船用柴油机开式冷却改闭式循环冷却技术分析

2022-03-18 08:39:04 | 浏览次数：

摘要：

在操作过程发现柴油发动机运转时，不仅输出机械功会产生不同温度的废热，与此同时相关零件也会产生温度不等的废热。因此合理设计冷却系统，既能使冷却液的温度很好的满足技术要求，也可以让流量参数非常好地满足技术要求。目前，主要的问题是发生在柴油机部分负荷运行，随着冷却设备和技术的发展，已经在很大程度上改善了部分负荷性。海洋渔业公司，拥有大量的300型柴油机为渔船主机。如果能把这些300型柴油机的开放式冷却系统改装成封闭式循环冷却系统，既可以节约能源，又能够降低维护成本，具有十分重要的意义。

关键词：

300型船用柴油机；开式冷却系统；闭式循环冷却系统

中图分类号：

文献标识码：A

文章编号：16723198（2014）22019401

0引言

近几年来，渔轮主机广泛使用的几乎都是300型船用柴油机，均采用闭式循环冷却系统，即淡水循环冷却柴油机，然后受热后的淡水再通过海水冷却。闭式循环冷却系统比较开放式冷却系统，海水的温度要远远低于淡水温度。在保证受热零部件工作温度可靠的情况下，热应力大大降低，这是因为淡水进出柴油发动机的温度差异减少，继而也就减少了冷却水带走的热量，所以提高了柴油机的经济性。缸套、机体等外表面接触不到海水，零件的腐蚀状况自然大大降低得到改善，这就是是目前船用柴油机使用闭式循环冷却系统越来越广泛的一个的原因。海洋渔业公司，拥有大量的300型柴油机为渔船主机。如果通过改装将封闭式冷却系统替代现有的开放式冷却系统，既使维修成本降低又节约了能源。重要的是改装300型柴油机为闭式循环冷却，成本一点都不高，具重要意义。

1沿海作业

生产和维修过程中300系列柴油机开式冷却系统，普遍存在如下严重问题：

（1）海水严重腐蚀机器的部位零件。虽然水腔的部分电化学腐蚀因素可通过防腐锌块消去，但但上机体与缸套下部接触的凸肩及气缸套外壁（即密封橡胶圈附近））。因空化冷却水腔不能密封漏水，缸套一般2年或者3年就需要进行更换。

（2）海水直接向机件的工作表面流过，海水中的盐分逐渐形成了阻碍导热的水垢；且冷却水温度高于55°C，大量的盐海水沉淀就会堵塞通道。因此，只有使进水温度降低，冷却机件，特别是在气缸套，气缸盖承受较大的温差力。如若不然就会经常出现裂纹，导致泄漏故障。

（3）包含在海水中较多的杂质和沉积物，沉积在冷却水腔，不仅影响传热和冷却水流量，甚至连通道也会堵塞，致使冷却水不再通过，而造成严重的事故。

2闭式循环冷却系统工作过程

将一台ZBA一6型淡水泵增装在开式冷却系统（见图1）上，要注意的是这台淡水泵要与主机冷却水泵容量相当。由主机B型皮带轮牵引额定转速前输出轴；根据进出口冷热流体温度和流量，计算冷却器的传热面积和传热量，设置一只管壳式淡海水热交换器套；为了淡水补给，在高于3米的排气管隔热水腔与淡水泵入口之间，只装一只0.8耐膨胀水箱。同时为了控制冷却水的温度，还要在此装配一个恒温器，连接泵冷却系统，需要配备相应的管路和必要的阀部件；同时要安装三通旋塞在淡水泵的入口和出口处，在紧急情况下要使用的消防泵也必须安装；机舱原有的淡水泵与膨胀水箱连通，以便补给淡水，如此这般，就是淡水闭式循环冷却系统的形成。

1.海底阀；2.滤网；3.调节阀；4.冷却水泵；5.三通旋塞；6.机油冷却器；7.旁通阀；8.截止阀二；9.通海阀；10.进水总管；11.排气管；12.调节旋塞；13.出水温度表；14.进水压力表

3改装所需的零部件

由开式冷却系统改装成闭式循环冷却系统，需新增加、更换和改造一部分零件，有的可以到主机制造厂外购，有的则可自行改造，下面分别作一介绍。从开放冷却系统到闭式循环冷却系统的改装，一部分零件或要更换或要改造，且还要增加新的零件，有的零件在主机制造厂可以买到，有的无需购买，自己就可以改造。

3.1可以更换和改造的零件

（1）前端盖板。因为水泵由原来的一个变为两个并且这两个泵的安装位置都有了变化，这就需要改变前端盖，可以从主机厂购买盖板，同时还要增加一只泵定位垫圈，这个可以随盖板一起增加。

（2）因为前端盖的形状产生了变化，主油道的凸轮轴总油管的组件改为两部分组成，一个上组件，一个下组件；这样原来的燃油输送泵至精滤器油管组件的长度和形状也必须进行相应地改变。基本上这3组件都要在主机制造厂购买。

（3）淡水进水总管。海水进水总管是开式冷却系统，从飞轮一端进入海水。闭式循环冷却系统，淡水则是从前端进入的。这个改造既可以重新购买一个新的，也可以自己改造。改造的方法非常简单，只要将原来进水总管的封闭端割去即可。还要制作两只法兰，两管入口法兰是相同的，其中一只焊上进水总管另一端就可以，其中一只要无中孔，用来覆盖原进口水。

3.2新增加零部件

（1）淡水泵出水管：自配。

（2）淡水膨胀水箱：自制。水箱的容量大于400公升。海水系统流动线路改为：海底阀一滤网——海水泵——机油冷却器——淡水冷却器一通海阀。应急时关闭三通旋塞31、截止阀28，打开截止阀8、17，即可成为开式冷却系统。

（3）淡水冷却器：可采用江苏泰兴光明机器厂生产的FWC8型10平方米淡水冷却器，这是系统改装的主要内容，基本都是向主机厂购买。

（4）离心式淡水泵：结构性能与离心式海水泵完全相同。

4改装后效果

（1）柴油机出水淡水冷却水的温度可以保持在70℃-80℃温度，在可靠的温度下，加热部件的热应力，可以大大降低，气缸盖，气缸套，没有裂缝，没有造成漏水故障。

（2）淡水冷却器入口和出口之间的温度差减少，减少带走的热量，因此，提高热效率的柴油机燃油消耗率自然下降。

（3）淡水闭式冷却不但减少空蚀程度。且电化学腐蚀不再发生，气缸套、上机体无严重腐蚀之处。防腐锌块再无需配装在水腔内。

（4）淡水冷却再没有出现诸如此类的现象：水套表面形成水垢、水腔阻塞等，冷却系统的堵塞事故减少了，传导性能自然就提高。

5结束语

国内300系列开式冷却柴油机改装为闭式冷却系统，需要支付一定的费用，加重管理负担，但效果还是非常显著的。不仅消除了因开式冷却所造成的许多故障，同时在操作时，大大降低的直接和间接经济损失。仅就改装的气缸套一项，便可延长至5年的时间，无严重腐蚀，不需要更换，这已足以弥补改造成本；而且还可以降低油耗，提高柴油机运行的可靠性，延长使用寿命。因此，300系列柴油机冷却系统改装成闭式循环冷却系统，具有良好的经济效益和社会效益。

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