Bagaimana Cara Kerja Sistem Pendingin Generator Diesel?

Bagaimana cara kerja sistem pendingin generator diesel?

Bab ini berbicara tentang bagian terpenting dari sistem pendingin mesin diesel dan mengapa masing-masing bagian penting agar mesin dapat bekerja dengan baik.

Mendinginkan mesin secara mekanis
25–30 persen dari semua panas yang berasal dari bahan bakar dan masuk ke mesin diambil oleh sistem pendingin.
Jika panas ini tidak hilang dengan sendirinya, suhu internal mesin akan naik dengan cepat ke titik di mana suku cadang rusak dan mesin berhenti bekerja. Semua mesin diesel komersial memiliki sistem pendingin untuk mengumpulkan panas ini dan memindahkannya ke media yang menyerap panas di luar mesin.
Banyak mesin modern memiliki sistem turbocharging yang memastikan ada cukup udara untuk membakar bahan bakar dan menghasilkan tenaga yang dibutuhkan. Mekanisme turbocharging membuat udara pembakaran menjadi lebih panas. Sebelum udara hasil pembakaran masuk ke dalam silinder mesin, perlu didinginkan terlebih dahulu untuk memastikan ada cukup berat udara untuk membakar bahan bakar (untuk menjaga kerapatan udara). Penukar panas yang terlihat seperti radiator dipasang di pipa antara saluran keluar kompresor turbocharger dan manifold udara mesin. Ini disebut intercooler udara atau aftercooler. Tugas radiator ini adalah membuang panas dari udara pembakaran. Penukar panas ini dapat menggunakan sistem jaket air atau sistem air servis untuk mendapatkan airnya (heat sink akhir).
Saat air servis digunakan, mungkin ada penukar panas ekstra antara sistem air servis dan sistem air intercooler untuk membersihkan dan menjaga air di sistem air intercooler agar tidak merusak intercooler udara.

Dasar-dasar Sistem Pendingin
Sebagian besar mesin diesel memiliki sistem pendingin yang terlihat seperti jaket dan memiliki loop tertutup. Saat cairan pendingin mengalir melalui mesin, ia mengambil panas dari liner silinder, kepala silinder, dan bagian lainnya.

Semakin dingin cairan pendingin saat keluar dari mesin, semakin baik mesin akan bekerja. Di sisi lain, temperatur cairan pendingin yang terlalu tinggi dapat menyebabkan kerusakan struktural dengan membiarkan bagian-bagian mesin menjadi terlalu panas. Oli pelumas juga dapat didinginkan menggunakan jaket air dan penukar panas. Sebagian besar mesin diesel bekerja paling baik dengan suhu pelepasan air jaket sekitar 180oF dan kenaikan suhu melalui mesin antara 8 dan 15oF.

Sebagian besar mesin diesel didinginkan dengan air sebagai pendinginnya. Namun, air dengan sendirinya dapat menyebabkan karat, penumpukan mineral, dan pembekuan.
Bahan antibeku, seperti etilen glikol atau propilen glikol, perlu ditambahkan ke mesin yang mungkin berada di dekat atau di bawah titik beku. Solusi yang paling umum adalah mencampurkan antibeku dan air, yang bekerja pada suhu serendah -40 derajat F. Antibeku komersial mengandung bahan kimia di dalamnya yang menghentikan terjadinya karat. Menambahkan antibeku mempersulit perpindahan panas.
Sebagian besar waktu, mesin diesel yang digunakan di reaktor nuklir untuk layanan darurat tidak terkena suhu beku. Dalam kondisi seperti ini, antibeku tidak diperlukan. Namun, korosi dapat dihentikan dengan mencampurkan bahan kimia yang menghentikan korosi dengan air yang telah dihilangkan mineralnya.

