主机冷却水温差异原因分析及相应措施样本.docx

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主机冷却水温差异原因分析及相应措施样本

主机冷却水温差别因素分析及相应办法

【摘要】在船上冷却水系统是非常重要设备。

同样冷却水温度与否正常对柴油机正常运营影响极深，所觉得了提高柴油机工作性能、更充分有效做功，提高燃料运用率等各个方面，咱们可以通过精确控制冷却水温度来实现。

如果不能有效控制冷却水温度，那么要是温度高于正常运营所需温度话，是会使润滑油老化速度变得更快，各个部件之间磨损速度也会变得更快；要是冷却水温度低于正常运营所需温度话，会使冷却水酸性增强，从而导致气缸腐蚀，也会让它磨损速度加快。

精准控制冷却水温可以使主机能较好运营。

所觉得了能精确控制好冷却水温度，咱们应当要从平时做起，定期地做好保养工作，已经发现冷却水温度有问题应及时查明因素，并迅速解决问题。

本论文依照一种实际例子进行分析讨论，并针对也许导致冷却水温度异常某些因素提出解决办法，并让咱们平时也对冷却系统进行维护保养。

【核心词】主机冷却水系统；温度差别分析；办法保养

1.引言

在船舶主机工作过程中，产生能量不能完全转化为机械能，一次会产生大量热能，当这些热能大到一定限度时，润滑油就不能很有效润滑尚有机械也会过度疲劳和金属也会变脆。

与它相反，如果咱们要让设备正常工作，要让它更稳定运营，那么就要保证主机在被冷却时候没有过度冷却：

由于材料燃烧没有完全燃烧，因此一氧化碳和其她某些碳氢化合物等这些废气就会大量产出；滑油粘度如果比较大话，那么相应摩擦力也会增大，所消耗能量也会增长，也就不利于热传导，冷却作用就没有那么大，气缸受到损坏也会比较大。

