船舶发动机冷却系统

第六章冷却系统第一节冷却系统的功能、配置和部署首先，冷却系统的功能柴油机运行时，气体温度达到1800左右，对与气体直接接触的气缸盖、缸套、活塞、阀门、喷油器等零件进行严重加热。严重的列可能导致：如果材料的机械特性下降，热应力和变形会大，导致上面的零件疲劳裂纹或塑性变形。破坏运动部件之间的正常间隙，造成过度磨损，甚至发生相互咬伤或损伤事故。燃烧室周围部件的温度太高，进气温度上升，密度降低，减少进气。加压后空气温度也增加，影响吸入空气。润滑剂的温度也逐渐升高，粘度降低，不利于摩擦表面的油膜形成，甚至失去润滑效果。摘要为了确保柴油机的可靠运行，柴油机加热器、油和增压后的空气是必须的等待冷却。但是，从能源利用的角度来看，柴油机冷却会因能源损失、冷却过度而延长燃料延迟时间，发生爆燃和不完全燃烧，增加额外的冷却损失；零件的内部和外部温度过低时，热应力超过材料本身的强度，产生裂纹，润滑剂粘度增大，摩擦操作消耗增加。燃烧含硫量高的重油时，会发生低温腐蚀，缸套严重腐蚀等因此，最好不要因柴油机冷却不足而引起零件过热或过度冷却的副作用。冷却系统的主要任务是防止零件损坏，减少磨损，充分释放有效功率，使柴油机在最佳温度状态下工作。最近，从最大限度地减少冷却损失、充分利用燃烧能源开始，国内外绝热引擎研究正在进行，因此，开发了陶瓷材料等高温热部件材料组。目前柴油机的冷却方式大部分分为使用电子的强制液体冷却和风冷却。用液体冷却的介质通常有淡水、海水、柴油等三种。淡水水质稳定，传热效果好，用水处理可以解决腐蚀和结垢缺陷。目前应用最广泛的理想冷却介质之一；海水水源丰富，但水质难以调节，腐蚀和结垢问题突出，因此要减少腐蚀和结垢，必须限制海水的出口温度不超过55 。油的比热小，传热效果低，在高温状态下很容易在冷却室内部发生结焦，但没有原因由于泄漏可能污染曲轴箱油，适合用作活塞的冷却介质。二、冷却系统的配置和部署柴油机冷却系统通常用海水强制冷却淡水和其他热载体(如油、加压空气等)。在系统布局中，海水系统由开放周期、淡水、滑油等肺循环构成，这两个组成的冷却系统称为“肺冷却系统”。(a)开放式循环冷却系统开放式循环冷却系统将每个加热的部件直接冷却到舷舱(海水或河流)，然后排出舷舱。图6-1显示了135系列柴油机的开放式循环冷却系统。通过油冷却器3冷却光泵1外部泵的油后，布线管入口4吸入器，冷却缸套和气缸盖。冷却增压器的其他方法。冷却柴油机和增压器的冷却液，通过流出管排出8偏侧。为了调节冷却液流入温度，气缸盖插座6端安装了加热器7，循环加热的淡水，从复水管5进口到淡水泵。图6-1 135系列柴油机开放式循环冷却系统1-光泵；2-油冷却器入口管道；3-油冷却器；4-身体的供水管道；5-水管；6-气缸盖出口管道；7-温度计；8-水管；9-增压器水管；10-增压器供水管道图6-2是6300C船舶柴油机开放式循环冷却系统的示意图。图6-2开放式循环冷却系统结构图1-通过阀；2-进水阀；3-海水过滤器；4-止回阀；5-冷却剂泵；6-进水口总管；7-压力计；8-遥测温度计；9-径流盆；10-水银温度计；11-调整插头；12-水观察者；13-单环止推轴承；14-压力调节阀；15-轴承插座；16-出水总管；17-防水阀；18-油冷却器；19-旁观者；20- 3路插头；21-压力调节阀；22-温度调节阀柴油机前盖上装有可翻转的离心泵5，被曲柄齿轮直接冲动。海水通过机舱系统海阀1、进水阀2、海水过滤器3、止回阀4吸入冷却液泵5，然后通过3向塞20输送到油冷却器18，通过柴油机进气口6流入机体冷却剂室，冷却缸套后通过弯管进入气缸盖，最后调整塞11，将其输送到排气歧管内部冷却液室，排出到16排气口外。油冷却器后面是单环推力轴承底部的通往油冷却器的道路海水，推力轴承通过摩擦产生的热量通过油传递到冷却剂带。管道系统的海水过滤器3用于防止杂物进入管内，防止管内堵塞。止回阀4用于防止泵吸线的水回流，停车后保持水满，以确保泵启动稳定。