一種靜音型柴油發電機組的雙循環冷卻方法
2023-10-22 22:12:42 2
專利名稱：一種靜音型柴油發電機組的雙循環冷卻方法
技術領域：
本發明涉及機電技術領域，尤其涉及的是一種靜音型柴油發電機組的雙循環冷卻方法。
背景技術：
靜音型柴油發電機組(簡稱機組)冷卻和散熱是機組的關鍵技術。普通的開架式機組工作噪聲高達100 120dB(A)，會產生較大的環境噪聲汙染。靜音型機組則將柴油發電機組放置在隔聲罩內部，以阻斷噪聲向周圍環境的傳播途徑，從而有效降低機組對環境的噪聲汙染。但是，在機組工作時，其表面會輻射大量的熱，致使隔聲罩內機組的溫度過高，影響機組的正常工作。為了解決隔聲罩內部的溫升問題，傳統的方法是在隔聲罩上開設通 風換熱通道，以便安裝通風散熱系統，而且需要對通風散熱裝置進行複雜的結構設計，包括迷宮式、隧道式等吸聲與消聲措施。這種散熱方式不僅使隔聲罩結構異常複雜，增加製造成本，而且不可避免地降低噪聲控制效果。在隔聲罩內採用液(水)冷散熱系統，對柴油機、發電機、消聲器、逆變器等主要熱源實施液冷化散熱設計。既能減少機組的表面散熱，降低隔聲罩內部的溫度，又能避免降噪效果的降低，從而取消傳統的隔聲罩通風換熱通道，以實現最佳的散熱和降噪效果。根據機組的使用環境條件不同，冷卻介質則有所不同。在常溫環境下，一般採用冷卻水，在低溫環境和寒冷季節則使用防凍液。傳統的低噪聲柴油發電機組米用隔聲罩及風冷散熱方式，對隔聲罩內部的機組實施通風散熱。這種方法存在隔聲罩結構複雜、成本很高、散熱不理想及通風管口降低噪聲控制效果等問題。因此，人們提出了以液(水)冷散熱取代風冷散熱的模式。採用液(水)冷散熱的機組，通常選用單循環散熱方法。即採用一套冷卻管路將柴油機、發電機、逆變器等串聯在一起，冷卻液流動順序依次為循環壓力泵、柴油機、液冷消聲器、散熱器、逆變器、發電機和柴油機。單循環冷卻液循環方案如圖I所示。方案一要求準確分析、設計散熱器的散熱能力，確保出水溫度必須低於逆變器和發電機的工作溫度，否則將無法實現對發電機和逆變器的冷卻，造成機組過熱。事實上，由於柴油機燃燒溫度高達2000 V，燃燒後的廢氣加熱消聲器，使消聲器的表面溫度高達300 60(TC。循環冷卻液體經過柴油機和消聲器時，吸聲大量的熱量，經過散熱器冷卻後的溫度仍然會超過逆變器和發電機組工作溫度，造成電力電子元器件及變換模塊(工作溫度不得超過80°C )溫度過高而降低性能或損壞。
發明內容
本發明目的在於根據現有技術的不足提供一種靜音型柴油發電機組的雙循環冷卻方法。採用以下技術方案一種靜音型柴油發電機組的雙循環冷卻方法，利用柴油機自帶的機械水泵，通過液冷消聲器、第一散熱器及冷卻管路，散發溫度較高的柴油機和消聲器的熱量，降低其工作溫度和表面溫度；採用電動水泵，通過第二散熱器、逆變器、發電機和冷卻管路，散發溫度較低的發電機和逆變器的熱量；雙循環冷卻系統的兩個散熱器採用兩臺軸流風扇進行強制散熱，電動水泵和兩臺軸流風扇的驅動電能由機組的逆變器提供。所述的靜音型柴油發電機組的雙循環冷卻方法，為了防止兩套冷卻系統的相互影響，在隔聲罩內設置隔熱板，將柴油機和發電機兩個發熱量差別較大的部分隔開，以提高冷卻效果。本發明設計開發兩套水冷散熱系統，一套用於工作高溫較高的柴油機和消聲器的散熱，另一套用於工作溫度較低發電機和逆變器的散熱，可以改善隔聲罩內機組的散熱效 果，提高機組工作的可靠性，延長機組的工作壽命。
圖I為單循環冷卻的工作示意圖；圖2為雙循環冷卻方法；
