二、認(rèn)識(shí)冷卻系統(tǒng)

1、二、認(rèn)識(shí)冷卻系統(tǒng)1冷卻的作用方式適當(dāng)?shù)睦鋮s是柴油機(jī)正常工作必要的保證，柴油機(jī)冷卻有以下作用：首先，冷卻可以保持受熱件的工作溫度不超過(guò)材料所允許的限值，從而可保證在高溫狀態(tài)下受熱部件的足夠強(qiáng)度；其次，冷卻可以保證受熱件內(nèi)外壁面適當(dāng)?shù)臏夭睿瑴p少受熱件的熱應(yīng)力；此外，冷卻還可以保證運(yùn)動(dòng)部件如活塞與缸套的適當(dāng)間隙、缸壁工作面滑油膜的正常工作狀態(tài)。冷卻的這些作用通過(guò)冷卻系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。從能量利用觀點(diǎn)來(lái)看，柴油機(jī)的冷卻是一項(xiàng)應(yīng)予避免的能量損失，同時(shí)，過(guò)分冷卻必然造成受熱部件的應(yīng)力增加，反而會(huì)影響正常工作間隙和壽命。所以在管理中，應(yīng)兼顧既不使柴油機(jī)因缺乏冷卻而過(guò)熱，也不使柴油機(jī)因過(guò)分冷卻而過(guò)冷。近代，從盡量減少

2、冷卻損失以充分利用燃燒能量出發(fā)，國(guó)內(nèi)外正在進(jìn)行絕熱發(fā)動(dòng)機(jī)的研究，相應(yīng)發(fā)展了一批耐高溫的材料，如陶瓷材料等。目前，柴油機(jī)的冷卻方式分強(qiáng)制液體冷卻和風(fēng)冷兩種，絕大多數(shù)船用柴油機(jī)使用前者。2冷卻系統(tǒng)的組成和設(shè)備一般柴油機(jī)冷卻系統(tǒng)是用淡水強(qiáng)制冷卻柴油機(jī)，然后用海水強(qiáng)制冷卻淡水和其他載熱流體（如滑油、增壓空氣等）。在系統(tǒng)布置上，前者屬閉式循環(huán)，后者屬開(kāi)式系統(tǒng)。兩者組成的冷卻系統(tǒng)稱(chēng)閉式冷卻系統(tǒng)。閉式淡水冷卻系統(tǒng)由于受熱件工作條件不同，所要求的冷卻液溫度、壓力和基本組成也各不相同。因而各受熱件的冷卻系統(tǒng)通常由幾個(gè)單獨(dú)的系統(tǒng)組成。一般分為缸套和氣缸蓋；活塞；噴油器三個(gè)閉式淡水冷卻系統(tǒng)。在缸套水冷卻系統(tǒng)中，淡水

3、流動(dòng)路線(xiàn)可以有兩種方案，如圖3-4-5所示。兩者的區(qū)別在于淡水泵供應(yīng)的淡水在圖3-4-5（a）方案中先進(jìn)主機(jī)，然后再去淡水冷卻器；而在圖3-4-5主機(jī)冷卻器循環(huán)泵主機(jī)冷卻器循環(huán)泵膨脹水箱圖3-4-5 （a） （b）膨脹水箱（b）方案中則先去淡水冷卻器，然后再去主機(jī)。淡水泵供應(yīng)的淡水先進(jìn)主機(jī)，可以防止缸套穴蝕和冷卻水的汽化，但由于目前冷卻水壓力較高，兩者實(shí)際區(qū)別不大。圖3-4-6所示為MC系列柴油機(jī)缸套冷卻水系統(tǒng)。缸套水泵泵出的淡水由缸套水進(jìn)口總管進(jìn)入各缸套下部，沿缸套氣缸蓋增壓器路線(xiàn)進(jìn)行冷卻。各缸出水管匯總后，一路經(jīng)造水機(jī)和缸套水冷卻器冷卻，重新進(jìn)入缸套水泵進(jìn)口；另一路與淡水膨脹水箱相通。在膨

