摘要：柴油发电机组采用多种冷却方式结合的设计，通常指液冷（水冷）与风冷的复合应用，或者更精确地说，是在液冷系统的基础上，结合辅助风冷（如中冷器、散热器风扇、机房通风等）以及可能的其他冷却技术（如缸内喷油冷却、智能温控等）。这种综合柴油机冷却策略可以带来多方面的显著好处，其核心逻辑在于优势互补、提升可靠性、适应复杂工况并优化整体性能。

 

一、多种冷却方式混合的主要好处

 

1、提升冷却效率与热管理精度

（1）分工明确，各司其职：液冷系统（通过冷却液循环）主要负责发动机缸体、缸盖等核心高温部件的精确温度控制，能高效吸收并转移大量热量。而风冷（通过散热器和风扇）则负责将冷却液从发动机带走的热量最终散发到大气中。中冷器（风冷或水冷）专门冷却增压后的进气，降低进气温度以提高燃烧效率。

（2）应对瞬态与峰值负荷：在高负荷或环境温度骤升时，复合系统能提供更大的散热能力储备。例如，增强型风扇或额外的散热翅片可以在短时间内提供更强的风冷能力，协助液冷系统快速降温，避免过热。

2、增强系统可靠性与冗余度

（1）风险分散：不过度依赖单一冷却方式。如果风扇或散热器暂时效率下降（如被杂物部分堵塞），液冷系统的大热容量可以提供一个“缓冲”时间，反之亦然。这降低了因单一冷却环节故障导致发电机组立即停机的风险。

（2）关键部件保护：良好的复合冷却能确保发动机工作在最佳温度区间（通常为85-95°C），减少因局部过热（如缸盖、涡轮增压器）导致的拉缸、活塞烧蚀、机油碳化等严重故障，极大延长核心部件寿命。

3、优化性能与燃油经济性

（1）维持理想工作温度：精确的温度控制使燃油雾化更好、燃烧更完全，从而提升输出功率和扭矩，降低燃油消耗率。

（2）改善排放：更稳定和适宜的冷却温度有助于后处理系统（如SCR）高效工作，降低氮氧化物（NOx）等污染物排放，满足更严格的环保法规。

（3）增压进气冷却：高效的中冷（通常是风冷或水冷中冷器）能显著降低进气温度，增加进气密度，从而提高发动机的功率输出和效率。

4、增强环境适应性

（1）应对极端气候：在高温、干燥地区，风冷效率可能下降，但强化的液冷循环和更大容量的散热器可以弥补。在高海拔地区，空气稀薄会影响风冷效果，此时可通过增加散热器面积或调整风扇转速来补偿。

（2）适应多变负载：对于负载波动频繁的场合（如数据中心备用电源、矿山设备），复合冷却系统响应更快，能快速平衡温度波动，保持运行稳定。

5、实现紧凑设计与降低噪音的潜力

（1）设计灵活性：通过优化液冷回路和高效风冷散热器的布局，有时可以在保证散热能力的前提下，使发电机组设计更紧凑。

（2）噪音控制：与纯粹依赖大风量高速风扇的强风冷发电机组相比，以液冷为主的复合冷却系统，其风扇可以设计得更智能（如温控调速），在低负荷或低温时以低速运行，从而显著降低发电机组的整体冷却风扇噪音。

 

二、典型结合应用示例

 

1、水冷和风冷结合的通风系统的设置

  当工程位于水源不很丰富，而且夏季工程外的空气温度不高的地区时，夏季可以在水冷的基础上再用风冷，冬季全部采用风冷。这种系统称为水冷和风冷相结合的通风系统。

  这种系统的优点：能适应水源和气温的变化，使用上灵活可靠，在外界染毒时使用水冷，可以减少电站的染毒程度，克服了风冷系统的缺点。该系统的突出缺点：系统复杂，设备较多，增加投资。

  这种系统的设计，一般是先根据水源能提供的水量W，确定水冷系统所能带走的热量。

 

式中：Δt_w为进出水温差，一般取Δt_w＝4～6℃；C_w为水的比热容，一般取C_w＝1kcal/（kg·℃）；1.1为为安全系数。

  然后再确定需要风冷系统带走的热量。

Q″＝Q_余－Q′

  风冷系统所需要的进风量为

 

式中：t_B为排风空气温度，℃；t_Hx为夏天进风空气温度，℃；t_Hd为冬天进风空气温度，℃；p为进风空气密度，kg/m³。

  由于t_Hd＜t_Hx，则L_x＞L_d，所以设计计算时按考虑风冷系统。如果L_x·p·C_p（t_B-t_Hd）＞Q余，则冬天就可以全部采用风冷，而不用水冷。

2、风冷和蒸发冷相结合的通风系统

  当工程位于夏季空气温度较高而又缺水的地区，电站机房的降温就要采用风冷式通风系统。但此时通风量一般都较大，为了使通风量减少，就可以考虑采用风冷与蒸发冷相结合的方案。这种方案的通风系统原理与采用风冷式方案完全相同，只是在电站机房内增设蒸发冷却装置，利用水分蒸发吸热原理，降低机房空气的温度。

  蒸发冷却一般采用直接喷雾或淋水式加湿。直接喷雾可采用101型、103型电动喷雾机、其结构如图1所示。

101型固定电动喷雾机            103型旋转式电动喷雾机 图1    101型、103型电动喷雾机

 

  101型、103型电动喷雾机的技术性能为：电动机额定电压380V（三相），额定功率0.18kW，耗水量（96～110）％kg/h，产雾量约为22.5～33.4kg/h，每千克雾可吸收热量595kcal。

 

总结：

柴油发电机组采用多种冷却方式结合，本质上是一种“系统工程”思维的体现。它通过液冷进行高效、精确的导热，再通过风冷进行最终的热量耗散，并利用智能控制进行动态调节。这种结合带来的好处是全方位的：更高效、更可靠、更经济、更环保、更安静，并能适应更严苛的运行环境。对于追求高可用性、长寿命和低总拥有成本（TCO）的关键电力应用（如数据中心、医院、通信基站、工业主用电源等），复合冷却系统已成为中高功率柴油发电机组的标准且至关重要的配置。

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