專利名稱：一種靜音型柴油發(fā)電機(jī)組的雙循環(huán)冷卻方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及機(jī)電技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及的是一種靜音型柴油發(fā)電機(jī)組的雙循環(huán)冷卻方法。
背景技術(shù)：
靜音型柴油發(fā)電機(jī)組(簡稱機(jī)組)冷卻和散熱是機(jī)組的關(guān)鍵技術(shù)。普通的開架式機(jī)組工作噪聲高達(dá)100 120dB(A)，會產(chǎn)生較大的環(huán)境噪聲污染。靜音型機(jī)組則將柴油發(fā)電機(jī)組放置在隔聲罩內(nèi)部，以阻斷噪聲向周圍環(huán)境的傳播途徑，從而有效降低機(jī)組對環(huán)境的噪聲污染。但是，在機(jī)組工作時，其表面會輻射大量的熱，致使隔聲罩內(nèi)機(jī)組的溫度過高，影響機(jī)組的正常工作。為了解決隔聲罩內(nèi)部的溫升問題，傳統(tǒng)的方法是在隔聲罩上開設(shè)通 風(fēng)換熱通道，以便安裝通風(fēng)散熱系統(tǒng)，而且需要對通風(fēng)散熱裝置進(jìn)行復(fù)雜的結(jié)構(gòu)設(shè)計，包括迷宮式、隧道式等吸聲與消聲措施。這種散熱方式不僅使隔聲罩結(jié)構(gòu)異常復(fù)雜，增加制造成本，而且不可避免地降低噪聲控制效果。在隔聲罩內(nèi)采用液(水)冷散熱系統(tǒng)，對柴油機(jī)、發(fā)電機(jī)、消聲器、逆變器等主要熱源實施液冷化散熱設(shè)計。既能減少機(jī)組的表面散熱，降低隔聲罩內(nèi)部的溫度，又能避免降噪效果的降低，從而取消傳統(tǒng)的隔聲罩通風(fēng)換熱通道，以實現(xiàn)最佳的散熱和降噪效果。根據(jù)機(jī)組的使用環(huán)境條件不同，冷卻介質(zhì)則有所不同。在常溫環(huán)境下，一般采用冷卻水，在低溫環(huán)境和寒冷季節(jié)則使用防凍液。傳統(tǒng)的低噪聲柴油發(fā)電機(jī)組米用隔聲罩及風(fēng)冷散熱方式，對隔聲罩內(nèi)部的機(jī)組實施通風(fēng)散熱。這種方法存在隔聲罩結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本很高、散熱不理想及通風(fēng)管口降低噪聲控制效果等問題。因此，人們提出了以液(水)冷散熱取代風(fēng)冷散熱的模式。采用液(水)冷散熱的機(jī)組，通常選用單循環(huán)散熱方法。即采用一套冷卻管路將柴油機(jī)、發(fā)電機(jī)、逆變器等串聯(lián)在一起，冷卻液流動順序依次為循環(huán)壓力泵、柴油機(jī)、液冷消聲器、散熱器、逆變器、發(fā)電機(jī)和柴油機(jī)。單循環(huán)冷卻液循環(huán)方案如圖I所示。方案一要求準(zhǔn)確分析、設(shè)計散熱器的散熱能力，確保出水溫度必須低于逆變器和發(fā)電機(jī)的工作溫度，否則將無法實現(xiàn)對發(fā)電機(jī)和逆變器的冷卻，造成機(jī)組過熱。事實上，由于柴油機(jī)燃燒溫度高達(dá)2000 V，燃燒后的廢氣加熱消聲器，使消聲器的表面溫度高達(dá)300 60(TC。循環(huán)冷卻液體經(jīng)過柴油機(jī)和消聲器時，吸聲大量的熱量，經(jīng)過散熱器冷卻后的溫度仍然會超過逆變器和發(fā)電機(jī)組工作溫度，造成電力電子元器件及變換模塊(工作溫度不得超過80°C )溫度過高而降低性能或損壞。