4、脹水箱和缸套水泵進(jìn)口管之間設(shè)有平衡管，用于系統(tǒng)補(bǔ)水并保持淡水泵吸入壓頭。系統(tǒng)中有溫度傳感器檢測(cè)冷卻水出口溫度的變化，并由熱力控制閥控制其進(jìn)口溫度，確保冷卻水出口溫度穩(wěn)定在某一設(shè)定值。通常，缸套冷卻水泵設(shè)有兩臺(tái)，皆為離心泵且互為備用。缸套冷卻水系統(tǒng)中均設(shè)高置膨脹水柜。其作用有：膨脹，使系統(tǒng)中的淡水受熱后有膨脹的余地；補(bǔ)水，補(bǔ)充系統(tǒng)中因蒸發(fā)和漏泄而損失的水量并保證淡水泵有足夠的吸入壓頭；排氣，排放系統(tǒng)中的空氣；投藥，可在此投放化學(xué)藥劑以對(duì)冷卻水進(jìn)行化學(xué)處理；加熱，可對(duì)冷卻水加熱以暖缸（如在其中設(shè)置加熱裝置）。缸套冷卻水海水增壓器清洗水進(jìn)口缸套水泵水泵預(yù)熱器清洗增壓器水出口缸套水泄放口缸套水冷卻器造

5、水機(jī)平衡管水壓調(diào)節(jié)孔 傳感器圖3-4-6膨脹水箱高位警報(bào)低位警報(bào)噴油器冷卻系統(tǒng)的組成和原理與缸套冷卻系統(tǒng)基本相同，冷卻劑可用淡水或柴油。目前大中型柴油機(jī)普遍采用燃油經(jīng)噴油器循環(huán)的措施，利用燃油冷卻噴油器，不另設(shè)冷卻系統(tǒng)。開(kāi)式海水冷卻系統(tǒng)開(kāi)式海水系統(tǒng)是用海水做為冷卻劑冷卻淡水、滑油、增壓空氣和空氣壓縮機(jī)等。系統(tǒng)的基本組成是海底閥和海水泵。1-主機(jī)；2-低位海底閥；3-高位海底閥；4-海水濾器；5-海水泵；6-感溫元件；7-滑油冷卻器；8-增壓空氣冷卻器；9-活塞水冷卻器；10-缸套水冷卻器；11-溫度調(diào)節(jié)閥；12-出海閥；13-溫海水回行管；14-通氣管圖3-4-7開(kāi)式海水系統(tǒng)如圖3-4-7所示

6、，使用過(guò)的海水排至舷外。在系統(tǒng)中裝設(shè)感溫元件6和自動(dòng)溫度調(diào)節(jié)閥11，使部分使用過(guò)的海水回流至海水泵進(jìn)口，保證進(jìn)冷卻器海水進(jìn)口的溫度不低于25。在船舶的兩側(cè)舷旁分設(shè)高位和低位海底閥（門(mén)）。高位海底閥位于空載水線(xiàn)下約300mm處，低位海底閥設(shè)在靠雙層底附近的艙底。船舶進(jìn)港后，由于泥沙污物較多，多用高位海底閥。而在海上航行時(shí)，為防止因風(fēng)浪造成空吸，多使用低位海底閥。當(dāng)船舶在碼頭?？繒r(shí)，一般停止使用鄰近碼頭一側(cè)的海底閥，而改用外側(cè)海底閥，以防污物阻塞。中央冷卻系統(tǒng)從20世紀(jì)70年代初期開(kāi)始，出現(xiàn)了一種新型的柴油機(jī)冷卻系統(tǒng)，即中央冷卻系統(tǒng)，在近代建造的船舶中大多采用。這種冷卻系統(tǒng)的基本特點(diǎn)是使用不同工作

