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船用柴油机冷却系统的相关知识

发布日期:2018-03-02 作者: 点击:

在柴油机中燃油燃烧放出的热量约为30%~33%要经过气缸、气缸盖和活塞等部件散向外界。为了能散出这些热量,需要有足够数量的冷却介质强制连续流经受热件,通过冷却保证这些受热部件的正常稳定温度。因而在多数柴油机中均设置冷却系统,保证足够而连续的冷却介质流量以及适当的冷却介质温度。 ? ??

一、冷却的作用和方式 ?

从能量利用观点来看,柴油机的冷却是一项应予避免的能量损失,但从保证柴油机正常工作考虑它又是必需的。柴油机冷却有以下作用:首先,冷却可以保持受热件的工作温度不超过材料所允许的限值,从而可保证在高温状态下受热部件的足够强度;其次,冷却可以保证受热件内外壁面适当的温差,减少受热件的热应力;此外,冷却还可以保证运动部件如活塞与缸套的适当间隙、缸壁工作面滑油膜的正常工作状态。冷却的这些作用通过冷却系统来实现。在管理中应兼顾柴油机冷却的两方面要求,既不使柴油机因过分冷却而过冷,也不使柴油机因缺乏冷却而过热。近代,从尽量减少冷却损失以充分利用燃烧能量出发,国内外正在进行绝热发动机的研究,相应发展了一批耐高温的材料,如陶瓷材料等。 ?目前,柴油机的冷却方式分强制液体冷却和风冷两种。绝大多数柴油机使用前者。?

二、冷却介质 ?

在柴油机强制液体冷却系统中的冷却剂通常有淡水、海水、滑油等三种。淡水的水质稳定,传热效果好并可采用水处理解决其腐蚀和结垢的缺陷,因而它是目前使用广泛的一种理想冷却介质。柴油机对淡水水质的要求一般为不含杂质的淡水或蒸馏水。若为淡水要求其总 硬度不超10(德国度)、pH值为6.5~8、氯化物含量不超过50×10-6 。当使用蒸馏水或离子交换器产生的完全脱离子水作为冷却淡水时,必须特别注意对淡水进行水处理,并定期化验,确保水处理剂的浓度达到规定范围。否则由浓度不够而产生的腐蚀比使用一般硬水还严重(因无一般硬水所形成的石灰薄膜沉淀物保护)。海水的水质难以控制且其腐蚀和结垢问题比较突出,为减少腐蚀和结垢应限制海水的出口温度不宜超过45℃,因而目前很少使用海水直接对柴油机进行冷却;滑油的比热小,传热效果较差,高温状态易在冷却腔内产生结焦,但它不存在因漏泄而污染曲轴箱油的危险,因而适于作为活塞的冷却介质。 ?

三、 冷却系统的组成和设备 ? ? ?

一般柴油机冷却系统是用淡水强制冷却柴油机,然后用海水强制冷却淡水和其他载热流体(如滑油、增压空气等)。在系统布置上,前者属闭式循环,后者属开式系统。两者组成的冷却系统称闭式冷却系统。 闭式淡水冷却系统 ?由于受热件工作条件不同,所要求的冷却液温度、压力和基本组成也各不相同。因而各受热件的冷却系统通常由几个单独的系统组成。一般分为缸套和气缸盖、活塞、喷油器三个闭式淡水冷却系统。 ?

四、 冷却系统的维护管理 ?

首先调整冷却系统的工作参数,并确保正常: ?

(1)淡水泵出口压力应调整在正常工作范围。通常淡水压力应高于海水压力,防止冷 却器泄漏时海水漏入淡水中,引起其变质。 ??

(2)淡水温度应根据说明书的规定调整至正常工作范围。勿使淡水出口温度过低(造 成热损失增加、热应力增大、低温腐蚀)或过高(使缸壁滑油膜蒸发、缸壁磨损加剧、冷却腔内发生汽化、缸套密封圈迅速老化)。对于中高速柴油机,一般出口温度可控制在70℃~80℃(不烧含硫重油时),低速机可控制在60℃~70℃;进出口温差不大于12℃。一般淡水出口温度以接近允许上限为宜。 ?

(3)海水出口温度不应超过50℃,以免盐分析出而沉积成垢,影响传热。 ?

(4)在运转中,调节淡水温度可以利用海水管路上的旁通阀来调节进入淡水冷却器的 海水量,或者利用淡水管路上的旁通阀来调节进入淡水冷却器的淡水量或调节海水温度。现代新建的船舶多装设淡水和滑油温度自动调节装置,它们的调节阀多装在淡水和滑油的管路中,以控制进入冷却器的淡水量和滑油量。 ?

(5)检查各缸冷却水的流动情况,如需调整冷却水流量,应调整淡水泵的出口阀,同 时注意调节速度应尽量缓慢。淡水泵的进口阀应始终处于全开位置上。 ? ? ?

(6)当发现气缸冷却水压力波动而调节无效时,通常是由于系统中有气体存在造成,应尽快查明原因并消除。 ?其次定期检查膨胀水箱和淡水循环柜的水位变化。如水位降低过快应迅速查明原因,加以排除。 ?在备车时应开动淡水泵进行冷却系统驱气,一般使淡水在系统内循环15min~30min。在需要时,还应同时进行暖缸,使水温度达到45℃左右。暖缸有利于缸内发火,易于起动,还可使滑油均匀布散防止缸套严重磨损,并可降低缸壁的热应力。 ?在进出港机动操纵时,要控制海水系统保证淡水温度不产生过大波动,应提前关掉海水泵或控制器流量。停车后,应让冷却水继续在系统内循环20min~30min,使气缸温度逐渐下降,防止缸壁表面的滑油膜蒸发或结炭,又可减少热应力。 ?同时注意检查海水滤器和海水阀是否被杂物堵塞。在寒冷地区航行时,应加强对海水管系的管理,防止海底阀被冰块卡死,并应保证海水进入冷却器的温度(25℃)。 ?应定期(最好每周一次)检查冷却水质量,检测水处理添加剂(如缓蚀剂)的浓度应在其说明书规定范围内,pH值(在20℃时应为7~10)和氯化物浓度(不大于50ppm)。通过这些指标的变化可大致判断冷却系统的工作状态。如若氯化物浓度增加,则表示有海水漏入;pH值降低说明有排气漏入。


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