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的不足提供一種靜音型柴油發(fā)電機(jī)組的雙循環(huán)冷卻方法。采用以下技術(shù)方案一種靜音型柴油發(fā)電機(jī)組的雙循環(huán)冷卻方法，利用柴油機(jī)自帶的機(jī)械水泵，通過液冷消聲器、第一散熱器及冷卻管路，散發(fā)溫度較高的柴油機(jī)和消聲器的熱量，降低其工作溫度和表面溫度；采用電動水泵，通過第二散熱器、逆變器、發(fā)電機(jī)和冷卻管路，散發(fā)溫度較低的發(fā)電機(jī)和逆變器的熱量；雙循環(huán)冷卻系統(tǒng)的兩個散熱器采用兩臺軸流風(fēng)扇進(jìn)行強(qiáng)制散熱，電動水泵和兩臺軸流風(fēng)扇的驅(qū)動電能由機(jī)組的逆變器提供。所述的靜音型柴油發(fā)電機(jī)組的雙循環(huán)冷卻方法，為了防止兩套冷卻系統(tǒng)的相互影響，在隔聲罩內(nèi)設(shè)置隔熱板，將柴油機(jī)和發(fā)電機(jī)兩個發(fā)熱量差別較大的部分隔開，以提高冷卻效果。本發(fā)明設(shè)計開發(fā)兩套水冷散熱系統(tǒng)，一套用于工作高溫較高的柴油機(jī)和消聲器的散熱，另一套用于工作溫度較低發(fā)電機(jī)和逆變器的散熱，可以改善隔聲罩內(nèi)機(jī)組的散熱效 果，提高機(jī)組工作的可靠性，延長機(jī)組的工作壽命。


圖I為單循環(huán)冷卻的工作示意圖；圖2為雙循環(huán)冷卻方法；
具體實施例方式以下結(jié)合具體實施例，對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。在靜音型柴油發(fā)電機(jī)組設(shè)計時，采用雙循環(huán)液冷卻方法散熱。根據(jù)柴油機(jī)、消聲器、發(fā)電機(jī)和逆變器所需的換熱量，按照經(jīng)驗公式計算散熱器所需的散熱能力，并計算散熱器所需冷卻空氣的流速和流量，確定相應(yīng)的散熱器散熱面積和結(jié)構(gòu)。通過流體分析軟件對隔聲罩內(nèi)部溫度場和流體場進(jìn)行分析，找出隔聲罩的溫度分布以及冷卻水路換熱效率的影響因素。對冷卻水路進(jìn)行流場分析，確定適當(dāng)?shù)墓軓?、流速，并?yōu)化水路的結(jié)構(gòu)布置形式，以獲得最佳的冷卻效果。理論計算和仿真分析表明，較為理想的設(shè)計思路是采用兩個獨立的冷卻循環(huán)系統(tǒng)，冷卻液分別在兩條獨立的冷卻系統(tǒng)中流動，分別冷卻不同溫度級別的高溫設(shè)備；將冷卻管路布置在隔聲罩內(nèi)，采用鋁制管帶式結(jié)構(gòu)型式。根據(jù)該思路，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案參考圖2，利用柴油機(jī)自帶的機(jī)械水泵，通過液冷消聲器、散熱器I及冷卻管路，散發(fā)溫度較高的柴油機(jī)和消聲器的熱量，降低其工作溫度和表面溫度；采用電動水泵，通過散熱器2、逆變器、發(fā)電機(jī)和冷卻管路，散發(fā)溫度較低的發(fā)電機(jī)和逆變器的熱量。雙循環(huán)冷卻系統(tǒng)的兩個散熱器采用兩臺軸流風(fēng)扇進(jìn)行強(qiáng)制散熱，電動水泵和兩臺軸流風(fēng)扇的驅(qū)動電能由機(jī)組的逆變器提供。為了防止兩套冷卻系統(tǒng)的相互影響，在隔聲罩內(nèi)設(shè)置隔熱板，將柴油機(jī)和電機(jī)兩個發(fā)熱量差別較大的部分隔開，以提聞冷卻效果。