Kuidas diiselgeneraatori jahutussüsteem töötab?

Kuidas diiselgeneraatori jahutussüsteem töötab?

Selles peatükis räägitakse diiselmootori jahutussüsteemide olulisematest osadest ja sellest, miks igaüks neist on mootori hea töö tagamiseks oluline.

Mootori mehaaniline jahutamine
25–30 protsenti kogu kütusest tulevast ja mootorisse minevast soojusest neelab jahutussüsteem.
Kui see kuumus iseenesest lahti ei saa, tõuseb mootori sisetemperatuur kiiresti punktini, kus osad purunevad ja mootor lakkab töötamast. Kõigil kaubanduslikel diiselmootoritel on jahutussüsteem, mis kogub selle soojuse ja suunab selle keskkonda, mis imab soojust väljastpoolt mootorit.
Paljudel kaasaegsetel mootoritel on turboülelaadimissüsteemid, mis tagavad kütuse põlemiseks ja vajaliku võimsuse saamiseks piisavalt õhku. Turboülelaaduri mehhanism muudab põlemisõhu kuumaks. Enne kui põlemisõhk läheb mootori silindritesse, tuleb seda jahutada, et veenduda, et kütuse põletamiseks on piisavalt õhku (õhutiheduse säilitamiseks). Soojusvaheti, mis näeb välja nagu radiaator, pannakse turboülelaaduri kompressori väljalaskeava ja mootori õhukollektori vahele jäävasse torusse. Seda nimetatakse õhu vahejahutiks või järeljahutiks. Selle radiaatori ülesanne on eemaldada põlemisõhust soojust. See soojusvaheti saab oma vee saamiseks kasutada kas mantelveesüsteemi või teenindusveesüsteemi (ülim jahutusradiaator).
Kui kasutatakse teenindusvett, võib teenindusveesüsteemi ja vahejahuti veesüsteemi vahel olla lisasoojusvaheti, mis puhastab ja hooldab vahejahuti veesüsteemis olevat vett nii, et see ei kahjustaks vahejahutit.

Jahutussüsteemi põhialused
Enamikul diiselmootoritel on jahutussüsteem, mis näeb välja nagu jope ja millel on suletud ahel. Kui jahutusvedelik voolab läbi mootori, kogub see soojust silindrite vooderdistelt, silindripeadelt ja muudelt osadelt.

Mida jahedam on jahutusvedelik mootorist väljudes, seda paremini mootor töötab. Teisest küljest võib jahutusvedeliku liiga kõrge temperatuur põhjustada konstruktsioonikahjustusi, lastes mootori osadel üle kuumeneda. Määrdeõli saab jahutada ka särgivee ja soojusvahetiga. Enamik diiselmootoreid töötab kõige paremini, kui särgi vee väljalasketemperatuur on umbes 180 °F ja temperatuuri tõus mootoris vahemikus 8–15 °F.

Enamik diiselmootoreid jahutavad jahutusvedelikuna vett. Siiski võib vesi iseenesest põhjustada roostet, mineraalide kogunemist ja külmumist.
Antifriisi, nagu etüleenglükooli või propüleenglükooli, tuleb lisada mootoritele, mis võivad olla külmumistemperatuuri lähedal või alla selle. Kõige tavalisem lahendus on segada antifriis ja vesi, mis töötab nii madalatel temperatuuridel kui -40 kraadi F. Kaubanduslik antifriis sisaldab kemikaale, mis takistavad rooste teket. Antifriisi lisamine muudab soojuse liikumise raskemaks.
Enamasti ei puutu tuumareaktorites hädaabiteenistuseks kasutatavad diiselmootorid kokku külmumistemperatuuriga. Nendel tingimustel pole antifriisi vaja. Siiski saab korrosiooni peatada, segades korrosiooni peatavaid kemikaale veega, millest on eemaldatud mineraalid.

