康明斯发动机高原设计选型安装使用

,高原发动机设计、 选型、安装和保养 重庆康明斯发动机有限公司 2002年5月23日 于CCEC,高原发动机 的设计特点,高原地理气候特点需要解决的问题采取的技术措施高原试验结果,青藏高原 地理气候特点（1）,1. 高海拔青藏铁路二期工程起点格尔木，终点拉萨，新线全程长1120km平均海拔高4500m，最高点唐古拉山口5072m约84%地段海拔高于4000m，约12%地段高于4800m在4000m以上空气稀薄，年平均气压544 620mb，为平原的6070%，对人体和机械设备有很大影响,青藏高原 地理气候特点（2）,2、低气温年平均气温26，一月最冷日平均气温20气温零度以下长达235330 天/年极端最低气温3645极端最高气温25,青藏高原 地理气候特点（3）,3、大风沙每年24月份，午后及傍晚多出现大风天气风速常在3040m/s，砂石、尘土飞扬，形成沙暴据统计，年平均大风日数115160天/年,青藏高原 地理气候特点（4）,4、强太阳辐射太阳年总辐射量约490582kJ/cm2比华北平原和黄土高原高42167kJ/cm2空气稀薄，太阳光的辐射能量损失小，紫外线强度大,什么是高原发动机？,在高原环境下发动机能够正常工作其功率变化是标定功率的5%以内从平原到高原的功率损失小于10的发动机我国的高原环境山西高原和蒙古高原一般海拔高度1000m云贵高原一般海拔高度10002000m青藏高原一般海拔高度25004500m，部分地区5000m。应根据实际使用的海拔高度考虑,高原发动机 需要解决的问题（1）,1、高海拔引起的问题：空气稀薄使得进气量减少引起：空燃比降低，燃烧不好，发动机功率下降，冒黑烟。燃烧不好引起：积碳严重，机油失效快，润滑恶化，零部件磨损加剧，排温升高，故障率增高。 空气密度下降引起：增压器匹配点发生变化，发动机起动和低速加速困难，增压器超速出现故障。低气压引起的冷却液沸点降低和管道结垢严重，冷却性能变差，零部件穴蚀和管路堵塞加剧。,高原发动机 需要解决的问题（2）,2、低气温引起的问题：机油粘度变大，流动性变差，摩擦阻力变大，发动机启动困难，部分负荷时燃油耗增加零度以下的气温使以水为介质的冷却液结冰，损坏冷却系统的零件。低温使得蓄电池充电和放电时的化学反应变慢，从而使充电困难，放电的容量变小。起动机输出功率变小。,高原发动机 需要解决的问题（3）,3、风沙引起的问题：沙尘使空气滤清器很快堵塞，导致进气不足，发动机功率下降，冒黑烟。沙尘使外露的零部件磨损加快，特别是皮带轮、水箱、风扇。沙尘容易使散热器的散热片间隙堵塞加快,高原发动机 需要解决的问题（4）,4、强太阳辐射引起的问题：皮带、软管等橡胶件老化加快，较快出现断裂、龟裂失效现象,重庆康明斯 高原发动机,重庆康明斯高原发动机是针对：工程机械、汽车、发电机组而开发2000年8月在西宁高原工程机械研究所，通过了对开发的NT855C280高原发动机的高原试验2001年11月在青藏铁路施工设备演示会上多台装用 M11-350H和NT855C280H设备表现优秀试验结果得到西高所和用户的普遍认可及好评，达到理想的设计目标,在高原展示会CCEC的发动机烟度对比,装CCEC发动机的铁马车 装其他发动机的铁马车,装CCEC高原发动机的推土机在高原推土表演,内蒙一机的 高原推土机山推股份的 