7、溫度的兩個(gè)單獨(dú)的淡水循環(huán)系統(tǒng)：高溫淡水（約8085）和低溫淡水（約3040）閉式系統(tǒng)。前者用于冷卻主機(jī)，后者用于冷卻高溫淡水和各種冷卻器。受熱后的低溫淡水再在一個(gè)中央冷卻器中由開(kāi)式的海水系統(tǒng)進(jìn)行冷卻。由此，可保證只使用一個(gè)用海水作為冷卻液的冷卻器。如圖3-4-8所示為Sulzer RTA-T系列柴油機(jī)使用的中央冷卻系統(tǒng)簡(jiǎn)圖。主機(jī)缸套冷卻水為高溫淡水循環(huán)系統(tǒng)，發(fā)電副機(jī)缸套水為低溫淡水循環(huán)系統(tǒng)。低溫淡水由中央冷卻水泵泵出，冷卻主機(jī)低溫空氣冷卻器、各臺(tái)副機(jī)及其它各種用途的冷卻器。部分低溫淡水通過(guò)混水閥進(jìn)入高溫淡水系統(tǒng)以調(diào)節(jié)高溫淡水系統(tǒng)和溫度。高溫淡水系統(tǒng)由缸套水泵泵出，冷卻主機(jī)和高溫空冷器。部分高溫

8、淡水也可以通過(guò)混水閥進(jìn)入低溫淡水系統(tǒng)以調(diào)節(jié)低溫淡水系統(tǒng)和溫度。在該系統(tǒng)中，有多個(gè)溫度傳感器以及相應(yīng)的熱力控制閥，可根據(jù)水溫的變化調(diào)節(jié)旁通水量大小，能準(zhǔn)確地控制高溫淡水、低溫淡水和海水的溫度。在港泊期間，發(fā)電副機(jī)缸套冷卻水可用來(lái)給主機(jī)暖機(jī)。低溫淡水受熱后可在中央冷卻器中由主海水泵泵出的海水進(jìn)行冷卻?？梢?jiàn)，中央冷卻系統(tǒng)簡(jiǎn)化了船舶海水管系，使海水管系最短。副機(jī)副機(jī)副機(jī)中央冷卻器冷卻器 冷卻器 主機(jī)低溫 空冷器高溫空冷器滑油冷卻器25中央冷卻水泵熱力控制閥混水閥主海水泵熱力控制閥溫度傳感器缸套水泵主淡水泵海水低溫淡水高溫淡水圖3-4-8MAN B&W MC-C型機(jī)的中央冷卻系統(tǒng)基本與此相同，主

9、機(jī)缸套冷卻水為熱淡水循環(huán)系統(tǒng)（參見(jiàn)圖2-1-6），發(fā)電副機(jī)缸套水為溫淡水系統(tǒng)。該機(jī)的活塞采用滑油冷卻，噴油器為非冷卻式。溫淡水由中央冷卻水泵泵出，經(jīng)中央冷卻器冷卻后送出，分別去冷卻主機(jī)滑油冷卻器、主機(jī)缸套水冷卻器和空冷器，其回水經(jīng)總管匯集后流至中央冷卻泵入口處。此溫淡水同時(shí)兼作副機(jī)缸套水，其出水口在航行時(shí)流至中央冷卻水泵入口處。在港泊時(shí)港口淡水泵（小泵）工作，中央冷卻泵（大泵）停，溫淡水冷卻副機(jī)后，流入主機(jī)（對(duì)主機(jī)進(jìn)行暖機(jī)）后，流至單設(shè)的小泵。航行時(shí)受熱后的溫淡水可在中央冷卻器中由主海水泵泵出的海水冷卻。中央冷卻系統(tǒng)使用的冷卻器一般為板式冷卻器，冷卻效率和性能都較好，因此應(yīng)用的船舶越來(lái)越多，且系統(tǒng)的其它方面較前述傳統(tǒng)的冷卻水系統(tǒng)具有以下明顯的優(yōu)點(diǎn)：a.海水管系及中央冷卻器