電站作為車載系統(tǒng)的供電設(shè)備在各個方面的作用越來越廣泛，其能否穩(wěn)定地工作，直接影響到整個系統(tǒng)的可靠性。風冷型電站因其對氣候、地形等野外環(huán)境的適應(yīng)性較強，已成為重要的電源供給設(shè)備。車載系統(tǒng)一般由載車底盤和方艙組成，主要設(shè)備與供電設(shè)備集成在同一方艙內(nèi)，電站內(nèi)部如果采取的通風散熱措施不利，會使艙體內(nèi)部溫度過高，影響電站的正常工作，造成功率輸出不足、自動停機等現(xiàn)象。因此，如何合理估算出電站運行所產(chǎn)生的熱量及所需的排風量等參數(shù)，優(yōu)化進排風道的設(shè)計成為重中之重，風道技術(shù)的核心問題是如何解決電站艙體內(nèi)機組的通風散熱，改善電站的工作環(huán)境，降低艙內(nèi)溫度，使其能在額定狀態(tài)下持續(xù)、可靠、安全的運行。介紹一種車載小功率雙機組電站的進排風道結(jié)構(gòu)設(shè)計。
1、風道設(shè)計
對于風冷機組，只有新鮮空氣才能供給柴油機冷卻和燃燒之用，在設(shè)計時應(yīng)注意不能吸人熱風和廢氣；所有風道要避免轉(zhuǎn)彎過多，要以最短通風管路將熱風和廢氣排出，不要讓熱風和廢氣在艙內(nèi)形成短路，將廢氣吸人柴油機會影響機組運行；排氣管應(yīng)纏繞石棉層，再用玻璃纖維布包裹住l41。
以某系統(tǒng)為例，整個艙體分為獨立的油機艙和工作艙，油機艙內(nèi)裝載兩臺6 kW柴油發(fā)電機組，發(fā)電機組技術(shù)數(shù)據(jù)見表1。要求柴油發(fā)電機組盡量采用車上關(guān)門使用工作方式。要達到使用要求必須加裝合理的進排風道，油機艙內(nèi)部尺寸為1 200 mmx2 282mmx1858 mm（長×寬×高），由于兩臺柴油發(fā)電機組在艙體內(nèi)占用空間大，加上空調(diào)機組和燃油加熱器的風道以及吊裝設(shè)備和附屬設(shè)備所占空間，艙內(nèi)空間不可能提供足夠的空間設(shè)置較為復(fù)雜的風道結(jié)構(gòu)，使得在電站總體結(jié)構(gòu)設(shè)計中進排風道的布置非常困難，為了在有限的空間內(nèi)完成電站的結(jié)構(gòu)布局并滿足電站的通風散熱及日常維護，采用通過強制空氣冷卻手段的進排風道的結(jié)構(gòu)設(shè)計示意圖如圖1所示。
兩臺機組同向放置，為方便維修，在艙體兩側(cè)各設(shè)一扇門，保證機組的維修操作。采取兩側(cè)艙門開百葉窗進風，燃燒空氣的風量全部由兩側(cè)艙門百葉窗進入，百葉窗置于艙門下部對準機組的軸線并加裝過濾網(wǎng)，百葉窗開口面積為0.24 m2，能保證新鮮冷空氣進入艙內(nèi)，每臺機組斜上方安裝一臺軸流風機，強制抽風，形成一個L型的冷卻風道，抽風的特點是風量大、風壓小、各部分風量比較均勻，當機組工作時，風機工作，將機組工作時產(chǎn)生的熱空氣排出艙外。在強迫流動時，空氣會沿著線路最短、阻力最小的路徑流動，低進高出的布置可以避免進風口吸進排風口熱氣、廢氣的現(xiàn)象，由于兩機組的排風道相互獨立，無論是單機工作還是雙機同時工作，都不會出現(xiàn)“搶風”和“倒灌風”的情況。另外在兩機組中間處安裝一過渡風道并在對應(yīng)的艙壁位置加裝一臺軸流風機輔助排風。
2、通風散熱分析
軸流風機是風道設(shè)計中必不可少的，軸流風機的特點是風量大、噪聲小，便于維修，風機的作用是將艙內(nèi)的熱空氣排m艙外，改善艙內(nèi)的溫度環(huán)境，更有利于機組的工作。艙內(nèi)熱空氣來源主要包括柴油機、發(fā)電機和排煙管道的散熱量，由于排煙管必須做保溫處理，散發(fā)到艙內(nèi)的熱量很少，可以忽略不計I 6|。
2.1柴油機的發(fā)熱量
柴油機發(fā)熱量通常計算公式為
Qi =P。Bq771 (1)式中，Q．為柴油機發(fā)熱量( kj/h);P。為柴油機額定功率(kW)；B為柴油機的耗油率[kg/( kW - h)];q為柴油機燃料發(fā)熱值，通常取q=10 000x4.18 kj/kg;77l為柴油機散至空氣中的熱量系數(shù)(%)。
該型號柴油機額定功率為10.5 kW，耗油率≤0.29 kg/(kW -h)散發(fā)至空氣的熱量系數(shù)從柴油機熱平衡圖中查得為5%~ 7%，但柴油機運轉(zhuǎn)能夠造成艙體內(nèi)部積聚大量的熱能，主要是由于廢氣排放管路在艙體內(nèi)的部分較長，通過該管路額外輻射的熱量達到總能量的20%左右，所以將熱量系數(shù)修正為20%，根據(jù)式(1)可得到
Q1=10.5x0.29x41 800x0.2=25 456 kj/h
風量為1 902m3／h，計算所得的通風量只是理論上沒有任何損失的數(shù)值，并不是軸流風機所需提供的流量，在實際的結(jié)構(gòu)中，風道是有損失的。為在艙體內(nèi)能夠形成氣壓差，保證熱氣能有效地排出艙體，并考慮到風壓的損失，需選用大于兩臺機組所需總風量2～3倍的交流軸流風機。現(xiàn)選用S2D300-AP02-31型軸流風機，額定風量為3 130m3／h，風壓為200 Pa，該風機能在70℃溫度下工作；由于使用三臺交流軸流風機排風，兩側(cè)百葉窗自然進風，艙內(nèi)已形成足夠的負壓，已能夠滿足通風散熱要求I 7|。
3、試驗驗證
兩側(cè)艙門完全關(guān)閉，3個風機全部為排風狀態(tài)，在機組1負載為5.4 kW，機組2負載為5 kW的條件下，進行了連續(xù)工作的加電試驗，沒有出現(xiàn)過熱保護自動停機的現(xiàn)象，測試結(jié)果見表2。
測試結(jié)果表明，此風道結(jié)構(gòu)設(shè)計完全能滿足雙機組同時工作時通風散熱的需要。
4、結(jié)束語
良好的風道設(shè)計，是決定電站能否正常提供電力保障的重要環(huán)節(jié)，通過對強迫空氣冷卻風道的設(shè)
計分析與驗證，會對今后的設(shè)計、研究工作有所借鑒，通過不斷的試驗研究，小功率風冷電站的風道技術(shù)會越來成熟，結(jié)構(gòu)更加合理，風機選型更科學，本電站方艙的研制成功，為今后小功率風冷型電站在車載系統(tǒng)上應(yīng)用提供了新的技術(shù)依據(jù)。
三門峽富通新能源生產(chǎn)銷售風機、離心風機、顆粒機、秸稈壓塊機等機械設(shè)備。