压力调节阀21用于调节压力调节阀弹簧压力(即阀压力)，以确保管道系统所需的压力头。压力超过时，压力调节阀打开，部分水回流到泵入口，系统的压力限制在一定值。温度调节阀22用于调节进气温度，使柴油机排出的部分热水通过旁通管道直接进入泵，在各种负荷和各种环境条件下调节和控制进气温度，使发动机冷却温差和热条件保持稳定，同时在启动后的短时间内满足正常的热条件。三向插头20用于控制流经油冷却器的水流，从而控制油温度。如果在不需要冷却油的情况下使用将水转换为三向插头的路径，则冷却剂会绕过冷却器，直接从冷却装置的进水口流入。利用插头11调节各缸的出水，调节水温。压力表7、水银温度计10和遥测温度计8分别用于测量进气压力、气缸流出温度和排气总管流出温度。开放式循环冷却系统的优点是装置简单，维护方便，水源丰富，但有以下缺点：1.水含有很多杂质和盐分，很容易产生水垢。标度不仅影响冷却效果，因为热阻大大妨碍冷却。此外，水垢产生和变厚后，水量和水通道变小，阻力增加，流动不畅，零件可能部分过热。2.使用海水作为冷却剂时，为了防止盐分大量析出，径流温度不能超过55 。否则，柴油冷却水室的结垢严重，传热效果下降，零件热应力增加。因此，开放式循环冷却系统仅用于技术指标不高的中小型柴油机。随着船舶柴油机强化程度的提高，很少采用开放式循环冷却系统。(b)封闭循环冷却系统图6-3闭合循环冷却系统循环图1-压力计；2-径流控制阀；3-温度计；4-显示器；5-弹出插头；6-膨胀罐；7-排气涡轮增压器；8-备用排放阀；9-排放阀；10-压缩机；11-通过阀门；12-过滤器；13-备用海水阀；14-油冷却器；15-海水活塞泵；16- 3路插头；17-备用淡水离心泵；18-预热供给泵；19-淡水离心泵；20-预热供水管道；21-自动温度调节器；22-淡水冷却器为了克服开放式循环冷却系统的缺点，在封闭循环冷却系统中处理的淡水柴油机加热部件冷却，在冷却系统内形成封闭循环线。用于肺循环的冷水淡水通过另一个开放循环船外水淡水冷却器冷却。图6-3是6NVD36柴油机的封闭循环冷却系统图。在海水系统中，海水通过海水泵15通过通过阀11和过滤器12吸入，按油冷却器14冷却油，然后进入淡水冷却器22冷却淡水，通过排出阀9排出。海水泵排放线接管冷却压缩机l0。淡水系统中冷却柴油机的淡水被淡水泵19引入，进入柴油机各缸的冷却液室，通过气缸头的排出管流入排出管，然后被引入淡水冷却器22，在海水中冷却，冷却的淡水被淡水泵19吸入，被推进柴油机，形成封闭的循环冷却。冷却液泵19的出口有将冷却剂推进排气涡轮增压器7的涡轮壳体冷却，然后与气缸盖上的淡水汇合，进入淡水冷却器的管道。淡水系统的最高处安装了高膨胀罐6，其底部是一条更细的管道，通往冷却泵入口口附近。为了确保淡水循环顺畅，排放系统中的气体循环，排放口顶部有查看器4和排放塞5，通风口被传送到充气罐上方，气体排出，以免水循环。为了调节淡水温度，有自动调节淡水温度的自动温度调节器21，柴油机进口的最高温度为76 ，出口的最高温度为86 。每个气缸的气缸盖排气口都有调节阀2和温度计。当各缸的出风口温度不稳定时，可以调整调节阀的工作开口度，调节各缸的冷却液流动，使各缸的出风口温度保持不变。为了确保稳定的系统运行，有备用光泵17和备用水泵13。此外，使用管道管路中设备的3向插头16的适当转换，将其组合到紧急管路中。如果淡水不足或水泵发生故障，请旋转油冷却器、光泵和查看器后面的三向旋转插头(顺时针旋转90)，改变路径，使水通过油冷却器，14后直接移至柴油机，冷却缸套和气缸盖，然后从替代排气阀8向船外流入的水管排出水。显然，紧急线路是开放的循环。封闭循环冷却系统具有以下优点：1.淡水中杂质和盐分少，腐蚀和结垢不严重，能很好地冷却零件。2.径流温度可以提高到75 90，入口温度也不受自然环境的影响，温度也自动调节，进出口温差小，因此对零件施加的热应力不要过大。