高原高寒條件對移動電站使用的影響及對策

鐘波 秦建 謝小楊

【摘要】針對高原高寒條件下移動電站使用實際，分析了該條件下使用對移動電站帶來的影響，提出了電站在設計時相應的改進措施，并對具體的使用保養(yǎng)過程提出了相關建議和對策，為該條件下電站的使用過程提供了有益思考。

【關鍵詞】移動電站；高原高寒條件；使用對策

The impact and countermeasures of the power station using under the high altitude and cold condition

Zhong Bo1，Qin Jian1，Xie Xiao-yang2

（1.Command Institute of Engineering CorpsXuzhouJiangsu221004；

2.Troop No.71897 of PLAXinyangHenan464194）

【Abstract】Aiming at the using actual of the power station under the high altitude and cold condition， the paper analyzes the effects of using under this condition， puts forward the corresponding improvement measures during the design， and proposes the useful suggestions and countermeasures in the specific maintenance process， which provides the useful thinking for the use of power station under this condition.

【Key words】Power station；High altitude and cold condition；Using countermeasures

移動電站，作為野戰(zhàn)條件下提供電力供應保障的重要來源，是工程兵遂行多樣化保障任務的重要物質基礎。高原高寒地區(qū)氣壓較高、氣溫較低、晝夜溫差較大，為此，必須根據該條件對移動電站工作帶來的影響，有針對性地采取相應措施，保障電站的正常運行，提高其使用效能。

1. 高原高寒條件對移動電站的影響

高原高寒條件由于其環(huán)境特點，在電站使用過程中不僅對其發(fā)動機的使用情況會產生較大影響，造成輸出功率降低；同時也將對發(fā)電機和相關電氣設備產生較大影響，造成性能下降，從而帶來整個電站運行狀況和使用效能的變化，影響電力供應的正常進行。

1.1內燃機啟動困難。

在高原高寒條件下，尤其當氣溫低于-20℃時。蓄電池電解液粘度變大，不易滲人極板內部，端電壓和容量急劇下降，例如：6-Q-175型蓄電池從15℃降至-37℃時，其電解液粘度會下降大約60%，平均電解液溫度降低大約20%，容量下降約1.3%，內阻卻會增加約10%。同時，由于低溫燃油霧化效果差，使可燃混合氣不容易達到發(fā)動機啟動的工況要求，從而造成發(fā)動機啟動困難。

1.2發(fā)動機效率變化。

一是發(fā)動機油耗上升、功率下降。電站在高原高寒地區(qū)運行時，由于其發(fā)動機的進氣量減少，必然會帶來燃油消耗量增加，同時發(fā)動機的功率也會有所下降。一般而言，海拔高度每升高1000m，柴油機的功率將下降7%～10%，汽油機功率下降9%～14%。二是發(fā)動機熱負荷增加、冒黑煙。高原高寒地區(qū)由于發(fā)動機運行過程中進氣量減少，且空氣中含氧量較低，因此，會帶來燃油燃燒不充分，未燃燒的燃料隨著發(fā)動機的廢氣排出，發(fā)動機會冒出大量的黑煙，同時發(fā)動機的排氣溫度將會上升。一般情況下，增壓發(fā)動機在噴油量不變的前提下，海拔高度每升高1000m，發(fā)動機的排氣溫度將升高約20～30℃。

1.3電氣設備性能變化。

（1）由于高原高寒地區(qū)溫度較低、晝夜溫差較大，因此，電站在使用時其電氣設備必然會產生一定影響，電氣性能將發(fā)生相應變化。一是發(fā)電機、蓄電池輸出電壓降低，輸出容量減少。發(fā)動機工作時燃油燃燒性能下降，使其功率輸出有所降低，由此，電站的發(fā)電電壓也有相應降低；同時，蓄電池對溫度變化也較敏感，溫度過低，電池化學反應趨緩、電池容量降低，輸出電壓也有所降低。二是電子元件、電氣線路電氣性能降低。三是所有電氣設備機械性能降低。這些都將帶來電站使用保障性能的降低。

（2）此外，由于該條件下氣壓低、氣溫低，使得發(fā)電機燃油燃燒質量變差，發(fā)熱量增加。因此，在使用過程中對電站相關運行材料也提出了較高要求。

2. 高原高寒條件對移動電站改進的思考

環(huán)境溫度對柴油的蒸發(fā)、形成可燃混合氣、著火反應乃至整個燃燒過程都有著重大的影響。除了采用渦輪增加技術，在內燃機上裝置增壓器外，還要采取其他技術改進措施，提高移動電站高原高寒條件下的電力保障能力。

