Система охлаждения ДГУ: радиатор, охлаждающая жидкость и перегрев

Что система охлаждения обязана обеспечить

Через рубашку двигателя и радиатор уходит около 25 % энергии сожжённого топлива: оценка из п. 6.3.3 руководства Cummins T-030. Там же контур описан как закрытый, под давлением 69,0-96,6 кПа, со смесью деминерализованной воды, гликоля и присадок. Запас на расширение - 6 % объёма.

ГОСТ 33115-2014 в таблице 1 (п. 4.2) делит электроагрегаты по охлаждению двигателя: воздушное, водовоздушное (радиаторное) и водо-водяное двухконтурное. У моделей каталога ДГУ 200 кВт схема водовоздушная: по карточке ГК ТСС двигатель, радиатор и генератор на общей раме.

Объём системы растёт с мощностью. По ГК ТСС: АД-100С-Т400 - 32 л, АД-200С-Т400 - 55,5 л, АД-500С-Т400 в контейнере - 98 л. У АД-315С на ЯМЗ - 150 л.

Какие температуры охлаждающей жидкости считать предельными?

Норму берут из руководства на двигатель и агрегат: единой цифры для всех платформ нет.

Низ диапазона задаёт термостат. У ЯМЗ-536 основной клапан открывается при 82±2 °C, полностью - при 97±2 °C, вязкостная муфта вентилятора включается при 90-95 °C. Работу без термостатов Perkins прямо запрещает. РЭ АД-315С не рекомендует номинальную нагрузку при жидкости ниже 70 °C. Уставки и останов - в статье про защиты ДГУ, прогрев перед пуском - в статье про предпусковой подогреватель.

Сколько запаса по температуре воздуха нужно радиатору?

Паспортная мощность привязана к стандартным условиям п. 6.3.1 ГОСТ 33115-2014: давление 100 кПа, воздух 25 °C, влажность 30 %. П. 6.4.4 допускает снижение мощности и рост удельного расхода при более высокой температуре, а значения требует указывать в ТУ и эксплуатационных документах. Таблица 7 для стационарных установок исполнений У и УХЛ задаёт воздух в помещении от 8 до 50 °C.

Cummins вводит Limiting Ambient Temperature: температуру воздуха, до которой система держит номинальную мощность непрерывно. Выше LAT на полной мощности температура верхнего бака в итоге будет превышена. Воздух перед сотами горячее окружающего: многие заводские радиаторы Cummins считают на 8-17 °C выше расчётной температуры воздуха.

РЭ АД-315С требует уменьшать номинальную нагрузку на 5 % на каждые 5 °C выше 40 °C. РЭ АД-60С и АД-100С проще: выше 40 °C нагрузку снижают до 80 %. Методика Cummins GenSize снижает мощность генератора (альтернатора) на 3 % на каждые 5 °C выше порога 40 °C и на 3 % на каждые 500 м выше 1000 м. Воздухообмен помещения считают отдельно: это тема статьи про выхлоп и вентиляцию.

Вынесенный радиатор: напор, сопротивление и деаэрация

Радиатор выносят, когда к рамному блоку не подвести достаточно воздуха. Вентиляцию помещения это не отменяет. Схему диктуют два предела насоса двигателя из листа данных.

1. Возьмите из листа данных статический напор, допустимое сопротивление контура, расход жидкости и теплоотвод.
2. Измерьте разницу высот между верхней точкой контура и осью коленчатого вала. В примере листа данных DFXX из T-030 - не больше 18,3 м.
3. Сложите потери: радиатор, трубы, эквивалентные длины отводов и задвижек. В том же примере предел - 68,9 кПа.
4. При превышении сократите трассу, увеличьте диаметр труб, уберите повороты или добавьте насос.
5. Заложите деаэрационный бак в высшей точке: ёмкость от 17 % объёма системы (11 % на уровень, 6 % на расширение).
6. Добавьте в баланс нагрузки электровентилятор и насосы контура, а теплоотвод проектируйте с запасом 115 %.

Трубы внешнего контура - жёсткие стальные или Schedule 40, диаметром не меньше патрубков двигателя. Шланги по SAE J20R1 на разрыв от 518 кПа, для радиатора выше агрегата T-030 рекомендует 691 кПа. Хомуты только T-bolt или постоянного момента: червячные T-030 не допускает. На насосе всегда держат положительный подпор.

Антифриз: концентрация, вода и срок службы

Необработанная вода даёт коррозию, кавитацию и минеральные отложения, и T-030 её прямо запрещает. Двигателям с гильзами нужны присадки SCA.

ГОСТ 28084-89 действует и задаёт три вида: концентрат ОЖ-К (воды не более 5 %), ОЖ-65 и ОЖ-40 с началом кристаллизации не выше минус 65 и минус 40 °C. Концентрат рабочей жидкостью не является. ОЖ-65 готовят из 65 % концентрата и 35 % воды, ОЖ-40 - из 56 % и 44 %. Вода - дистиллированная, конденсат или пресная жёсткостью до 6,0 моль/дм3. Плотность готовой ОЖ-40 - 1,065-1,085 г/см3, pH - 7,5-11,0. Регламент ТО ГК ТСС ставит замер плотности и pH в каждое ТО, замену - на ТО-4 и ТО-8.

Больше гликоля не значит лучше: чистый гликоль замерзает при минус 13 °C. По таблице 23 T-030 смесь 50 % этиленгликоля по объёму держит минус 37 °C и кипит при 128 °C под крышкой 96,5 кПа. Perkins рекомендует 1:1 и запрещает пропиленгликоль выше 50 % из-за падения теплоотдачи, а концентрацию измеряет рефрактометром, не ареометром.

