冷却系统对船舶主机的影响

冷却系统对船舶主机的影响

吴新宇

中国卫星海上测控部江苏江阴214431

摘要：在柴油机中,燃油燃烧放出的热量约有20~30％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液连续流经受热件，通过冷却保证受热部件的工作温度稳定。因而在多数柴油机中均设置冷却系统以保证足够而连续的冷却剂流量以及适当的冷却剂温度。

关键词：冷却系统；主机；船舶

0引言

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须的。因为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，保证在高温状态下受热部件的强度；其次，冷却可以保证受热件的内外壁面有适当的温差，减少受热件的热应力；冷却还可以保证运动件如活塞与缸套之间的适当间隙和缸壁工作面上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，因而冷却系统是柴油机的一个重要系统。在管理中应兼顾柴油机冷却的两个相反要求，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并相应地发展了一批耐高温的受热部件材料，如陶瓷材料等。目前，柴油机的冷却方式分强制液体冷却和自然风冷两种。绝大多数柴油机使用前者，极少采用风冷。

1冷却介质

在柴油机强制液体冷却系统中的冷却介质通常有淡水、海水、滑油和柴油等四种。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构问题比较突出。为减少腐蚀和结垢应限制海水出口温度不超过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，高温状态下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，因而适于作为活塞冷却介质；柴油用来作为喷油器的冷却介质。

2冷却系统

开式海水系统是用海水作为冷却剂冷却淡水、滑油、增压空气和空气压缩机等。系统的基本组成是海底阀和大排量海水泵，其系统所使用过的海水排至舷外。在系统中装设感温元件和自动温度调节阀，是部分使用过的海水回流至海水泵进口，保证进冷却器的海水温度不低于25℃。

一般设两个以上海底阀，分高位和低位，分设在船舶的两侧船舷旁。高位海底门位于空载水线下约300mm处，低位海底门设在舱底。船舶进港后，由于水面下泥沙污物较多，多用高位海底阀。而在海上航行时，为防止因风浪造成空吸，多使用低位海底阀。当船舶在码头停靠时，一般停止使用仅靠码头一侧的海底阀，而改用外侧海底阀，以防污物阻塞。

海水泵一般设两台，一台备用。海水泵排量很大，通常在吸入管接一应急舱底吸口，以备机舱进水时应急排水之用。海水泵一般均采用大排量离心泵。

从70年代初期开始，出现了一种新型的柴油机冷却系统，即近代的中央冷却系统。这种冷却系统的基本特点是使用不同工作温度的两个单独淡水循环系统：高温的热淡水和低温的温淡水闭式系统。前者用于冷却主机，后者用于冷却淡水河各种冷却器。受热后的温淡水再在一个中央冷却器中由开式的海水系统进行冷却。由此，可以保证只使用一个用海水作为冷却液的冷却器，简化了海水管系的布置并可保证柴油机在工况变化时其冷却水参数不变。由于这种中央冷却系统较前述传统的冷却水系统有明显优点，因而它已陆续在新型柴油机动力装置中得到应用。

3故障案例分析

通过对冷却水系统的分析与了解，结合在现实中的故障实例分析，更好的学习冷却水系统。

案例一：某船右主机在运行过程中出现淡水高温报警，冷却水温度已超过90℃。

故障分析：主要原因是水没有进入淡水冷却器，淡水进出冷却器主要是由两个温控阀控制，在港内时我们对其气路进行了紧固，由此可见，问题一定出在控制阀向三通阀的输气压力上。

解决措施及排查过程：检查控制阀，正常，检查控制阀喷嘴挡板，发现有一些污垢，清除污垢后，水温恢复正常。污垢改变了挡板与喷嘴间的距离，使其控制器控制气背压升高，控制阀输出气压发生改变，造成三通阀调节不当。

经验总结：注意对控制阀的保养。

案例二：某船在运行过程中检查发现海水压力偏低故障分析：可能是其海底门滤器脏堵导致解决措施及排查过程：对海底门滤器进行了清洗，压力恢复正常。由于没有及时切换海底门，导致吸入过量泥沙。

经验总结：注意对系统各滤器的清洁。

4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，引起其质变。

（2）淡水温度应根据说明书的规定调整至工作正常范围。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。

（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的，应尽快查明原因并消除。

（7）其次定期检查膨胀水箱和淡水循环柜的水位变化。

参考文献

[1]MANB&W柴油机说明书