（1）采用綜合起動加熱器。

為了提高柴油機在極低溫度（-30～50℃）冷起動的可靠性，同時減少起動磨損，應采用綜合起動加熱器，同時還應增加手油泵加壓裝置，并改造電瓶增加保溫等措施，提高柴油機低溫起動性能。

（2）解決裝備冷卻問題。

采用對水箱加壓、調整風扇轉速和幾何參數的辦法解決因柴油機增壓產生的熱負荷升高和因高原散熱能力下降引起的溫度升高而難以冷卻的問題，提高柴油機的可靠性。

（3）選用適應性好的材料。

對空氣濾清器、金屬材料、低溫橡膠件以及傳動油料和潤滑油料要做認真的選擇，使這些零配件、油料能滿足高原寒冷、大風雪、冰雹、酷曬等惡劣氣候環(huán)境的要求。

（4）加裝除塵輸助裝置。

高原高寒地區(qū)除了溫度較低以外，每年的風沙情況也較為普遍。為了適應除塵要求，利用預濾器的離心力將空氣中的沙塵分離，同時可在排氣消音器上安裝排氣引射管（與粗濾器相連，自動排塵），將空濾器內灰塵自動排出。在條件允許情況下，可對空濾器粗濾及細濾芯均作相應改進，提高其防塵能力。

3. 高原高寒條件對移動電站使用建議

移動電站在高原高寒地區(qū)運行主要解決發(fā)動機起動困難、效率下降、散熱不良、易產生積炭和膠化、耗油量增加、電源性能降低等問題。因此，該地區(qū)移動電站除了采用增壓發(fā)動機，使用寒冷性能好的柴油和寒區(qū)稠化機油，配用高低溫性能較好的蓄電池等方法外，還必須采取相應措施，保障裝備可靠工作和正常供電。

（1）改善發(fā)動機起動條件。

第一，可適當調整發(fā)動機提前供油角度，改善燃燒狀況和補償功率。經試驗，提前供油角度調整的規(guī)律為：在海拔2000～3000m時，應增大2～3°，在海拔3500～5000m時，應增大3～4°。第二，可改善發(fā)動機低溫起動性能。一是使用含氧燃料提高起動性，可將乙醚或其他含氧化合物用噴槍噴入進氣管，使其吸入氣缸，促使首次點火。二是以補充氧氣法提高起動性，將氧氣袋口對準空氣濾清器旋風管，改善混合氣的燃燒條件，提高發(fā)動機的起動性。三是以沖淡機油法提高起動性和保證起動時的潤滑，即在機油中注人少量汽油（比例100：1為宜），爾后攪勻，可增加機油的流動性，減少起動阻力矩。

（2）加強電站維護保養(yǎng)。

加強移動電站的維護保養(yǎng)，維護的部位主要是空氣濾清器、化油器、火花塞、白金、發(fā)電機等?？諝鉃V清器應當每天或在受到風沙襲擊時，進行一次清洗。清洗完后，要在濾網上涂一層機油，以加強濾清效果?；推髅刻烨逑匆淮?，清除沙子，注意主導孔不要被堵塞。火花塞每三天清洗一次，主要是清除電極之間的積炭。白金每天檢查一次，主要是檢查其間隙和觸點有沒有被燒毀，要用細砂紙輕輕打磨平。發(fā)電機每天要檢查一次，主要是看炭刷有沒有磨損，轉子和定子之間有沒有因進入沙子而磨開和短路。同時，還應經常注意對蓄電池進行保溫。

（3）采用含氧添加劑。

由于燃料中的氧在燃燒中能起到自供氧作用，因此，在柴油中添加含氧添加劑可以有效改善柴油機的性能和排放。長時間的使用過程發(fā)現，在電站柴油中添加10%～15%的碳酸二甲酯（DMC）時，發(fā)動機功率基本維持不變，而煙度可以降低40%～50%，同時熱效率可提高3%。

不同地區(qū)高原高寒環(huán)境由于條件不同，操作人員素質不一，對移動電站的使用過程所產生的影響也有所不同，為此，除了應著重把握以上使用保養(yǎng)相關建議以外，在具體使用過程中還應結合本地實際注意總結和歸納，并從原理上去研究分析，提出針對性和科學性操作使用方法，提高電站的電力保障效能。