二、认识冷却系统

1、二、认识冷却系统1冷却的作用方式适当的冷却是柴油机正常工作必要的保证，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。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，同时，过分冷却必然造成受热部件的应力增加，反而会影响正常工作间隙和寿命。所以在管理中，应兼顾既不使柴油机因缺乏冷却而过热，也不使柴油机因过分冷却而过冷。近代，从尽量减少

2、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，绝大多数船用柴油机使用前者。2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。在缸套水冷却系统中，淡水

3、流动路线可以有两种方案，如图3-4-5所示。两者的区别在于淡水泵供应的淡水在图3-4-5（a）方案中先进主机，然后再去淡水冷却器；而在图3-4-5主机冷却器循环泵主机冷却器循环泵膨胀水箱图3-4-5 （a） （b）膨胀水箱（b）方案中则先去淡水冷却器，然后再去主机。淡水泵供应的淡水先进主机，可以防止缸套穴蚀和冷却水的汽化，但由于目前冷却水压力较高，两者实际区别不大。图3-4-6所示为MC系列柴油机缸套冷却水系统。缸套水泵泵出的淡水由缸套水进口总管进入各缸套下部，沿缸套气缸盖增压器路线进行冷却。各缸出水管汇总后，一路经造水机和缸套水冷却器冷却，重新进入缸套水泵进口；另一路与淡水膨胀水箱相通。在膨

4、胀水箱和缸套水泵进口管之间设有平衡管，用于系统补水并保持淡水泵吸入压头。系统中有温度传感器检测冷却水出口温度的变化，并由热力控制阀控制其进口温度，确保冷却水出口温度稳定在某一设定值。通常，缸套冷却水泵设有两台，皆为离心泵且互为备用。缸套冷却水系统中均设高置膨胀水柜。其作用有：膨胀，使系统中的淡水受热后有膨胀的余地；补水，补充系统中因蒸发和漏泄而损失的水量并保证淡水泵有足够的吸入压头；排气，排放系统中的空气；投药，可在此投放化学药剂以对冷却水进行化学处理；加热，可对冷却水加热以暖缸（如在其中设置加热装置）。缸套冷却水海水增压器清洗水进口缸套水泵水泵预热器清洗增压器水出口缸套水泄放口缸套水冷却器造

5、水机平衡管水压调节孔 传感器图3-4-6膨胀水箱高位警报低位警报喷油器冷却系统的组成和原理与缸套冷却系统基本相同，冷却剂可用淡水或柴油。目前大中型柴油机普遍采用燃油经喷油器循环的措施，利用燃油冷却喷油器，不另设冷却系统。开式海水冷却系统开式海水系统是用海水做为冷却剂冷却淡水、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海水泵。1-主机；2-低位海底阀；3-高位海底阀；4-海水滤器；5-海水泵；6-感温元件；7-滑油冷却器；8-增压空气冷却器；9-活塞水冷却器；10-缸套水冷却器；11-温度调节阀；12-出海阀；13-温海水回行管；14-通气管图3-4-7开式海水系统如图3-4-7所示

6、，使用过的海水排至舷外。在系统中装设感温元件6和自动温度调节阀11，使部分使用过的海水回流至海水泵进口，保证进冷却器海水进口的温度不低于25。在船舶的两侧舷旁分设高位和低位海底阀（门）。高位海底阀位于空载水线下约300mm处，低位海底阀设在靠双层底附近的舱底。船舶进港后，由于泥沙污物较多，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，一般停止使用邻近码头一侧的海底阀，而改用外侧海底阀，以防污物阻塞。中央冷却系统从20世纪70年代初期开始，出现了一种新型的柴油机冷却系统，即中央冷却系统，在近代建造的船舶中大多采用。这种冷却系统的基本特点是使用不同工作

7、温度的两个单独的淡水循环系统：高温淡水（约8085）和低温淡水（约3040）闭式系统。前者用于冷却主机，后者用于冷却高温淡水和各种冷却器。受热后的低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，可保证只使用一个用海水作为冷却液的冷却器。如图3-4-8所示为Sulzer RTA-T系列柴油机使用的中央冷却系统简图。主机缸套冷却水为高温淡水循环系统，发电副机缸套水为低温淡水循环系统。低温淡水由中央冷却水泵泵出，冷却主机低温空气冷却器、各台副机及其它各种用途的冷却器。部分低温淡水通过混水阀进入高温淡水系统以调节高温淡水系统和温度。高温淡水系统由缸套水泵泵出，冷却主机和高温空冷器。部分高温

8、淡水也可以通过混水阀进入低温淡水系统以调节低温淡水系统和温度。在该系统中，有多个温度传感器以及相应的热力控制阀，可根据水温的变化调节旁通水量大小，能准确地控制高温淡水、低温淡水和海水的温度。在港泊期间，发电副机缸套冷却水可用来给主机暖机。低温淡水受热后可在中央冷却器中由主海水泵泵出的海水进行冷却。可见，中央冷却系统简化了船舶海水管系，使海水管系最短。副机副机副机中央冷却器冷却器 冷却器 主机低温 空冷器高温空冷器滑油冷却器25中央冷却水泵热力控制阀混水阀主海水泵热力控制阀温度传感器缸套水泵主淡水泵海水低温淡水高温淡水图3-4-8MAN B&W MC-C型机的中央冷却系统基本与此相同，主

9、机缸套冷却水为热淡水循环系统（参见图2-1-6），发电副机缸套水为温淡水系统。该机的活塞采用滑油冷却，喷油器为非冷却式。温淡水由中央冷却水泵泵出，经中央冷却器冷却后送出，分别去冷却主机滑油冷却器、主机缸套水冷却器和空冷器，其回水经总管汇集后流至中央冷却泵入口处。此温淡水同时兼作副机缸套水，其出水口在航行时流至中央冷却水泵入口处。在港泊时港口淡水泵（小泵）工作，中央冷却泵（大泵）停，温淡水冷却副机后，流入主机（对主机进行暖机）后，流至单设的小泵。航行时受热后的温淡水可在中央冷却器中由主海水泵泵出的海水冷却。中央冷却系统使用的冷却器一般为板式冷却器，冷却效率和性能都较好，因此应用的船舶越来越多，且系统的其它方面较前述传统的冷却水系统具有以下明显的优点：a.海水管系及中央冷却器