Vee keemia: Mootori jahutamiseks kasutatav vesi ei tohiks sisaldada sadestusi või katlakivi tekitavaid kemikaale. Enamasti kasutatakse demineraliseeritud vett. Vee pH peaks olema kuskil 8–9,5.
Parim on lisada korrosiooniinhibiitorit, nagu Nalco 2000, et vältida katlakivi kogunemist silindri vooderdistele ja silindripeadele. Üks kuueteistkümnendik tolli mastaabist on sama, mis mootorile ühe tolli terase lisamine, et vähendada soojuse läbilaskmist. Aeg-ajalt tehakse jahutusvedeliku keemiline analüüs ja vee keemia õige hoidmiseks lisatakse õige kogus korrosiooniinhibiitorit.

Kuidas hoida mootorit jahedana
Mõne seadistuse korral jahutavad vahejahutis ja ümbrises olevat vett radiaatori erinevad osad. Enamasti kasutatakse sellistes olukordades määrdeõli jahutamiseks mantelveeringi.
Paisupaagi (nimetatakse ka "peaks" või "jumestuspaagiks") abil, mis paigaldatakse mootori kohale, et hoida süsteemi peal pead, hoitakse jahutusvedelikku mootorisüsteemis endas. Mootor käitab pumpa, mis tõmbab süsteemist õhku ja saadab mootorisse jahutusvedelikku. Enamikus süsteemides väljub vesi mootorist läbi ventiili, mida juhib termostaat. Kui vesi on liiga külm, laseb joon ümber soojusvaheti. Vesi läheb läbi soojusvaheti, kui see on liiga kuum.
Termostaatiline juhtventiil (TCV) uurib jahutusvedeliku kuumust ja reageerib sellele.

Niipea, kui mootori jahutusvedeliku temperatuur langeb alla klapi sättepunkti, saadetakse jahutusvedelik läbi mantelvee soojusvaheti. Kui jahutusvedeliku temperatuur on seatud väärtusest kõrgem, saadab klapp jahutusvedeliku läbi soojusvaheti. Seejärel suunatakse liigne soojus toor- või teenindusveesüsteemi. Diiselmootori käivitumisel käivitub hooldusvee vool iseenesest.
Soojusvaheti väljalaskeava või möödavoolutoru kaudu läheb vesi tagasi mantelveepumpa ja lõpuks ka mootorisse. Paljudes süsteemides jahutatakse määrdeõlisüsteemi mantelveesüsteemi soojusvahetiga. Mootorite puhul, mille puhul on oluline hoida määrdeõli jahedamana kui särgi vesi, suunatakse õlisoojus määrdeõlisüsteemi soojusvaheti kaudu otse hooldus-/toorveesüsteemi.
Kui jahutusvedelik jõuab silindriplokki, voolab see sisemiste kanalite ja/või torude kaudu silindri vooderdiste põhja. Kui vedelik tõuseb üles, voolab see ümber silindri vooderdiste ja silindripeadesse. Kui jahutusvedelik väljub silindripeadest, läheb see väljalaskeava päisesse ja seejärel termostaatventiili.
Vahejahutitega või järeljahutitega mootoritel läheb osa särgi veest läbi vahejahutite, et võtta sissetulevast õhust soojust, mida pole vaja. Paljudel vahe- või järeljahutitega mootoritel suunatakse see lisasoojus hooldus-/toorveesüsteemi eraldi soojusvaheti kaudu. See on hea, sest vahejahutis olev vesi tuleks jahutada madalamale temperatuurile kui särgi veesüsteemis olev vesi. Enamik ALCO mootoreid kasutab vahejahutis oleva vee jahutamiseks mantelveesüsteemi.

Paisupaak – Paljud mootorid kasutavad rõhu all oleva sulguriga paisupaaki või on paisupaak paigaldatud piisavalt kõrgele, et säilitada süsteemis vajalik kõrge (neto ülerõhupea – NPSH). Enamasti asetatakse paisupaak mantel jahutusveesüsteemi kõrgeimast punktist kõrgemale ja süsteemi õhuvabaks hoidmiseks kasutatakse ventilatsioonitorusid. Mõnda paisupaaki saab kõrgema rõhu hoidmiseks üles pumbata, mis aitab tõsta jahutusvedeliku keemistemperatuuri.