Kimia Air: Air yang digunakan untuk mendinginkan mesin tidak boleh mengandung bahan kimia yang menyebabkan endapan atau kerak. Sebagian besar waktu, air demineralisasi digunakan. PH air harus antara 8 dan 9,5.
Yang terbaik adalah menambahkan penghambat korosi seperti Nalco 2000 untuk mencegah kerak menumpuk di liner silinder dan kepala silinder. Skala seperenam belas inci sama dengan menambahkan satu inci baja ke mesin untuk mengurangi kemungkinan panas masuk. Analisis kimia cairan pendingin dilakukan sangat sering, dan jumlah penghambat korosi yang tepat ditambahkan untuk menjaga kimiawi air tetap benar.

Cara Menjaga Mesin Tetap Dingin
Pada beberapa pengaturan, air di intercooler dan air di jaket didinginkan oleh bagian radiator yang berbeda. Sebagian besar waktu, sirkuit jaket air digunakan untuk mendinginkan minyak pelumas dalam situasi ini.
Dengan bantuan tangki ekspansi (juga disebut "kepala" atau "tangki make-up"), yang dipasang di atas mesin untuk menjaga kepala tetap pada sistem, cairan pendingin disimpan di dalam sistem mesin itu sendiri. Mesin menggerakkan pompa, yang menarik udara dari sistem dan mengirimkan cairan pendingin ke mesin. Di sebagian besar sistem, air meninggalkan mesin melalui katup yang dikendalikan oleh termostat. Jika airnya terlalu dingin, sebuah garis membiarkannya mengelilingi penukar panas. Air melewati penukar panas jika terlalu panas.
Katup kontrol termostatik (TCV) mengetahui seberapa panas cairan pendingin dan bereaksi terhadapnya.

Segera setelah suhu cairan pendingin mesin turun di bawah setpoint katup, cairan pendingin dikirim melalui penukar panas air jaket. Ketika suhu cairan pendingin lebih tinggi dari titik setel, katup mengirimkan cairan pendingin melalui penukar panas. Kelebihan panas kemudian dikirim ke sistem air baku atau layanan. Saat mesin diesel dihidupkan, aliran air servis dimulai dengan sendirinya.
Melalui pintu keluar penukar panas, atau jalur bypass, air kembali ke jaket jaket air dan akhirnya ke mesin. Dalam banyak sistem, sistem oli pelumasan didinginkan oleh penukar panas dalam sistem jaket air. Untuk mesin yang penting untuk menjaga agar oli pelumas lebih dingin daripada air jaket, panas oli dikirim langsung ke sistem layanan/air mentah melalui penukar panas di sistem oli pelumas.
Saat cairan pendingin mencapai blok silinder, cairan tersebut mengalir melalui saluran internal dan/atau pipa ke bagian bawah liner silinder. Saat cairan naik, ia mengalir di sekitar liner silinder dan masuk ke kepala silinder. Saat cairan pendingin meninggalkan kepala silinder, ia masuk ke header outlet dan kemudian ke katup termostatik.
Pada mesin dengan intercooler atau aftercooler, sebagian air selubung melewati intercooler untuk menyerap panas dari muatan udara masuk yang tidak diperlukan. Pada banyak engine dengan intercooler atau aftercooler, panas ekstra ini dikirim ke sistem servis/air baku melalui penukar panas terpisah. Ini bagus karena air di dalam intercooler harus didinginkan ke suhu yang lebih rendah daripada air di sistem jaket air. Sebagian besar mesin ALCO menggunakan sistem mantel air untuk mendinginkan air di intercooler.

Tangki Ekspansi - Banyak mesin menggunakan tangki ekspansi dengan penutup bertekanan, atau tangki ekspansi dipasang cukup tinggi untuk mempertahankan head yang diperlukan (head tekanan positif bersih - NPSH) pada sistem. Sebagian besar waktu, tangki ekspansi ditempatkan tepat di atas titik tertinggi sistem air pendingin jaket, dan saluran ventilasi digunakan untuk menjaga sistem bebas dari udara. Beberapa tangki ekspansi dapat dipompa untuk mempertahankan tekanan yang lebih tinggi, yang membantu menaikkan titik didih cairan pendingin.