润滑油无法正常润滑导致缸套与活塞之间不正常摩擦是导致主机缸套故障重要来源。

当前主机冷却水系统应当依照阐明来正常有效来冷却缸套，这样就能较好避免它受到损坏，同样，这时缸套温度也可以精确掌控，同样某些低温腐蚀、高温腐蚀等问题就会减少。

咱们也可以在某些状况中说，主机冷却水系统运营良好可以决定主机运营良好。

2.主机冷却水系统构成

在柴油机中，咱们普通根据冷却方式和工作特点不同样，把冷却系统提成闭式淡水冷却水系统、开式海水冷却水系统和中央冷却水系统三种。

老式中主机冷却系统是把淡水强行来冷却柴油机，再用海水来强行冷却淡水和其她某些载热液体。

1.1闭式淡水冷却水系统

依照每个部件受热条件不同样，因此需求冷却液体温度、压力和其基本构成也是不同样。

因而每个受到加热部件冷却系统普通也就是有几种单个系统构成，普通是缸套和缸盖、活塞尚有喷油嘴三个。

在缸套冷却系统布置方案中普通是有两种（如5-7-1）：

一种是淡水先进入主机，然后再去淡水冷却器；另一种是先进入淡水冷却器再进入主机中。

正常状况，咱们这个淡水是应当先进入主机，这样可以很有效防止缸套发生穴蚀和冷却水发生汽化，但是当前咱们用冷却水压力都是很高，因此两者其实并没有多大区别。

1.2开式海水系统

开式海水系统中，海水是作为它冷却剂。

普通是用来冷却淡水、滑油、增压空气尚有空气压缩机。

它是由海底阀和比较大排量海水泵构成（如图5-7-4）。

把是用过海水排到外面。

像图中系统中就装有感温元件和自动温度调节器，这样可以让某些已经用过海水回流到海水泵进口处，可以保证要进入冷却器海水水温比25℃来低。

在船上咱们普通设有高位和低位两种海底阀，就设在船两边。

在空载水线下差不多300mm地方，高位海底阀就设立在那边。

低位海水阀就设立在船底部。

普通靠岸地方水下泥沙尚有某些垃圾比较多，这时用高位海底阀。

在海上上面航行是风浪比较大，使用低位海水阀这样不会浮现空吸。

靠岸时，普通都是不用靠岸那边海底阀，那样才不容易导致堵塞。

船上普通都设有两台海水泵，有一台是作为备用。

但是有些船会把它当成是淡水泵来用。

1.3中央淡水冷却系统

中央冷却系统是近70年代浮现一种新冷却系统。

咱们可以依照它工作时使用不同样温度把它当作是由高温淡水（80~85℃）回路和低温淡水（30~40℃）回路构成。

高温淡水是用来冷却主机，低温淡水却是用来冷却高温淡水和其她某些冷却器。

等冷却完各个冷却器后，低温淡水再进入开式海水系统，由开式海水系统来对它进行冷却。

这样可以让它得到一种循环，保证只要用一种冷却器就行。

1.3.1高温淡水回路（缸套冷却水回路）

高温淡水系统也可以说是缸套水冷却系统，为了让燃烧室某些零件温度不会过高或过低，可以用缸套冷却水系统来冷却它，这样也可以保证主机各设备能正常工作。

冷却水从主机出来咱们能通过出口处温度调节阀进行调节让它温度维持在70℃左右。

接下来进入除气柜用来去掉水里具有空气，然后就进入造水机。

进行淡水制造，就是运用高温蒸发海水获得淡水，这样又能让废热循环使用，提高了它运用率。

再下去是出来高温淡水进入缸套冷却器用低温淡水来冷却它，把它温度减少到可以进入主机进口温度时，最后进入主机，对主机燃烧室进行冷却，然后就是始终这样循环下去。

缸套冷却水回路重要是由主机缸套、高温淡水系统三通阀和造水机这几种某些构成。

（1）主机缸套冷却

冷却水进入主机缸套、气缸盖、尚有排气阀并对其进行冷却，咱们把这叫主机缸套冷却。

一方面，淡水会从缸套中央进入缸套，然后对缸套进行冷却，再从下往上进入气缸盖，来冷却气缸盖，再来从气缸盖内冷却水运营路线进入排气阀，对排气阀这边温度较高零件冷却，等冷却淡水出了主机，就会进去除气柜。

（2）高温淡水系统三通阀

要想掌控冷却淡水进入主机时温度，咱们可以通过调控高温淡水系统三通阀来，控制它进入缸套冷却器淡水流量。

如果进入主机时冷却水温度比较高，那么就要增长进入缸套冷却器淡水量；相反，要是进入温度比较低，就要减少进入里面淡水量。

（3）造水机

造水机原理是高温加热海水，从而获得水蒸气。

重要是高温淡水进入造水机对海水进行加热蒸发，获得水蒸气是不含盐分，也就是咱们说蒸馏水。

这些被蒸发水汽会在上方通过过滤然后进入热互换器，通过海水来对它冷却就可以得到淡水。

这些淡水会被水泵泵到淡水储水柜，剩余那些海水则就被排到污水柜。

（4）造水机系统旁通阀

高温淡水质量好坏是会影响其进去冷却器温度，咱们可以通过调控旁通阀来控制。

扩大旁通阀打开角度，那么流到造水机高温淡水水量会减少，缩减旁通阀角度，就会相应变多。

1.3.2低温淡水回路

低温淡水进入中央冷却器是由中央淡水泵泵送进去。

在中央冷却器中用海水来冷却低温淡水，让它温度下降下来。

再下来用三通阀调节水温，让它达到所规定温度，就是把温度减少下来低温淡水和没有解决过低温淡水进行混合调节。

再来呢低温淡水就通过它专用管道进入到各种需要互换热量装置对滑油、缸套冷却水或者是空气等冷却，出来后在通过热互换装备，出来后进入中央冷却器。

最后就是这样重复循环。

低温淡水回路是由低温淡水冷却器、主机滑油冷却器、主机高温淡水冷却器，主机空气冷却器、空压机、中间轴承和冷藏装置等这些设备构成。

（1）主机滑油冷却器

主机滑油冷却器功能是用来冷却主机滑油。

在主机中，滑油润滑各个工作部件中会吸取热能，从而温度升高，这个时候就要对滑油进行冷却，才可以保证主机正常工作。

当低温淡水进入滑油冷却器中就可以对滑油进行冷却。

主机滑油冷却器跟中央冷却器工作原理是同样都是用温度高与温度低进行热互换，从而达到冷却作用，不同样是它们内部构造和数据。

某些大学实习船使用主机滑油冷却器型号为:

BR0.67-0.8-71-N

重要换热计算系数如表2.2所示。

（2）高温淡水冷却器

高温淡水冷却器重要功能是当低温淡水进入到主机缸套冷却器时，会从高温淡水那边吸取热量，也就是对高温淡水冷却高温淡水冷却器跟主机滑油冷却器工作原理是同样，都是用温度高与温度低进行热互换，从而达到冷却作用。

不同样是它们内部构造和数据。

（3）低温淡水冷却器

低温淡水冷却器是版式热互换器中一种。

它有诸多好特点，例如传导热能力较好，很节约能源，卸掉零件和按上都很容易操作，装置里面零件能较好地衔接在一起，经济性好等这些方面。

这些都较好运用于化工、石油、冶金、电力、造纸、船舶、机电、集中供、余热运用、核工业、食品饮料、医药、纺织等工业领域。

板式热互换器普通有用来进行热能互换板，尚有一种外围框架，再加上用来固定螺栓等。

并且为了不让不同密封液融在一起两个相近板上都安装有密封圈。

冷却水和还没冷却液会从板两面上凹槽流过，两个压力板会把它们中间好几种热互换板给挤压在一起，板板间会形成某些空间，两板是通过两边连接孔连在一起由密封圈分隔开。

冷却水流进热互换板中，被冷却液则是从另一面相对方向流进来，这样就能较好进行冷却。

这种互换器中，如果是水跟水导热话，那么它系数能到7000YV/（m2·K），每立方米体积传热面积可达40-150m2，卸下零件和安装都比较以便，也便于清洗，因此多用于容易结垢液体热互换。

板跟板间空间是并在一起，因此可以通过加减板数来调节冷却限度大小。

低温淡水冷却器里普通是用海水来冷却淡水。

这中冷却器也是少有有海水流进冷却器。

某些大学实习船使用低温淡水冷却器型号为:

BR0.67-0.6-160-N

重要换热计算系数如表2.1所示。

（4）主机空气冷却器

主机空气冷却器属于肋管式换热器。

跟上面板式换热器是不同样，为了让它热传导阻力减少而让导热能力变强，普通会在管外面添加辅助垫片。

空气冷却器功能是对加压后来新鲜空气进行降温，普通进入空气冷却器空气温度是55℃左右，排出口处温度是35℃左右。

当冷却水进入空气冷却器中就吸取管外空气所散发出来热量，从而对空气进行冷却。

（5）其她冷却设备

除上面说到几种设备是用低温淡水冷却，咱们此外尚有尾轴管滑油冷却器、空压机、冰机冷凝器和空调冷凝器等淡水冷却设备都是用同样办法冷却。

3.船舶主机冷却水温度控制系统故障及分析

3.1主机冷却水温异常因素分析

冷却水温度偏高，冷凝效果不良。

冷水机组规定冷却水额定工况在30~35℃，水温高，散热不良，必然导致冷凝压力高，这种现象往往发生在高温季节。

导致水温高因素也许是：

冷却塔故障，如风机未开甚至反转，布水器不转，体现为冷却水温度很高，并且迅速升高；外界气温高，水路短，可循环水量少，这种状况冷却水温度普通维持在较高水平，可以采用增滘储水池办法予以解决。

3.1.1高温因素

温度表或传感器故障、冷却水水量局限性、冷却水系统有空气、中冷器堵塞、温控阀故障、主机长期高负荷运营、冷却水泵故障、缸套水加热器运营。

案例一

厦门一家工厂所造22,000DWT集装箱船是采用MANB&W7G80ME-C9.2型号主机，在第一次测试航行时，当主机运转由94%负荷提高到100%负荷时，咱们能观测到主机高温淡水温度浮现异常，进入主机高温淡水温度72℃，出去时高温淡水温度在95~96℃之间徘徊，不符合主机厂家要规定值99℃，也就是说高温淡水冷却装置后温差局限性。

这阐明这个时候主机在全负荷运转时没有得到足够冷却，主机缸套水高温报警，为了免除更加严重后果，主机应当减速运营。

然后检查出因素，是由于主机在较高负荷运营下，负荷突然发生变化，高温淡水三通阀失去了对冷却水温度控制，主机缸套没有按规定进行冷却，主机缸套冷却水出口处温度过高导致。