Püsttoru on paak, mis on püstitatud vertikaalselt ja asub mootoriga samal kõrgusel. See hoiab mootori jahutusvedelikku ja sellel on ruumi õhu jaoks, mis korvab jahutusvedeliku paisumise, kui see kuumeneb.
Tavaliselt juhitakse püsttorud õhku, luues jahutussüsteemi, mis ei ole rõhu all. Veetase püsttorus peab olema piisavalt kõrge, et saavutada nõutav NPSH või paak peab olema rõhu all.

Mantelveepump: Mootor käitab üheastmelist tsentrifugaalset mantelveepumpa, mida toidab mootori väntvõll läbi mitme käigu.

Nagu näha, siseneb vesi pumba imemissisendisse. Mootori hammasratas käitab pumba ajami hammasratast, mis omakorda pöörab pumba võlli ja tiivikut. Jahutusvedeliku kiirust suurendab tiiviku pöörlemisel tsentrifugaaljõud. Kui jahutusvedelik siseneb pumba korpusesse, väheneb selle kiirus ja rõhk tõuseb proportsionaalselt. Jahutusvedelik valgub pumba korpusest kõrgema rõhu all mantelveekogusse silindri vooderdiste alumisse otsa.

Mootori jahutusvedelik tuleb termostaadi juhtklapi põhja kaudu üles. Kui jahutusvedeliku temperatuur on madal, nagu näidatud diagrammi paremal küljel, jääb liugventiili hoob ülemisse asendisse ja jahutusvedelik liigub ümber soojusvaheti.
Jahutusvedeliku temperatuuri tõustes laienevad temperatuuri reguleerivate elementide sees olevad vahagraanulid. See surub elemendi toru ja klapi tihvti alla. Seega on möödaviigu läbiv vool piiratud või drosseldatud, nagu on näidatud diagrammi vasakul küljel, ja jahutusvedelik saadetakse soojusvahetisse.
Kasutamisel muudab ventiil oma asendit temperatuurivahemikus umbes 10–150 kraadi Fahrenheiti, et hoida jahutusvedeliku temperatuur üsna stabiilsena.

Mantelvesisoojusvaheti – mantelveesoojusvahetid on tavaliselt valmistatud kestast ja torudest. Korpuse poolel voolab mootori jahutusvedelik tavaliselt üle torude, hooldusvesi aga läbi torude.

Jope vett soojendavad süsteemid
Kui mootor on mõneks ajaks välja lülitatud, langeb temperatuur mootori sees palju. Hädaolukordades tuumarakendusega diislitele omane külma mootori kiire käivitamine ja kiire laadimine paneb mootori suure pinge alla ja kulutab seda kiiremini, kuni saavutab normaalse töötemperatuuri.
Mantelvee soojahoidmise süsteem on näidatud samal plaanil kui tavaline särgivee jahutussüsteem. See osa hoiab mootori jahutusvedeliku temperatuuri normaalsel töötemperatuuril või selle lähedal. See ei tähenda, et kõik osad oleksid normaalsel temperatuuril.
Kuna diiselmootorid kasutavad kompressioonist käivitamiseni soojust, käivitab mootori soojana hoidmine palju kiiremini ja vähendab tõenäosust, et mootor ei käivitu liiga madala sisselaskeõhu temperatuuri tõttu.

Soojahoidev pump: Soojahoidev pump on üheastmeline tsentrifugaalpump, mis töötab elektrienergial. See sarnaneb mootoriga töötava pumbaga, kuna see hoiab kuumutatud jahutusvedelikku läbi mootori isegi siis, kui mootor on välja lülitatud.