Pipa tegak adalah tangki yang dipasang secara vertikal dan tingginya sama dengan mesin. Ini menampung cairan pendingin mesin dan memiliki ruang untuk udara untuk mengimbangi pemuaian cairan pendingin saat menjadi panas.
Pipa tegak biasanya berventilasi ke udara, membuat sistem pendingin tidak bertekanan. Ketinggian air di pipa tegak harus cukup tinggi untuk mencapai NPSH yang dibutuhkan, atau tangki harus diberi tekanan.

Pompa Air Jaket: Mesin menggerakkan pompa air jaket sentrifugal satu tahap, yang ditenagai oleh poros engkol mesin melalui serangkaian roda gigi.

Seperti yang terlihat, air memasuki input hisap pompa. Rangkaian roda gigi engine menggerakkan roda gigi penggerak pompa, yang pada gilirannya memutar poros pompa dan impeler. Kecepatan cairan pendingin meningkat dengan gaya sentrifugal saat impeler berputar. Saat pendingin memasuki casing pompa, kecepatannya berkurang dan tekanannya naik secara proporsional. Tumpahan cairan pendingin dari casing pompa ke header jaket air ke ujung bawah liner silinder pada tekanan yang lebih tinggi.

Pendingin untuk mesin keluar melalui bagian bawah katup kontrol termostatik. Ketika suhu cairan pendingin rendah, seperti yang ditunjukkan pada sisi kanan diagram, poppet katup geser tetap di posisi atas dan cairan pendingin mengelilingi penukar panas.
Saat suhu pendingin naik, pelet lilin di dalam elemen pengatur suhu mengembang. Ini mendorong tabung elemen dan poppet katup ke bawah. Jadi, aliran melalui bypass dibatasi atau dicekik, seperti yang ditunjukkan di sisi kiri diagram, dan cairan pendingin dikirim ke penukar panas.
Saat digunakan, katup mengubah posisinya pada kisaran suhu sekitar 10 hingga 150 derajat Fahrenheit untuk menjaga suhu cairan pendingin cukup stabil.

Penukar Panas Jaket Air - Penukar panas jaket air biasanya terbuat dari cangkang dan tabung. Di sisi cangkang, cairan pendingin mesin biasanya mengalir melalui tabung, sedangkan air servis mengalir melalui tabung.

Sistem Jaket Air Tetap Hangat
Saat motor dimatikan beberapa saat, suhu di dalam mesin turun drastis. Memulai dengan cepat dan memuat mesin dingin dengan cepat, yang merupakan tipikal mesin diesel aplikasi nuklir dalam situasi darurat, membuat mesin mengalami banyak tekanan dan cepat aus hingga mencapai suhu operasi normalnya.
Sistem penghangat jaket air ditampilkan pada rencana yang sama dengan sistem pendingin air jaket standar. Bagian ini menjaga suhu cairan pendingin mesin pada atau mendekati suhu pengoperasian normal. Ini tidak berarti bahwa semua bagian berada pada suhu normalnya.
Karena mesin diesel menggunakan panas dari kompresi untuk start, menjaga agar mesin tetap hangat akan membuat mesin menyala lebih cepat dan memperkecil kemungkinan mesin tidak mau hidup karena suhu udara masuk terlalu rendah.

Pompa Keepwarm: Pompa keepwarm adalah pompa sentrifugal satu tahap yang ditenagai oleh listrik. Ini mirip dengan pompa yang digerakkan oleh mesin karena cairan pendingin yang dipanaskan terus mengalir melalui mesin bahkan saat mesin dimatikan.

Keepwarm Heater: Jaket waterkeep warm heater adalah penghangat elektrik bergaya pencelupan, sama seperti pemanas keepwarm minyak pelumas.
Itu ditempatkan di pipa tegak atau tangki pemanas yang terpisah. Itu dikendalikan oleh termostat untuk menjaga mesin pada suhu yang tepat.