因素分析

主机缸套冷却器普通设有两个感应温度传感器，在冷却器入口处设一种，在出去口也设一种，这样就很容易从传感器中读出冷却水在进去和出来时温度和压力等各种数据。

当前在高温淡水进入缸套要对它进行冷却时，可以调节三通阀打开角度大小，来增大或减少高温淡水流量，这样能控制冷却水和待冷却水比值，就能控制好冷却水温度。

某条船使用就是温控三通阀，经由在冷却水排出口出感应温度元件，可以将它所感应到水温度数值通过度压器解决，把它转化为一种以电压形式存在信号。

电位器解决后信号跟这个分压器解决后电压信号互相比较，能算出两个信号偏差值，然后经PD\P工\P}传导出去，这个信号会被脉冲宽度调制器所接受，这个调制器会把原本持续信号转变成断断续续脉冲信号，通过这个脉冲信号就能指挥相应设备（如温控三通阀）运营工作。

本船温控三通阀均采用PID控制办法。

（1）高温淡水回路中温控三通阀是在有淡水状况下才干正常工作，工作压力6bar，规定正常温度为90℃，温度传感器型号为PT-100。

（2）本船三通阀感应温度元件是设在缸套冷却水系统排出口处。

这个时候排出口温度咱们要控制在给定值或规定值左右。

它整个流程是：

在刚开始时排出口温度为给定值，在工作中机械负荷会持续增大，导致气缸内温度跟着升高，排出水温度也就跟着升高，所此先后温度差值会变大，调节器也应当加大工作，这些都要反映给能变化它们设备即三通阀，这时就要加大其打开角度使冷却水量变多，旁通水量就变小，入口处温度也随之变小。

很明显，这次冷却水温异常因素是PID三通阀没有及时进行调节，反映不敏捷所导致冷却不能及时进行冷却导致。

3.1.2低温

压力表或传感器故障、冷却水水量局限性、冷却水管线泄漏、中冷器堵塞、冷却水泵故障。

4相应维护及办法

4.1案例一故障解决办法

在对PID三通阀不能及时调节导致冷却水温度过高因素分析后，如今有下面两种办法对其改进。

（1）对PID三通阀控制系统各个系数有效调动（如图1所示）没有调动之前：

比例系数为10，积分50，微分0；调动后：

比例系数为6，积分60，微分15；解决了精准度尚有调过多等问题。

图1对PID三通阀控制系统比例增益、微分系数、积分系数调节

（2）为了减少迟滞，咱们可以把三通阀放在离冷却水排出口较近地方，这样就能是管路短一点。

如果有依照上面办法进行调节，那么再做机械负荷实验，冷却水温度就会正常，不会再浮现案例中所浮现水温过高现象。

4.2相应维护

要让冷却系统工作正常，咱们可以通过调节如下几点工作参数来完毕。

（1）要调节淡水泵出口压力，使其处在能正常运营。

（2）要调节淡水温度，使其处在厂家规定额定范畴内。

（3）要让它正常传热，应保证出口温度不会高于45~50℃，也可以避免盐度过高，析出盐分。

（4）在工作中，咱们可以通过调节旁通阀来控制海水量（或淡水量），从而也就是控制海水温度（或淡水温度）。

（5）依照每个缸冷却水运营状况，可以调节各个缸出口阀，来控制进出水量多少。

（6）如果咱们调节冷却水压力，但压力却没有变化话，那可以是由于漏气导致，这时候咱们就应当检查出因素并解决。

咱们也要按规定进行定期检查，看膨胀水箱水位和淡水循环柜水位是不是处在正常水位上，如果不是应尽快检查出因素，解决问题。

参照文献

[1]陈逸明，《船舶主机冷却水温度控制系统故障分析及设计改进》.《中华人民共和国水运》.,7.

[2]许正福,《轮机动力装置系统实验冷却水系统设计研究》.

[3]许晓彦,《船舶主机冷却水系统建模与节能型控制研究》.

[4]马量,《船舶主机冷却水系统建模与仿真》.

[5]黄少竹,《船舶柴油机》.《大连海事大学出版社》.