Сроки разные. РЭ двигателей ЯМЗ-536 задаёт замену через три года эксплуатации. Perkins ELC идёт смесью 50/50, кипит при 129 °C с крышкой 1 бар и служит 6000 часов или три года без SCA. Антифриз по ASTM D4985 Perkins требует менять через 3000 часов или год, что наступит раньше, а жидкости только по ASTM D3306 не допускает. По п. 6.2 ГОСТ 28084-89 срок эксплуатации задаёт документ изготовителя жидкости.

Антифриз токсичен. По п. 2.2.1 ГОСТ 28084-89 этиленгликоль ядовит и проникает через кожу, ПДК в воздухе рабочей зоны 5 мг/м3, третий класс опасности по ГОСТ 12.1.007. При риске разбрызгивания п. 6.4 требует защитные очки, РЭ ЯМЗ-536 - рукавицы; курить и принимать пищу нельзя. Сливают жидкость только на остывшей системе. Выливать отработанную жидкость в грунт и канализацию п. 6.3 запрещает: её собирают и утилизируют.

Загрязнение сот и признаки перегрева: порядок проверки

Работы ведут на остановленном и остывшем агрегате, с заблокированным автозапуском и снятой нагрузкой. РЭ ЯМЗ-536 требует остудить двигатель ниже 40 °C перед доливкой: при открывании крышки возможен выброс горячей жидкости и пара. Perkins требует ослаблять крышку медленно и только после остывания узлов. Защиту по температуре не обходят и не отключают. Работы выполняет аттестованный персонал.

Таблица 3 РЭ ЯМЗ-536 собирает причины превышения температуры: нехватка жидкости и течи радиатора, бачка и трубопроводов; загрязнение радиатора снаружи или внутри и радиатора наддувочного воздуха. Дальше по списку - вытянутый или порванный ремень привода, отказ муфты вентилятора с подтёками, заклинивший термостат, отказ водяного насоса или датчика температуры.

T-030 требует защищать радиатор от грязи, мусора и паров сапуна, а в пыльной среде не допускает густой шаг рёбер: широкий шаг пропускает песок насквозь. У выносного радиатора на кровле добавляются нагрев площадки и ветер против вентилятора. Бурая окраска жидкости по РЭ ЯМЗ-536 говорит об агрессивности к материалам двигателя: замена с промывкой системы. Течь через уплотнения разъёмных соединений запрещает п. 7.11.2 ГОСТ 33115-2014. Мойка сот и промывка контура входят в регламент ТО и разобраны в статье про техническое обслуживание.

Что требовать в опросном листе и в техническом задании

ГОСТ Р ИСО 8528-7-2007 действует, приложение А обязательное: требования заказчика в опросном листе. Пункты А.12.1-А.12.3 - температура окружающей среды, высота над уровнем моря, максимальная влажность.

В ТЗ добавьте пять строк: климатическое исполнение и категорию размещения (п. 6.4.2 ГОСТ 33115-2014 - по требованию заказчика); снижение мощности по п. 6.4.4; LAT радиатора и сопротивление воздушного тракта; температуру верхнего бака, расход жидкости и теплоотвод; пределы напора насоса для выносного контура. Зафиксируйте марку и концентрацию жидкости. Выбор кожуха или открытой рамы меняет тепловой режим.

Частые ошибки в системе охлаждения дизельного генератора

1. Подбор радиатора по уличной температуре. Многие заводские радиаторы Cummins считают с запасом 8-17 °C.
2. Номинальная нагрузка в жару без снижения. АД-315С требует минус 5 % на каждые 5 °C выше 40 °C.
3. Концентрат как готовая жидкость. РЭ ЯМЗ это запрещает.
4. Долив технической воды. T-030 запрещает необработанную воду, ГОСТ 28084-89 допускает дистиллят, конденсат или пресную до 6,0 моль/дм3.
5. Замена жидкости по памяти. Сроки расходятся от года до трёх лет по типу жидкости.
6. Выносной радиатор выше допустимого статического напора. По T-030 установка не охладится как надо; отрицательный подпор на насосе даёт кавитацию.
7. Общий контур на две установки. T-030 требует отдельную систему для каждой.
8. Крышка радиатора, открытая на горячем двигателе. Выброс пара и кипятка.

Карта проверки теплового режима ДГУ на объекте

1. Сверьте по руководству рабочий диапазон и предел температуры жидкости для вашей платформы.
2. Сравните LAT радиатора с максимальной температурой воздуха на площадке.
3. Пересчитайте мощность с учётом температуры и высоты, сопоставьте с нагрузкой объекта.
4. Замерьте температуру воздуха перед сотами под полной нагрузкой, усреднив по фронту: выносным датчиком, вне зоны вращающихся частей.
5. На остывшей системе проверьте плотность и pH, запишите результат и дату замены в журнал.
6. На остановленном агрегате с заблокированным автозапуском осмотрите соты с двух сторон, оцените шаг рёбер и следы паров сапуна.
7. Там же проверьте натяжение ремня, состояние муфты вентилятора и отсутствие подтёков.
8. Для выносного контура сверьте высоту трассы, диаметры, хомуты и деаэрационный бак.
9. Убедитесь, что защита по температуре исправна и включена.

Подберём ДГУ под температуру площадки и обслужим систему охлаждения своими бригадами: сервис и ТО.