Dizel Jeneratörün Soğutma Sistemi Nasıl Çalışır?

Dizel jeneratörün soğutma sistemi nasıl çalışır?

Bu bölüm, dizel motor soğutma sistemlerinin en önemli parçalarından ve her birinin motorun iyi çalışması için neden önemli olduğundan bahsediyor.

Motorun mekanik olarak soğutulması
Yakıttan gelen ve motora giden tüm ısının yüzde 25-30'u soğutma sistemi tarafından alınır.
Bu ısı kendiliğinden kurtulmazsa, motorun iç sıcaklığı hızla, parçaların kırılacağı ve motorun çalışmayı durduracağı bir noktaya yükselecektir. Tüm ticari dizel motorlarda, bu ısıyı toplamak ve ısıyı motorun dışında emen bir ortama taşımak için bir soğutma sistemi bulunur.
Birçok modern motor, yakıtın yanması ve ihtiyaç duyulan gücü üretmesi için yeterli hava olmasını sağlayan turboşarj sistemlerine sahiptir. Turboşarj mekanizması yanma havasını daha sıcak hale getirir. Yanma havası motor silindirlerine girmeden önce, yakıtı yakmaya (hava yoğunluğunu korumak için) yeterli miktarda hava olduğundan emin olmak için soğutulması gerekir. Turboşarj kompresör çıkışı ile motor hava manifoldu arasındaki boruya radyatöre benzeyen bir ısı eşanjörü yerleştirilmiştir. Buna hava ara soğutucusu veya son soğutucu denir. Bu radyatörün görevi, yanma havasındaki ısıyı uzaklaştırmaktır. Bu ısı eşanjörü, suyunu (nihai ısı emici) almak için ceketli su sistemini veya servis suyu sistemini kullanabilir.
Servis suyu kullanıldığında, hava intercooler'a zarar vermemesi için intercooler su sistemindeki suyu temizlemek ve bakımını yapmak için servis suyu sistemi ile intercooler su sistemi arasında ekstra bir ısı eşanjörü olabilir.

Soğutma Sistemi Temelleri
Dizel motorların çoğu, ceket gibi görünen ve kapalı bir döngüye sahip bir soğutma sistemine sahiptir. Soğutma sıvısı motordan akarken silindir gömleklerinden, silindir kapaklarından ve diğer parçalardan ısı alır.

Soğutma sıvısı motordan çıktığında ne kadar soğuksa, motor o kadar iyi çalışır. Öte yandan, çok yüksek soğutma sıvısı sıcaklıkları, motor parçalarının aşırı ısınmasına neden olarak yapısal hasara neden olabilir. Yağlama yağı ceket suyu ve bir ısı eşanjörü kullanılarak da soğutulabilir. Dizel motorların çoğu, yaklaşık 180°F'lik ceket suyu boşaltma sıcaklığı ve 8 ile 15°F arasındaki motor sıcaklığındaki artışla en iyi şekilde çalışır.

Çoğu dizel motor, soğutma sıvısı olarak suyla soğutur. Yine de su kendi başına paslanmaya, mineral birikmesine ve donmaya neden olabilir.
Etilen glikol veya propilen glikol gibi antifrizlerin, donmaya yakın veya donma noktasının altında olabilecek motorlara eklenmesi gerekir. En yaygın çözüm, -40 derece F kadar düşük sıcaklıklarda çalışan antifriz ve suyu karıştırmaktır. Ticari antifriz, içinde paslanmayı önleyen kimyasallar içerir. Antifriz eklemek, ısının hareket etmesini zorlaştırır.
Çoğu zaman, acil servis için nükleer reaktörlerde kullanılan dizel motorlar donma sıcaklıklarına maruz kalmaz. Bu şartlar altında antifrize gerek yoktur. Yine de, korozyonu durduran kimyasallar minerallerinden arındırılmış su ile karıştırılarak korozyon durdurulabilir.

