冷却系统维护管理
• 缸套冷却水系统中均设高置膨胀水箱，其作用是：排放系统中的空气 ，使淡水受热后有膨胀余地；自动向系统中补充因蒸发和漏泄而损失 的水，并保持淡水泵有足够的吸入压头；便于投放化学药剂，以对冷 却水进行化学处理；若没有蒸汽管，则添加热淡水暖缸；此外还可装 设水位表，以便观察冷却水量的变化情况。在膨胀水箱和缸套冷却水
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7.1 冷却系统维护管理
• （因无一般硬水所形成的石灰薄膜沉淀物保护）。海水的水质难以控 制，并且其腐蚀和结垢问题比较突出，为减少腐蚀和结垢，应限制海 水的出口温度不超过50℃，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，因而适于作为活塞的 冷却介质。柴油一般作为喷油器的冷却介质。
• 一般设两个以上海底门，分高位和低位，分设在船舶的两侧舷旁。高 位海底门位于空载水线下约300mm处，低位海底门设在舱底（靠双 层底附近）。船舶在浅水道、港口航行或停泊时，为避免水下泥沙污 物堵塞海水系统，多用高位海底门；而在海上航行时，为防止因风浪
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7.1 冷却系统维护管理
• 造成空吸，多使用低位海底门。当船舶在码头停靠时，一般停止使用 靠近码头一侧的海底门，而改用外侧海底门，以防污物堵塞。
• 图7-1-6所示为通用管壳式结构的热交换器简图，其内部由传热管1、 挡板3和散热片2（有的不带散热片）组成，它们一起浮动地装在外壳 10中，仅用两端的两个定位螺钉4限位，受热后能自由膨胀，清洗和 拆装都很容易。为了加强冷却效果，一般让冷却液（舷外水）在管内 流动，被冷却的淡水或滑油在管外流动。传热管1一般采用耐腐蚀性 能较好的紫铜管、白铜管或黄铜管。对于用海水作冷却液的热交换器 ，在海水进、出口处还装有方便更换的锌棒或锌块7（防腐）。
• 2.节温器 • 目前节温器的型式较多，但常用的是波纹管节温器和蜡质节温器。图
7-1-9所示为波纹管节温器工作原理图。在波纹管型密封容器2内装有 易于挥发的乙醇或乙醚与蒸馏水的混合溶液（比例为1︰2）。波纹管 浸在冷却出水的水流中，感受着出水温度的高低，并产生不同的伸长 或收缩。当水温低于所要求的数值时，主阀6关小或关闭，旁通阀3打 开，使得一部分或全部冷却水直接流向循环冷却水泵入口，不通过
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7.1 冷却系统维护管理
• 的系统组成，一般为缸套和气缸盖、活塞、喷油器三个闭式淡水冷却 系统。
• 图7-1-2所示为MAN-B&W MC型柴油机缸套冷却水系统。缸套冷却 水泵的淡水由缸套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，重新进入缸套冷却水泵进口；另一路进入淡水膨胀水箱。
• 图7-1-5所示为MAN B&W MC/MCE型柴油机中央冷却系统。主机 缸套采用高温淡水循环系统冷却，发电辅机缸套采用低温淡水系统冷 却。主机活塞采用滑油冷却，喷油器为非冷却式。低温淡水由中央冷 却泵3泵出，分别冷却主机滑油冷却器4、空气冷却器5、主机缸套水 冷却器8，回水经总管汇集后流至中央冷却泵3入口处。在停泊期间， 发电辅机缸套冷却水可用来给主机暖机。受热后的低温淡水可在中央 冷却器2中由主海水泵1泵出的海水进行冷却。系统中有多个温度传感 器以及相应的热力控制阀，可根据水温的变化来调节旁通水量。中央
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7.1 冷却系统维护管理
• 冷却系统较传统的冷却系统有明显的优点：海水管系及中央冷却器的 维修工作量减至最少；气缸冷却水温度稳定，不受工况变化的影响， 使柴油机始终在最佳冷却状态下运转；所用淡水可多年保持清洁，维 修工作量极少。中央冷却系统的缺点是：增加了中央冷却器及其辅助 设备与管系，因而投资费用较高；由于附加管系的阻力损失，使水泵 耗功也有所增加。
• 3.中央冷却系统 • 中央冷却系统是一种新型的冷却系统，在近年来建造的现代化船舶中
经常采用。这种冷却系统的特点是使用不同工作温度的两个单独的淡 水循环系统：高温淡水（80℃~85℃）和低温淡水（30℃~40℃）闭
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7.1 冷却系统维护管理
• 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。 受热后低温淡水再在一个中央冷却器中由开式海水系统进行冷却。因 此，可保证只使用一个用海水作为冷却液的冷却器，简化海水管系的 布置。
第7章 冷却系统维护管理
• 7.1 冷却系统维护管理
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7.1 冷却系统维护管理
• 【背景知识】 • 一、冷却系统的作用和方式