3.通过减少煤气和冷却水之间的温度下降，减少传送到冷却水的热损失，可以提高工作周期的热效率。缺点是整个系统更复杂。大型低速柴油机的冷却系统通常由几个单独的管道系统组成，每个管道系统传送冷却介质，以冷却缸套和气缸盖、活塞、喷油器、增压器、增压后的空气等。9 esdz 58/100柴油机冷却系统包括四个独立的冷却系统：1.空冷器管道系统：增压后的空气通过空气冷却器被海水冷却，水泵将水从舷上吸入，通过空气冷却器，然后从流出管道排出。入口和出口管道上设有截止阀，以调节或阻挡进入每个空冷器(基本上是3个)的海水量，如图6-4所示。2.气缸、气缸盖和增压器冷却管道系统：淡水通过光泵流入每个气缸水套空间的下部，并沿导槽向上流动。通过缸套的顶部垫片，从旁路弯头引入气缸盖，从气缸盖流入水主，然后部分直接流入循环水腔。部分是由增压器引导的管道、废气和排气蜗壳，两部分的水分布有助于冷却增压器。通过阀门的开关和开放，可以并行地改变增压器和缸的冷却，如图6-5所示。3.活塞冷却管道系统：如图6-6所示，从水泵流入的冷却液通过进水管道流入每个管道，在伸缩管道中活塞头冷却后，通过侧孔返回伸缩管的外部空间(本地活塞冷却液套筒为同心单张力管)。图6-4空冷器冷却系统图6-5气缸盖、气缸和增压器冷却系统4.喷油器冷却液管路系统：此机器喷油器也用水冷却(在某些船舶上，转换为柴油冷却)。喷油器使用独立的冷却系统，以防止柴油混合在整个冷却水中，如图6-7所示。泵出的淡水通过总管，每个管道流入注入器冷却剂室，冷却的淡水聚集到排水总管，返回循环水柜。图6-7喷油器冷却剂管道系统图6-6活塞冷却水管系统(c)中央冷却系统20世纪70年代初开始出现了“中央冷却系统”的新型柴油机冷却系统。其特点是运行温度不同的两个单独的淡水循环系统高温热淡水和低温热淡水封闭系统。前者用于冷却主机，后者用于冷却高温淡水和各种冷却器。加热的温暖淡水从另一个中央冷却器冷却到开放式海水系统。因此，仅使用一个将海水作为冷却剂的冷却器，可以简化海水管道布局，并在工作条件变化时，使柴油机的冷却水参数发生较小的变化。这种中央冷却系统与前面提到的传统冷却系统相比具有相当的优势，正在迅速应用于新型柴油机动力装置。图6-8 6135船舶柴油机的淡水冷却器第六节冷却系统设备冷却系统的设备主要有泵和海水泵、过滤器、淡水冷却器、自动调温器、压力表、温度计、充气罐、阀门和管道等。小型柴油机结构紧凑，经常将充气罐、淡水冷却器和自动调温器放在一起，如图6-8所示。以下是冷却系统主要部件的简要说明。一、泵泵对冷却水施加一定的压力，起到加速循环流动的作用。离心泵结构简单，尺寸小，位移大，工作稳定，容易制造，即使泵因故障停止运行，冷却剂自然循环，防止柴油机因局部过热而损坏等优点在冷却系统中被广泛采用。缺点是吸头低。量小。二、充气罐充气罐在每个冷却水管出口最高处的管子与充气罐连接，在水箱底部，管子与光泵进口连接。充气罐是封闭淡水系统中的重要部件，系统的淡水受热时，它提供了膨胀或冷却时收缩的空间。及时排放系统的气体。淡水蒸发或系统泄漏时，可以及时补充系统。高膨胀罐还保证光泵具有一定的吸入压力。充气罐也可以用作水处理供应处。温暖的圆柱也可以通过它添加淡水。三、冷却器淡水冷却器是使用海水冷却封闭回路的淡水。油冷却器用作水来冷却润滑系统温度升高的油。空冷器用水冷却增压后温度升高的空气。从热交换的角度来看，都是热交换机。近年来出现了新型板式换热器，但广泛用于船舶柴油机的仍是管式换热器。淡水冷却器结构原理与上述油冷却器相似。四、温度调节器恒温器是柴油机冷却系统的温度自动调节装置。柴油机运行要求保持冷却水温在一定范围内。但是冷却水温取决于柴油机的负荷大小和速度水平，因此要想保持恒温，就要随时调节水冷的进口温度。也就是说，水温低的时候，只进行有助于提高进水温度的“小循环”，而不冷却淡水冷却器。“大循环”，当水温上升到一定值时，冷却水全部通过淡水冷却器，有助于降低流入温度