Suyun Kimyası: Bir motoru soğutmak için kullanılan su, birikintilere veya kireçlenmeye neden olan herhangi bir kimyasal içermemelidir. Çoğu zaman demineralize su kullanılır. Suyun pH'ı 8 ile 9,5 arasında bir yerde olmalıdır.
Silindir gömlekleri ve silindir kapaklarında kireç birikmesini önlemek için Nalco 2000 gibi bir korozyon önleyici eklemek en iyisidir. Bir inç ölçeğin on altıda biri, ısının geçmesine izin verme olasılığını azaltmak için motora bir inç çelik eklemekle aynıdır. Soğutma sıvısının kimyasal analizi sık sık yapılır ve suyun kimyasını doğru tutmak için doğru miktarda korozyon önleyici eklenir.

Bir Motor Nasıl Soğuk Tutulur
Bazı kurulumlarda, ara soğutucudaki su ve ceketteki su, radyatörün farklı parçaları tarafından soğutulur. Çoğu zaman ceket suyu devresi bu durumlarda yağlama yağını soğutmak için kullanılır.
Kafayı sistemde tutmak için motorun üzerine monte edilen bir genleşme tankının ("kafa" veya "ek tank" olarak da adlandırılır) yardımıyla, soğutma sıvısı motor sisteminin kendisinde depolanır. Motor, sistemden havayı çeken ve soğutma sıvısını motora gönderen pompayı çalıştırır. Çoğu sistemde su, motordan bir termostat tarafından kontrol edilen bir valf aracılığıyla çıkar. Su çok soğuksa, bir hat ısı eşanjörünün etrafından dolaşmasına izin verir. Su çok sıcaksa ısı eşanjöründen geçer.
Termostatik kontrol vanası (TCV), soğutma sıvısının ne kadar sıcak olduğunu tespit eder ve buna tepki verir.

Motor soğutma sıvısının sıcaklığı valfin ayar noktasının altına düşer düşmez, soğutma sıvısı gömlek suyu ısı eşanjöründen gönderilir. Soğutma sıvısının sıcaklığı ayar noktasından yüksek olduğunda, valf soğutma sıvısını ısı eşanjöründen gönderir. Fazla ısı daha sonra ham veya servis suyu sistemine gönderilir. Dizel motor çalıştığında servis suyu akışı kendiliğinden başlar.
Isı eşanjörünün çıkışından veya baypas hattından su ceket suyu pompasına ve sonunda motora geri döner. Birçok sistemde, yağlama yağı sistemi ceket su sistemindeki bir ısı eşanjörü tarafından soğutulur. Yağlama yağını ceket suyundan daha soğuk tutmanın önemli olduğu motorlar için, yağ ısısı yağlama yağı sistemindeki ısı eşanjörü aracılığıyla doğrudan servis/ham su sistemine gönderilir.
Soğutma sıvısı silindir bloğuna ulaştığında, iç kanallardan ve/veya borulardan silindir gömleklerinin altına akar. Sıvı yükseldikçe silindir gömleklerinin etrafından ve silindir kafalarının içine akar. Soğutma sıvısı silindir kapaklarından ayrıldığında, bir çıkış başlığına ve ardından termostatik valfe gider.
Ara soğutuculu veya son soğutuculu motorlarda ceket suyunun bir kısmı, gelen hava yükünden ihtiyaç duyulmayan ısıyı almak için ara soğutuculardan geçer. Ara soğutuculu veya son soğutuculu birçok motorda, bu ekstra ısı, ayrı bir ısı eşanjörü tarafından servis/ham su sistemine gönderilir. Bu iyidir, çünkü ara soğutucudaki suyun ceket su sistemindekinden daha düşük bir sıcaklığa soğutulması gerekir. ALCO motorlarının çoğu ara soğutucudaki suyu soğutmak için gömlek suyu sistemini kullanır.

Genleşme Tankı - Çoğu motor, basınçlı kapağa sahip bir genleşme tankı kullanır veya genleşme tankı, sistemde gerekli yükü (net pozitif basınç yüksekliği - NPSH) muhafaza edecek kadar yüksek monte edilir. Çoğu zaman genleşme deposu, ceket soğutma suyu sisteminin en yüksek noktasının hemen üstüne yerleştirilir ve sistemi havadan uzak tutmak için havalandırma hatları kullanılır. Bazı genleşme tankları, soğutma sıvısının kaynama noktasını yükseltmeye yardımcı olan daha yüksek bir basıncı korumak için pompalanabilir.