采用雙循環(huán)液冷方法設(shè)計的靜音柴油發(fā)電機(jī)組，可以大幅度降低柴油發(fā)電機(jī)組的排氣噪聲及其消聲器表面溫度，從而減少消聲器的熱輻射，降低隔聲罩內(nèi)部溫度，簡化隔聲罩結(jié)構(gòu)，提高隔聲效果及其裝備的機(jī)動性能，以達(dá)到符合國家標(biāo)準(zhǔn)和國家軍用標(biāo)準(zhǔn)的要求。本技術(shù)可以為應(yīng)急通信、指揮控制、反恐維穩(wěn)、搶險救災(zāi)、金融證券、醫(yī)療衛(wèi)生、消防等部隊和地方的車載或固定式靜音型柴油發(fā)電機(jī)組提供技術(shù)支持。本成果已經(jīng)在軍隊多種裝備型號的自主研發(fā)中得到應(yīng)用，對于大幅度提高固定或車載發(fā)電裝備的噪聲控制水平，有效的推進(jìn)軍民用靜音型柴油發(fā)電機(jī)組的技術(shù)進(jìn)步，具有廣泛的推廣應(yīng)用前景，軍事效益和經(jīng)濟(jì)效益非常顯著。
應(yīng)當(dāng)理解的是，對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，可 以根據(jù)上述說明加以改進(jìn)或變換，而所有這些改進(jìn)和變換都應(yīng)屬于本發(fā)明所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種靜音型柴油發(fā)電機(jī)組的雙循環(huán)冷卻方法，其特征在于，利用柴油機(jī)自帶的機(jī)械水泵，通過液冷消聲器、第一散熱器及冷卻管路，散發(fā)溫度較高的柴油機(jī)和消聲器的熱量，降低其工作溫度和表面溫度；采用電動水泵，通過第二散熱器、逆變器、發(fā)電機(jī)和冷卻管路，散發(fā)溫度較低的發(fā)電機(jī)和逆變器的熱量；雙循環(huán)冷卻系統(tǒng)的兩個散熱器采用兩臺軸流風(fēng)扇進(jìn)行強(qiáng)制散熱，電動水泵和兩臺軸流風(fēng)扇的驅(qū)動電能由機(jī)組的逆變器提供。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的靜音型柴油發(fā)電機(jī)組的雙循環(huán)冷卻方法，其特征在于，為了防止兩套冷卻系統(tǒng)的相互影響，在隔聲罩內(nèi)設(shè)置隔熱板，將柴油機(jī)和發(fā)電機(jī)兩個發(fā)熱量差別較大的部分隔開，以提高冷卻效果。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種靜音型柴油發(fā)電機(jī)組的雙循環(huán)冷卻方法，利用柴油機(jī)自帶的機(jī)械水泵，通過液冷消聲器、第一散熱器及冷卻管路，散發(fā)溫度較高的柴油機(jī)和消聲器的熱量，降低其工作溫度和表面溫度；采用電動水泵，通過第二散熱器、逆變器、發(fā)電機(jī)和冷卻管路，散發(fā)溫度較低的發(fā)電機(jī)和逆變器的熱量；雙循環(huán)冷卻系統(tǒng)的兩個散熱器采用兩臺軸流風(fēng)扇進(jìn)行強(qiáng)制散熱，電動水泵和兩臺軸流風(fēng)扇的驅(qū)動電能由機(jī)組的逆變器提供。本發(fā)明設(shè)計開發(fā)兩套水冷散熱系統(tǒng)，一套用于工作高溫較高的柴油機(jī)和消聲器的散熱，另一套用于工作溫度較低發(fā)電機(jī)和逆變器的散熱，可以改善隔聲罩內(nèi)機(jī)組的散熱效果，提高機(jī)組工作的可靠性，延長機(jī)組的工作壽命。
文檔編號H05K7/20GK102926856SQ201210445250
公開日2013年2月13日 申請日期2012年11月9日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月9日
發(fā)明者袁春, 陳兆海, 龍江濤, 廖世勇, 潘小兵, 金釗 申請人:袁春