Cara Kerja Sistem: Saat mesin dalam mode "standby", sistem "keepwarm" menyala. Pompa keepwarm menciptakan ruang hampa dalam sistem dan mengirimkan air ke saluran masuk jaket jaket mesin. Saat mesin bekerja, katup periksa dapat dipasang di sistem keepwarm untuk menghentikan aliran ke arah yang salah. Pendingin yang dipanaskan mengalir melalui mesin, menghangatkan silinder, kepala silinder, dan bagian lain yang didinginkan oleh air.

Sistem Pendingin Air
Sistem air intercooler mengalirkan air ke intercooler atau aftercooler, yang dipasang pada pipa pemasukan udara pembakaran mesin. Ini adalah penukar panas seperti radiator yang mendinginkan udara pembakaran setelah kompresor turbocharger dan sebelum manifold / pleno udara mesin.
Pendinginan membuat udara lebih padat, yang memungkinkan lebih banyak oksigen membakar lebih banyak bahan bakar dan menghasilkan lebih banyak tenaga. Apalagi udara pembakaran mendinginkan mahkota piston.
Air yang digunakan untuk intercooling biasanya harus cukup dekat dengan suhu udara di sekitarnya. Untuk alasan ini, biasanya lebih baik menggunakan service water daripada jacket water, yang memiliki suhu jauh lebih tinggi (160 hingga 180oF).
Diagram tipikal sistem air intercooler dan aftercooler
Karena suku cadang ini sama dengan yang digunakan pada sistem jaket air, kami tidak akan membicarakannya lagi.
Pada beberapa sistem air intercooler, termostat dapat digunakan untuk menjaga agar air intercooler tidak terlalu dingin, terutama pada cuaca dingin atau saat mesin tidak banyak bekerja. Ini menjaga kelembaban agar tidak mengembun di udara pembakaran sebanyak mungkin. Pada beberapa sistem, sistem mantel air dan sistem air intercooler dihubungkan sehingga intercooler dapat dipanaskan saat diperlukan.
Jika udara pembakaran yang masuk ke mesin terlalu dingin, mesin mungkin membutuhkan waktu lebih lama untuk dihidupkan, mungkin tidak bekerja dengan baik saat beban rendah, dan lapisan silinder mungkin tidak terlumasi dengan baik. Untuk mengurangi dampak ini, beberapa pabrikan secara termostatis membatasi aliran air pendingin ke intercooler dan/atau memasok air jaket hangat seperlunya.
Katup termostatik di sirkuit menjaga agar air di intercooler tidak terlalu dingin, sehingga udara yang masuk ke mesin juga tidak terlalu dingin. Udara yang terlalu dingin dapat menyebabkan pengembunan di mesin dan asap "putih" keluar dari pipa knalpot.

Lebih banyak hal yang membuatnya keren
Sebagian besar waktu, generator diesel disimpan di gedung dengan sedikit bukaan.
Terdapat beberapa sumber panas pada ruang EDG, seperti mesin dan genset. Untuk performa terbaik, switchgear, panel kontrol, peralatan pemantauan, tangki hari bahan bakar, kompresor udara, dan tangki penyimpanan udara di area ini harus disimpan pada suhu dingin.
Ruang EDG tidak bisa lebih panas dari 122 derajat F (50 derajat). Jadi, perlu untuk memasukkan udara dingin (udara sekitar) yang cukup untuk menghilangkan panas dan menjaga suhu ruangan di bawah tingkat tertinggi yang diperbolehkan. Walaupun suhu ruangan tidak banyak berpengaruh pada mesin itu sendiri, suhu ruangan EDG yang sangat tinggi dapat berpengaruh pada genset dan bagian lainnya. Jika udara untuk pembakaran mesin berasal dari dalam ruangan, udara panas yang masuk ke dalam mesin bisa membuat mesin kurang bertenaga.