Dikey boru, dikey olarak kurulmuş ve motorla aynı yükseklikte olan bir tanktır. Motor soğutma sıvısını tutar ve ısındığında soğutma sıvısının genleşmesini telafi edecek bir hava boşluğuna sahiptir.
Dikey borular genellikle havaya açılır ve bu da basınç altında olmayan bir soğutma sistemi oluşturur. Dikey borudaki su seviyesi gerekli NPSH'ye ulaşacak kadar yüksek olmalı veya tank basınçlandırılmalıdır.

Ceket Su Pompası: Motor, motorun krank mili tarafından bir dizi dişli aracılığıyla çalıştırılan tek kademeli santrifüj ceket su pompasını çalıştırır.

Görüldüğü gibi pompanın emiş girişine su girmektedir. Motor dişli takımı, sırayla pompa milini ve çarkı döndüren pompa tahrik dişlisini tahrik eder. Pervane döndüğünde soğutma sıvısının hızı merkezkaç kuvveti ile artar. Soğutma sıvısı pompa gövdesine girerken hızı düşer ve basıncı orantılı olarak yükselir. Soğutucu, pompa gövdesinden ceket su başlığına, silindir gömleklerinin alt ucuna daha yüksek bir basınçla dökülüyor.

Motor için soğutma sıvısı, termostatik kontrol valfinin altından gelir. Şemanın sağ tarafında gösterildiği gibi soğutma sıvısı sıcaklığı düşük olduğunda, kayar valf popeti yukarı konumda kalır ve soğutma sıvısı ısı eşanjörünün etrafında döner.
Soğutucu sıcaklığı yükseldikçe, sıcaklık kontrol elemanlarının içindeki mum topakları genişler. Bu, eleman tüpünü ve valf popetini aşağı doğru iter. Böylece, diyagramın sol tarafında gösterildiği gibi baypastan geçen akış sınırlanır veya kısılır ve soğutma sıvısı ısı eşanjörüne gönderilir.
Kullanımda, valf, soğutucunun sıcaklığını oldukça sabit tutmak için yaklaşık 10 ila 150 derece Fahrenheit sıcaklık aralığında konumunu değiştirir.

Ceket Su Isı Eşanjörü - Ceket su ısı eşanjörleri genellikle bir kabuk ve borulardan yapılır. Kabuk tarafında, motor soğutma sıvısı genellikle boruların üzerinden akarken, servis suyu boruların içinden akar.

Ceket Suyu Sıcak Tutma Sistemleri
Bir motor bir süre kapatıldığında, motorun içindeki sıcaklık çok düşer. Acil durumlarda nükleer uygulama dizellerinde tipik olan soğuk bir motorun hızla çalıştırılması ve hızlı bir şekilde yüklenmesi, motoru çok fazla stres altına sokar ve normal çalışma sıcaklığına gelene kadar daha hızlı yıpratır.
Ceket suyu sıcak tutma sistemi, standart ceket suyu soğutma sistemi ile aynı planda gösterilmiştir. Bu parça, motor soğutma sıvısının sıcaklığını normal çalışma sıcaklığında veya bu sıcaklığa yakın tutar. Bu, tüm parçaların normal sıcaklığında olduğu anlamına gelmez.
Dizel motorlar sıkıştırmadan gelen ısıyı çalıştırmak için kullandığından, motoru sıcak tutmak çok daha hızlı çalışmasını sağlar ve emme havası sıcaklığı çok düşük olduğu için motorun çalışmama olasılığını azaltır.

Sıcak Tutma Pompası: Sıcak tutma pompası, elektrikle çalışan tek kademeli bir santrifüj pompadır. Motor kapalıyken bile ısıtılmış soğutma sıvısının motorda hareket etmesini sağlaması açısından motor tahrikli pompaya benzer.