Soojuse hoidev küttekeha: mantliga veehoidja soojendaja on sukeldustüüpi elektriline soojendaja, nagu ka määrdeõli soojahoidja.
See pannakse eraldi püsttorusse või küttepaaki. Seda juhib termostaat, et hoida mootorit õigel temperatuuril.

Kuidas süsteem töötab: kui mootor on ooterežiimis, lülitub soojahoidmise süsteem sisse. Soojahoidev pump loob süsteemis vaakumi ja saadab vett mootori mantel vee sisselaskeavasse. Kui mootor töötab, võidakse soojahoidmissüsteemi paigaldada tagasilöögiklapid, et peatada vool vales suunas. Kuumutatud jahutusvedelik voolab läbi mootori, soojendades silindreid, silindripäid ja muid veega jahutatavaid osi.

Süsteem vee jahutamiseks
Vahejahuti veesüsteem annab vett vahejahutisse ehk järeljahutisse, mis paigaldatakse mootori põlemisõhu sisselasketorudele. See on soojusvaheti nagu radiaator, mis jahutab põlemisõhku pärast turbokompressorit ja enne mootori õhukollektorit/õhukollektorit.
Jahutamine muudab õhu tihedamaks, mis võimaldab rohkemal hapnikul põletada rohkem kütust ja suurendada võimsust. Lisaks jahutab põlemisõhk kolvikroone.
Vahejahutuseks kasutatav vesi peab tavaliselt olema ümbritseva õhu temperatuurile üsna lähedane. Sel põhjusel on tavaliselt parem kasutada ümbrisevee asemel teenindusvett, mille temperatuur on palju kõrgem (160–180 oF).
Tüüpiline vahejahuti ja järeljahuti veesüsteemi skeem
Kuna need osad on samad, mida kasutatakse särgi veesüsteemis, siis me neist rohkem ei räägi.
Mõnes vahejahuti veesüsteemis võidakse kasutada termostaati, et hoida vahejahuti vesi liiga külmaks, eriti külma ilmaga või kui mootor ei tööta palju. See hoiab ära niiskuse kondenseerumise põlemisõhus nii palju kui võimalik. Mõnes süsteemis on särgi veesüsteem ja vahejahuti veesüsteem ühendatud, et vahejahutit saaks vajaduse korral soojendada.
Kui mootorisse sisenev põlemisõhk on liiga külm, võib mootori käivitumine kauem aega võtta, madala koormuse korral ei pruugi see nii hästi töötada ja silindri vooder ei pruugi olla nii hästi määritud. Selle mõju leevendamiseks piiravad mitmed tootjad termostaadiga jahutusvee voolu vahejahutisse ja/või tarnivad vajadusel sooja särgivett.
Kontuuris olev termostaatventiil hoiab vahejahutis oleva vee liiga külma eest, mis hoiab ära ka mootorisse mineva õhu liiga külmaks muutumise. Kui õhk on liiga külm, võib see põhjustada mootoris kondenseerumist ja väljalasketorust "valget" suitsu.

Rohkem asju, mis muudavad selle lahedaks
Enamasti hoitakse diiselgeneraatorit väheste avadega hoones.
EDG ruumis on mitu soojusallikat, näiteks mootor ja generaator. Parima jõudluse tagamiseks tuleb selle piirkonna lülitusseadmeid, juhtpaneele, seireseadmeid, kütuse päevapaaki, õhukompressorit (õhukompressorid) ja õhupaaki (paake) hoida külmal temperatuuril.
EDG ruumis ei saa temperatuur tõusta kõrgemaks kui 122 kraadi F (50 kraadi). Seega on vaja sisse tuua piisavalt jahedat õhku (välisõhku), et kuumusest vabaneda ja ruumi temperatuur hoida alla kõrgeima lubatud taseme. Kuigi toatemperatuuril ei ole mootorile suurt mõju, võib väga kõrge EDG ruumitemperatuur avaldada mõju generaatorile ja teistele osadele. Kui mootori põlemisõhk tuleb ruumist, võib mootorisse sisenev kuum õhk muuta selle vähem võimsaks.