高原推土机,重庆康明斯高原发动机技术措施（1）,合理选配了高效增压器提高和拓宽了高效区压比增加、改善了燃烧防止增压器高原超速采用了压力脉冲排气管使废气能量利用更充分发动机低负荷效率更高,重庆康明斯高原发动机技术措施（2）,低油压、变流量和恒油温润滑系统使机油泵消耗功率降低发动机部分负荷时摩擦功减少调整了冷却系统压力和节温器值提高压力盖值，使冷却液沸点提高确保了冷却系统正常工作,重庆康明斯高原发动机技术措施（3）,合理选配了压缩比、正时和喷油器使起动性能得到改善使低负荷时燃烧改善，加载能力提高采用了DCA干式化学防腐剂对冷却液处理防止冷却系统的腐蚀穴蚀和结垢,重庆康明斯高原发动机技术措施（4）,10W30/CF4高品质润滑油低温启动性能更好部分负荷时的经济性更优适应高原燃烧不好的工况解决了润滑油污染快的问题可选用的辅助启动选进气预热器，满足20启动选冷却液加热器，满足40启动或选乙醚辅助启动，满足40启动,重庆康明斯高原发动机技术措施（5）,采用了全程速度微调可使起动加速性能和冒黑烟得到改善采用带旋风管的重型空气滤清器适应高沙尘的环境采用乙二醇：水= 57：43 的防冻液确保冷却液在零下45不结冰橡胶件采用了耐全天候环境的材料确保高低温和抗紫外线的性能,NT855C280发动机 试验数据,高原发动机 的选型建议,高原适应能力负荷系数、工作周期和功率标定强化程度高原起动性和加速性选用的附件满足环境要求,高原发动机选型（1）,高原适应能力普通设计：发电机组按 10001500m 汽车和工程机械按 20003600m特殊设计：高原发动机 45005000m负荷系数、工作周期和功率标定按照负荷系数和工作周期选择备用、常用、持续功率标定这对发动机的使用寿命有很大的影响高原发动机功率发动机名牌功率是在高原能发出的功率，误差不大于5发动机回到平原，不做任何调整，功率增加不大于10,高原发动机选型（2）,中等强化的发动机更可靠高原发动机燃烧条件差，通常调整后爆发压力升高，增压器转速升高，高强化的发动机更为突出中等强化的发动机可靠性相对高强化的更好高原起动性和加速性设计上采取措施（压比、正时、油嘴喷孔、增压器、燃油泵）在附件上采取措施（加热器、乙醚、机油、燃油、蓄电池等）选用的附件满足环境要求冷启动、空滤器、冷却系统等配套一同考虑能否满足低气压、低气温、大风砂的环境要求,发电机组功率标定,备用功率标定 没有超负载能力，每年以80%平均负载运行200小时，其中每年以最大负载运行不超过25小时。用途：紧急备用电源常用功率标定 不限制时间运行： 每250小时运行期间，平均负载不超过70%，以额定功率运行，每年不超过500小时。12小时运行 期间，超10%额定功率运行1小时。 每年超10%额定功率运行不能超过25小时。 限制时间运行: 不变负荷限制时间运行。每年以不超过额定功率的负载运行时间不超过750小时。连续功率标定 100%恒定额定功率运行，每年没有时间限制，没有超负荷的能力,发动机功率调整,允许的环境条件在环境温度不高于38，海拔高度不高于1525m，（相对湿度不大于60%）发电机组可按规定输出额定功率。环境温度高于38时每升高 11，发电机组输出功率应调低 2%海拔高度高于1525m时每升高 300m，发电机组输出功率应调低 4%,28,26,20,20,50,170,230,250,370,460,490,510,520,8,12,工作周期的确定,RPM (100s),MIN 工作周期: 6% 800 RPM, 44% 1200 RPM, 4% 2000 RPM, 23% 2400 RPM, 17% 2600 RPM, 6% 2800 RPM,工作周期：发动机在一定时间段内的运行模式,负荷系数的确定,负荷系数：在一定的运行模式下额定功率使用的百分比 实际耗油量负荷系数 = 标定功率转速下的理论耗油量,发动机和发电机组安装建议,发动机和发电机组安装各系统必须符合要求，否则将不能正常工作，甚至还会产生严重故障。着重介绍以下方面：机房布置通风系统进气系统排气系统电气系统燃油系统,发电组机房布置,通风系统,机房要通风良好风扇水散热器闭式冷却方式-风扇散热器机组已成套安装，用户无需安装另外的冷却装置。机房进风口面积是散热器正面面积的1.0到1.5倍，出风口的面积是散热器正面面积的1.0到1.5倍，如果通风口装有百页窗或栅网的话则通风口面积还应增大。