Sıcak Tutma Isıtıcısı: Ceketli su tutma sıcak ısıtıcısı, tıpkı yağlama yağlı sıcak tutma ısıtıcısı gibi, daldırma tipi bir elektrikli ısıtıcıdır.
Ayrı bir dikey boruya veya ısıtma tankına konur. Motoru doğru sıcaklıkta tutmak için bir termostat tarafından kontrol edilir.

Sistem Nasıl Çalışır: Motor "standby" konumundayken "keepwarm" sistemi devreye girer. Sıcak tutma pompası sistemde bir vakum oluşturur ve suyu motorun ceket su girişine gönderir. Motor çalışırken, yanlış yönde akışı durdurmak için sıcak tutma sistemine çek valfler konulabilir. Isıtılmış soğutma sıvısı motorun içinden geçerek silindirleri, silindir kafalarını ve suyla soğutulan diğer parçaları ısıtır.

Soğutma Suyu Sistemi
Ara soğutucu su sistemi, motorun yanma havası giriş borularına takılı olan ara soğutucuya veya son soğutucuya su verir. Turboşarj kompresöründen sonra ve motorun hava manifoldu/plenumundan önce yanma havasını soğutan radyatör benzeri bir ısı eşanjörüdür.
Soğutma havayı daha yoğun hale getirir, bu da daha fazla oksijenin daha fazla yakıt yakmasına ve daha fazla güç üretmesine olanak tanır. Ayrıca yanma havası piston başlıklarını soğutur.
Ara soğutma için kullanılan su tipik olarak çevreleyen havanın sıcaklığına oldukça yakın olmalıdır. Bu nedenle, çok daha yüksek sıcaklığa (160 ila 180oF) sahip ceket suyu yerine servis suyu kullanmak genellikle daha iyidir.
Tipik bir ara soğutucu ve son soğutucu su sistemi diyagramı
Bu parçalar ceket suyu sisteminde kullanılanlarla aynı olduğu için artık bunlardan bahsetmeyeceğiz.
Bazı intercooler su sistemlerinde, özellikle soğuk havalarda veya motor fazla çalışmadığında intercooler suyunun çok soğumasını önlemek için bir termostat kullanılabilir. Bu, nemin yanma havasında mümkün olduğunca yoğuşmasını önler. Bazı sistemlerde ceket su sistemi ve ara soğutucu su sistemi bağlantılıdır, böylece ara soğutucu gerektiğinde ısıtılabilir.
Motora gelen yanma havası çok soğuksa motorun çalışması daha uzun sürebilir, yük azken çalışmayabilir ve silindir gömleği yeterince yağlanmayabilir. Bu etkiyi azaltmak için, birkaç üretici soğutma suyunun ara soğutucuya akışını termostatik olarak kısıtlar ve/veya gerektiğinde sıcak ceket suyu sağlar.
Devredeki termostatik valf, ara soğutucudaki suyun çok soğumasını engeller, bu da motora giden havanın da çok soğumasını engeller. Hava çok soğuk olduğunda motorda yoğuşmaya ve egzoz borusundan "beyaz" duman çıkmasına neden olabilir.

Onu havalı yapan daha fazla şey
Çoğu zaman, dizel jeneratör birkaç açıklığı olan bir binada tutulur.
EDG odasında motor ve jeneratör gibi birkaç ısı kaynağı vardır. En iyi performans için, bu alandaki anahtarlama donanımı, kontrol panelleri, izleme ekipmanı, yakıt günü tankı, hava kompresör(ler)i ve hava depolama tank(lar)ı soğuk bir sıcaklıkta tutulmalıdır.
EDG odası 122 derece F'den (50 derece) daha sıcak olamaz. Bu nedenle, ısıdan kurtulmak ve oda sıcaklığını izin verilen en yüksek seviyenin altında tutmak için yeterince soğuk hava (ortam havası) getirmek gerekir. Oda sıcaklığının motorun kendisi üzerinde pek bir etkisi olmasa da, çok yüksek EDG oda sıcaklıklarının jeneratör ve diğer parçalar üzerinde etkisi olabilir. Motorun yanması için gereken hava odadan geliyorsa, motora gelen sıcak hava motoru daha az güçlü hale getirebilir.