具體實施例方式以下結合具體實施例，對本發明進行詳細說明。在靜音型柴油發電機組設計時，採用雙循環液冷卻方法散熱。根據柴油機、消聲器、發電機和逆變器所需的換熱量，按照經驗公式計算散熱器所需的散熱能力，並計算散熱器所需冷卻空氣的流速和流量，確定相應的散熱器散熱面積和結構。通過流體分析軟體對隔聲罩內部溫度場和流體場進行分析，找出隔聲罩的溫度分布以及冷卻水路換熱效率的影響因素。對冷卻水路進行流場分析，確定適當的管徑、流速，並優化水路的結構布置形式，以獲得最佳的冷卻效果。理論計算和仿真分析表明，較為理想的設計思路是採用兩個獨立的冷卻循環系統，冷卻液分別在兩條獨立的冷卻系統中流動，分別冷卻不同溫度級別的高溫設備；將冷卻管路布置在隔聲罩內，採用鋁製管帶式結構型式。根據該思路，本發明採用如下的技術方案參考圖2，利用柴油機自帶的機械水泵，通過液冷消聲器、散熱器I及冷卻管路，散發溫度較高的柴油機和消聲器的熱量，降低其工作溫度和表面溫度；採用電動水泵，通過散熱器2、逆變器、發電機和冷卻管路，散發溫度較低的發電機和逆變器的熱量。雙循環冷卻系統的兩個散熱器採用兩臺軸流風扇進行強制散熱，電動水泵和兩臺軸流風扇的驅動電能由機組的逆變器提供。為了防止兩套冷卻系統的相互影響，在隔聲罩內設置隔熱板，將柴油機和電機兩個發熱量差別較大的部分隔開，以提聞冷卻效果。採用雙循環液冷方法設計的靜音柴油發電機組，可以大幅度降低柴油發電機組的排氣噪聲及其消聲器表面溫度，從而減少消聲器的熱輻射，降低隔聲罩內部溫度，簡化隔聲罩結構，提高隔聲效果及其裝備的機動性能，以達到符合國家標準和國家軍用標準的要求。本技術可以為應急通信、指揮控制、反恐維穩、搶險救災、金融證券、醫療衛生、消防等部隊和地方的車載或固定式靜音型柴油發電機組提供技術支持。本成果已經在軍隊多種裝備型號的自主研發中得到應用，對於大幅度提高固定或車載發電裝備的噪聲控制水平，有效的推進軍民用靜音型柴油發電機組的技術進步，具有廣泛的推廣應用前景，軍事效益和經濟效益非常顯著。
應當理解的是，對本領域普通技術人員來說，可 以根據上述說明加以改進或變換，而所有這些改進和變換都應屬於本發明所附權利要求的保護範圍。
權利要求
1.一種靜音型柴油發電機組的雙循環冷卻方法，其特徵在於，利用柴油機自帶的機械水泵，通過液冷消聲器、第一散熱器及冷卻管路，散發溫度較高的柴油機和消聲器的熱量，降低其工作溫度和表面溫度；採用電動水泵，通過第二散熱器、逆變器、發電機和冷卻管路，散發溫度較低的發電機和逆變器的熱量；雙循環冷卻系統的兩個散熱器採用兩臺軸流風扇進行強制散熱，電動水泵和兩臺軸流風扇的驅動電能由機組的逆變器提供。
2.根據權利要求I所述的靜音型柴油發電機組的雙循環冷卻方法，其特徵在於，為了防止兩套冷卻系統的相互影響，在隔聲罩內設置隔熱板，將柴油機和發電機兩個發熱量差別較大的部分隔開，以提高冷卻效果。
全文摘要
本發明公開了一種靜音型柴油發電機組的雙循環冷卻方法，利用柴油機自帶的機械水泵，通過液冷消聲器、第一散熱器及冷卻管路，散發溫度較高的柴油機和消聲器的熱量，降低其工作溫度和表面溫度；採用電動水泵，通過第二散熱器、逆變器、發電機和冷卻管路，散發溫度較低的發電機和逆變器的熱量；雙循環冷卻系統的兩個散熱器採用兩臺軸流風扇進行強制散熱，電動水泵和兩臺軸流風扇的驅動電能由機組的逆變器提供。本發明設計開發兩套水冷散熱系統，一套用於工作高溫較高的柴油機和消聲器的散熱，另一套用於工作溫度較低發電機和逆變器的散熱，可以改善隔聲罩內機組的散熱效果，提高機組工作的可靠性，延長機組的工作壽命。
文檔編號H05K7/20GK102926856SQ201210445250
公開日2013年2月13日 申請日期2012年11月9日 優先權日2012年11月9日
發明者袁春, 陳兆海, 龍江濤, 廖世勇, 潘小兵, 金釗 申請人:袁春