalnom silom kada se propeler okreće. Kako rashladno sredstvo ulazi u kućište pumpe, njegova brzina se smanjuje, a pritisak proporcionalno raste. Rashladna tečnost se izliva iz kućišta pumpe u vodni otvor u omotaču do donjeg kraja košuljice cilindra pod većim pritiskom.

Rashladna tečnost za motor dolazi do dna termostatskog kontrolnog ventila. Kada je temperatura rashladne tečnosti niska, kao što je prikazano na desnoj strani dijagrama, klizni ventil ventila ostaje u gornjem položaju i rashladna tečnost ide oko izmenjivača toplote.
Kako temperatura rashladne tekućine raste, pelete voska unutar elemenata za kontrolu temperature se šire. Ovo gura cijev elementa i otvor ventila prema dolje. Dakle, protok kroz premosnicu je ograničen ili prigušen, kao što je prikazano na lijevoj strani dijagrama, a rashladna tekućina se šalje u izmjenjivač topline.
U upotrebi, ventil mijenja svoj položaj u temperaturnom rasponu od oko 10 do 150 stepeni Farenhajta kako bi održao temperaturu rashladnog sredstva prilično stabilnom.

Obloženi izmjenjivač topline za vodu - Izmjenjivači topline vode u omotaču obično su napravljeni od školjke i cijevi. Na strani kućišta, rashladna tečnost motora obično teče preko cijevi, dok servisna voda teče kroz cijevi.

Jakna Water Keepwarm Systems
Kada je motor ugašen na neko vrijeme, temperatura unutar motora znatno opada. Brzo pokretanje i brzo punjenje hladnog motora, što je tipično za nuklearne dizel dizel motore u vanrednim situacijama, stavlja motor pod veliki stres i brže ga troši dok ne dostigne normalnu radnu temperaturu.
Sistem vodenog hlađenja u omotaču prikazan je na istom planu kao i standardni sistem vodenog hlađenja u omotaču. Ovaj dio održava temperaturu rashladne tekućine motora na ili blizu normalne radne temperature. To ne znači da su svi dijelovi na svojoj normalnoj temperaturi.
Budući da dizel motori koriste toplinu od kompresije do pokretanja, održavanje motora toplim čini ga mnogo bržim paljenjem i smanjuje vjerovatnoću da se motor neće pokrenuti jer je temperatura usisnog zraka preniska.

Pumpa za održavanje topline: Pumpa za održavanje topline je jednostepena centrifugalna pumpa koja se napaja električnom energijom. Slična je pumpi koju pokreće motor po tome što održava zagrijanu rashladnu tečnost da se kreće kroz motor čak i kada je motor ugašen.

Keepwarm grijač: grijač za održavanje topline vode u jakni je električni grijač u uronjenom stilu, baš kao grijač za održavanje topline ulja za podmazivanje.
Stavlja se u posebnu cijev ili spremnik za grijanje. Kontroliše ga termostat kako bi motor održavao odgovarajuću temperaturu.

Kako sistem radi: Kada je motor u "standby" modu, uključuje se sistem "održavanje topline". Pumpa za održavanje topline stvara vakuum u sistemu i šalje vodu u dovod vode u omotač motora. Kada motor radi, nepovratni ventili se mogu staviti u sistem za održavanje topline kako bi se zaustavio protok u pogrešnom smjeru. Zagrijana rashladna tekućina teče kroz motor, zagrijavajući cilindre, glave cilindara i druge dijelove koji se hlade vodom.

Sistem za rashladnu vodu
Sistem vode za međuhladnjak daje vodu interkuleru ili naknadnom hlađenju, koji je ugrađen na cijevi za usis zraka za izgaranje motora. To je izmjenjivač topline poput radijatora koji hladi zrak za izgaranje nakon kompresora turbo punjača i prije zračnog razvodnika/plenuma motora.
Hlađenje čini zrak gušćim, što omogućava da više kisika sagorijeva više goriva i stvara više energije. Štaviše, vazduh za sagorevanje hladi krune klipova.
Voda koja se koristi za međuhlađenje obično mora biti prilično blizu temperaturi okolnog zraka. Iz tog razloga, obično je bolje koristiti servisnu vodu umjesto vode u omotu, koja ima mnogo višu temperaturu (160 do 180oF).
Tipičan dijagram intercooler i aftercooler sistema vode
Budući da su ovi dijelovi isti kao i oni koji se koriste u sustavu vode u omotaču, o njima više nećemo govoriti.
U nekim sistemima intercooler vode, termostat se može koristiti kako bi se spriječilo da voda intercoolera postane previše hladna, posebno po hladnom vremenu ili kada motor ne radi mnogo. Ovo sprečava kondenzaciju vlage u vazduhu za sagorevanje što je više moguće. U nekim sistemima, sistem za vodu u omotaču i sistem za vodu međuhladnjaka su povezani tako da se međuhladnjak može zagrijati kada je potrebno.
Ako je zrak za izgaranje koji ulazi u motor previše hladan, može potrajati duže da se motor pokrene, možda neće raditi tako dobro kada je opterećenje nisko, a košuljica cilindra možda neće biti dobro podmazana. Da bi ublažili ovaj uticaj, nekoliko proizvođača termostatski ograničava protok rashladne vode do intercooler-a i/ili snabdeva toplom vodom u omotaču po potrebi.
Termostatski ventil u krugu sprečava da voda u interkuleru postane previše hladna, što takođe sprečava da vazduh koji ide u motor postane previše hladan. Kada je zrak previše hladan, može doći do kondenzacije u motoru i izbijanja "bijelog" dima iz ispušne cijevi.

Više stvari koje ga čine cool
Većinu vremena, dizel generator se drži u zgradi sa nekoliko otvora.
U EDG prostoriji postoji nekoliko izvora topline, kao što su motor i generator. Za najbolje performanse, razvodni uređaj, kontrolne ploče, oprema za nadzor, dnevni rezervoar za gorivo, vazdušni kompresor(i) i rezervoar(i) za skladištenje vazduha u ovoj oblasti moraju da se drže na niskoj temperaturi.
EDG soba ne može biti toplija od 122 stepena F (50 stepeni). Dakle, potrebno je unijeti dovoljno hladnog zraka (ambijentalnog) kako bi se oslobodili topline i održavala temperatura prostorije ispod najviše dozvoljene razine. Iako sobna temperatura nema mnogo uticaja na sam motor, veoma visoke EDG sobne temperature mogu uticati na generator i druge delove. Ako zrak za sagorijevanje motora dolazi iz prostorije, vrući zrak koji ulazi u motor može ga učiniti manje snažnim.