如果在排风道装有调节室内温度的百叶窗，当室温高于16时，应关闭百叶窗，使热空气全部排出室外。,排气系统,排气背压不得超过3英寸汞柱（76mm Hg)推荐的排气管径：N系列 K6系列 KV系列 管径mm 130/150 150/200 200/250排气系统的零部件不应由于其自身的重量，惯性，零部件之间的相对运动增压器与消声器排气管之间应装有柔性管，以勉热膨胀产生过大的应力损坏增压器和排气歧管。排气系统必须防止任何水源进入柴油机或增压器。排气管的温度较高要注意防火和隔热。,进气系统,进气阻力应小于635mm水柱当进气阻力超过635mm水柱，进气阻力指示器将变成红色，此时应更换空滤器芯。机组通常是安装在机房内，为确保机房内空气流畅，足够大的通风口是必须的。空滤器进气口温度不应高于38，否则排气温度会升高，功率下降，并会发生故障。,燃油系统,进油阻力应小于102mm Hg油箱不得低于或高于曲轴线1.6m油箱超过曲轴线1.6m应加辅助（浮子）油箱推荐的燃油管径： 机型 N系列 K6系列 KV系列 供油管 D 13 mm 16 mm 22 mm 回油管 D 10 mm 13 mm 16 mm燃油管不要采用镀锌管，否则容易被腐蚀。,电气系统,回路压降要小回路阻值小于0.002欧姆蓄电池容量KV38/501800CCA(400Ah)N855/K19900CCA(200Ah) -20以下使用低温蓄电池在 0以下蓄电池充电放电性能很差蓄电池加温(58)有利充电和放电,发动机使用和保养,燃油、润滑油、冷却液要求每日和每周的保养每250h、1500h、4500h的保养操作使用,发动机燃油要求,燃油：使用 - 20号或更低温度的优质轻柴油使用较高温度的燃油，会堵塞滤清器使功率下降使用较高温度的燃油，使发动机起动困难停机后在热态放去燃油滤清器中的水定期（250h）更滤清器如果使用的燃油较脏，将提前堵塞滤清器，使功率下降,发动机润滑油要求（1）,润滑油：粘度符合 SAE 10W30或5W30品质符合 API CF4或更高的等级定期（250h）更换机油和滤清器在高原必须使用CF4或以上级别的机油在高原发动机燃烧情况恶化，机油污染很快，CF4级别以下的机油寿命达不到250h超过换寿命的机油将使发动机得不到正常润滑，磨损加剧，出现早期故障,发动机润滑油要求（2）,高原使用的润滑油：品质符合 API CF4或更高的等级如果使用CD 低等级油的，换油期应缩短一半NTA855M350机油对比试验（15W40/CD&CF4）,发动机冷却液要求（1）,冷却液：按要求使用水滤器或添加DCA干粉，防止冷却系统的腐蚀、穴蚀和结垢。检查水箱压力盖密封性和冷却系统有无泄漏，确保冷却液的沸点不降低，冷却系统正常。,发动机冷却液要求（2）,使用乙二醇：水=57：43的冷却液或厂家认可的满足 - 45环境下使用的防冻液。定期检查冷却液中DCA浓度和冰点。,发动机每日检查保养,润滑油面和冷却液面燃油、滑油、冷却液渗漏皮带松弛和磨损风扇有无损坏声音有无异响烟色有无异常动力性有无变化机油压力和冷却水温度,每天,发动机每周检查保养,检查进气阻力指示器，或更换空滤芯放掉燃油箱中的水和沉积物放掉燃油滤中的水和沉积物如果使用的燃油较脏或环境温度较低油箱和滤清器中会产生较多的冷凝水应每天排放沉积的水,每周,发动机每250h检查保养,更换发动机润滑油更换机油滤清器更换燃油滤清器更换水滤清器检查冷却液DCA浓度检查冷却液冰点（冷季）检查或清理被灰尘堵塞的水箱散热片,每250h,发动机每1500h检查保养,检查调整气门间隙 检查调整喷油器升程,发动机每4500h检查保养,调校喷油器和调校燃油泵检查或更换下列零件：增压器水泵张紧轮风扇轮毂空压机充电机冷起动辅助加热器,发动机操