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柴油发电机冷却风扇作用及原理
摘要：风扇是消耗发动机功率的，最大的时候大概是发动机功率的10％。为了把风扇功率消耗降低，把噪声和磨损减少，防止发动机过冷，把污染降低，把燃料节约。在柴油发电机组这个行业，柴油发电机组作为通信电源的最终保障，凭借其高可靠性和性价比等优势被广泛应用。随着通信规模迅猛增长，尤其是大型枢纽、数据中心集中建设，其备用发电机组功率需求超过50000kVA，单机功率也有2000～3260kVA。
智能变速风扇运用电控硅油离合器技术，机组负载存在差异，借助ECU（即ElectronicControl Unit，微机控制器）去监控不同散热器组件的温度值，按照温度值与转速百分比的对应关联，ECU给离合器下达转速命令，以PWM（也就是Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制）形式达成风扇转速的无级、连续智能控制，进而实现优化冷却系统，改善柴油发电机组的节能环保运行等核心技术及效果。
当下的柴油发电机组，多数是采用水箱带着风扇来冷却的，风扇是依靠柴油机上面的动力直接去驱动的，机组在运行的时候，冷却风扇的转速一直都是跟柴油机保持同步的，从空载状态到满负载状态始终都是在额定转速1500r/min的附近，也就是说不管机组的负载是大还是小，冷却风扇都会送出最大风量以及最大功率的能耗。通信行业配套的大功率机组，柴油机冷却风扇的功率高达80kW以上，所以必须要对其冷却系统进行优化。
柴油机工况具备这样的特性，柴油机机身也就是水温会保持在较高状态，这里所说的较高通常是80到98℃，处于这种状态时其带载能力以及效率是最佳的，在柴油机从启动到投入负载这个阶段，应当让水温快速升高，可是，冷却风扇一直以全功率朝着反方向降低温度，这就导致产生了许多无功损耗，在特别是处于极端低温的环境下，对能耗以及环保所造成的影响更加明显，另外，在机组整个带载过程当中，最佳的工况便是要让柴油机的发热与风扇的冷却效果维持相对平衡。针对此情况，采用变速风扇，乃是对冷却系统予以优化，达成柴油机始终处于最佳工作状态，并且能大幅度降低能源消耗，改善燃烧成效以及减少排放的有效办法。
图1所展现的配置了智能变速风扇的机组外形样貌，图2呈现的是智能变速风扇节能的效果之图，能够直接从视觉上观察出来应用智能变速风扇后呈现出的效果。
图1 配置智能变速风扇的发电机组外形图
图2 柴油机智能变速风扇节能效果图
柴油机启动之后，风扇处于怠速状态，此时其风量以及消耗功率是最小的，能让机组进行暖机，还能使其快速进入带载的最佳状态，进而减少无功损耗，并且降低噪声；在进入带载或者满载之前，也就是柴油机上节温器打开之后，通过智能方式调节风扇的风量，以此优化柴油机的冷却平衡，在能满足柴油机最佳运行温度的情况下，最大限度地去提高设备的效率，同时降低风扇功率，最终达到节能减排的目的。
1．电控硅油离合器系统及控制原理
电控硅油离合器系统，主要是由硅油离合器构成，还有控制器Di，以及速度传感器，另外包括柴油机固有的散热器也就是水箱组件，再有风扇，还有柴油机控制单元ECU等共同组成，如图3所示。其控制原理如下：
将水箱、中冷器、排气、机油以及燃油等的各种相关温度值，借助ECU来进行监控。
根据温度值同转速百分比所具有的对应关系，ECU对离合器发出转速命令，借助PWM形式达成风扇转速控制。
3）电控硅油离合器采取失效保护举措，要是离合器处于断电状态，那么就会以全速进行运转，从而保证能够毫无差错地安全且可靠地运行。
由上述情况能够知道，电控硅油离合器系统特别简易，能够极为便利地在任何已存在的柴油机上进行加装并加以应用。冷却风扇转速也就是功率的优化，反馈信号采集完备，控制可靠且简便易行。
图3 柴油机电控硅油离合器Di控制原理
2．电控硅油离合器工作原理
电控硅油离合器工作原理如图4所示。
1）当控制阀开启之时，硅油自硅油腔进到工作区域，硅油进入工作区域以后借由硅油表面张力传递动力，被主动盘带动风扇转动。与此同时硅油于离心力的作用之下，经由回流管流回储油腔。
2）电磁线圈对控制阀的开关起到控制作用，电磁线圈通电之际，控制阀的控制阀门会关闭，电磁线圈断电之时，控制阀的控制阀门会打开，借助PWM形式，能够便捷地达成电磁线圈针对开关量的对应，从而致使控制阀处于闭环受控状态。
依据上面所呈现的内容能够知晓，硅油离合器的核心工作机理为：主动盘，此乃由柴油机予以驱动的，借助硅油表面张力来完成传递操作，进而促使从动盘，这是安装有风扇的，达成可控差速旋转；转速差是依靠硅油工作区域充满程度，通过改变其张力大小来达成的；而硅油工作区域充满程度是由电磁阀的开关量，借助PWM命令加以控制调节的；PWM的信号源取自相关温度值，借此实现智能、电控、闭环以及精准地优化柴油机冷却系统，最终达成节能环保的目标。
图4 柴油机电控硅油离合器工作原理图
3．主要技术特点
具备智能变速功能的风扇，运用了独特的设计想法，以巧妙的方式把大部分的构件集中于体积最小的硅油离合器里面，它有着主要的特性：
1）应用范围广泛：可以满足任何柴油机的改装。
2）装配便利快捷：其结构紧密，安装简易，能够装配于曲轴之上，或者装配在传送带轮之上。
3）功率覆盖幅度广泛：单个具备的最大输出功率能够达到45kW，其所产生的扭矩数值为250N·m，风量达到55776m3/h，静压是834Pa，既能够单个进行运用，也可以多个共同开展使用。
能依据柴油机冷却所需，对不同的最佳转速予以响应，以此减少没必要的功率消耗，进而节省燃油，最终降低排放，这便是节能减排运行。
5）使用寿命长久：相较于电磁离合器，运用具备高稳定性的硅油展开柔性控制，零件几乎不存在磨损情况，也没有冲击力，可靠性超高，使用寿命长久。
6）效率更为高：相较于液压驱动离合器，其不需要别的额外零部件以及电源，效率更高，尤其是对于高电压柴油发电机组而言，液压的动力源很难予以满足。
7）具备较高性价比，投入较少，收益颇高，既能实现节能，又能达成环保，坐拥较高的经济以及社会效益。
相比常规恒速风扇，智能变速风扇节能效果显著，最高能达50％以上。它还可进一步改善低温气候操作性能，降低柴油机排放与散热器堵塞情况，延长传送带使用寿命，减少尘土产生。此外，它能降低风扇噪声。这些效果切实可为用户创造额外价值，对不断提高柴油发电机组应用技术水平有一定意义。
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