• 冷却系统有以下作用：首先，冷却可以保持受热部件的工作温度不超 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，冷却可以保证受热部件内、外壁面适当的温差，减少受热部 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 隙和缸壁工作面滑油膜的正常工作状态。冷却的这些作用均通过冷却 系统来实现。在管理中应兼顾柴油机冷却的两方面要求，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。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，相应研制了一批耐高温的材料，如陶瓷材料等。
• 图7-1-8（b）所示为冷热流体作逆流换热时的板束组合型式，这种热 交换器的传热过程主要是通过翅片的导热与翅片和流体之间的对流换 热来完成的。翅片起着扩大传热面积、提高交换器紧凑性的作用，每
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7.1 冷却Leabharlann 统维护管理• 立方米容积的换热面积可高达600~4 000m2；由于翅片的特殊结构 ，流体在通道中会形成强烈的扰动，使热边界层不断地破坏，有效地 提高传热系数；另外，翅片有着支撑加固的作用，以使板束形成有机 整体。
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7.1 冷却系统维护管理
• 目前，柴油机的冷却方式分强制液体冷却和风冷两种。绝大多数柴油 机采用强制液体冷却。
• 二、冷却介质
• 在柴油机强制液体冷却系统中，冷却介质通常有淡水、海水、滑油和 柴油等。淡水的水质稳定，传热效果好，并可采用水处理解决其腐蚀 和结垢的缺陷，因而是目前使用广泛的一种理想冷却介质。柴油机冷 却用淡水一般为不含杂质的淡水或蒸馏水。若为淡水，则要求其硬度 不超过10个德国度a，pH值为6.5~8.0，氯化物含量不超过50×10-6 。当使用蒸馏水或离子交换器产生的完全脱离子水作为冷却淡水时， 必须特别注意对淡水进行水处理，并定期化验，确保水处理剂的浓度 达到规定范围，否则由浓度不够而产生的腐蚀比使用一般硬水还严重
• 1.闭式淡水冷却系统 • 图7-1-1所示为船用闭式淡水循环设备的两种布置方案。如图7-1-1（
a）所示，淡水泵4供应的淡水先进入主机1，然后进入淡水冷却器3 。如图7-1-1（b）所示，淡水泵4供应的淡水先去淡水冷却器3，然后 再到主机1。由于柴油机淡水冷却腔内的压力较低，故易造成死角、 出现局部的蒸发、冷却不良并引起穴蚀或局部过热。前者在船舶上使 用较广，后者应用较少。 • 由于受热部件工作条件不同，所要求的冷却液的温度、压力和冷却系 统基本组成也各不相同，因而各受热部件的冷却系统通常由几个单独
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7.1 冷却系统维护管理
• 冷却器。当水温达到最大值时，波纹管膨胀使主阀全开，旁通阀全关 ，致使冷却水全部流向冷却器7，经冷却后再流至循环冷却水泵入口 。波纹管节温器结构简单，但是由薄金属片做成的波纹管工作可靠性 差，使用寿命也短。
• 图7-1-10所示为蜡质节温器的一种结构型式，它的感温元件是由感应 器8及密封在其中的石蜡组成，为了提高导热性能，常在石蜡中加入 铜粉。石蜡在82.5℃~83℃熔化成液体时体积膨胀特别大，通过胶管 6推动推杆4，控制与推杆相连的主阀1和旁通阀2。当水温达到最高 值时，主阀1全开，通往循环冷却水泵入口的旁通阀关闭，冷却水全 部进入冷却器，经冷却后流至水泵入口。这种节温器对冷却系统中的 工作压力不敏感，工作可靠，使用寿命较长，但结构比较复杂。
• 海水泵一般设两台，一台备用。一般均采用大排量离心泵，有些船把 备用泵兼作备用淡水泵。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。海水排出管道上装有与消防 泵、压载泵等排出管道相通的管系，当某个泵损坏时可以互相代用。
• 图7-1-4所示为6300C型柴油机开式循环冷却系统的布置及组成。由 柴油机带动的水泵将舷外水经通海阀1、进水阀2、过滤器3、止回阀 4吸入，经三通阀20可全部或部分（旁路一部分）进入滑油冷却器18 冷却滑油后再进入柴油机冷却进水总管6，分别进入各气缸冷却水套 、气缸盖冷却水腔，最后汇集到出水总管16，经调节器排出舷外或部
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7.1 冷却系统维护管理
• 分再参与冷却循环。调节器起冷却水温调节作用，如果出水温度低于 规定值，则其可允许部分出水再流入泵入口处参与再循环，这样可减 少冷却热损失，提高热效率。为了分别控制和监测各缸出水温度，在 各缸出水管处设有调节出水流量旋塞11和温度计10。海水温度控制 在55℃以下，以免海水中盐分大量析出，形成水垢影响传热（河水温 度可控制在70℃左右）。在出水总管处还布置了出水观察器12，以 观察出水的工作情况。
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7.1 冷却系统维护管理
• 泵之间设有平衡管，用于给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变化，并通过热力膨胀阀控制其温 度。通常主淡水泵设有两台，且为离心泵。
• 喷油器冷却系统的组成与原理和缸套冷却系统基本相同，冷却剂可用 淡水或柴油。在某些喷油器冷却系统中，有时不设冷却器，而是借助 冷却系统的自然散热即可达到冷却目的。有时还在冷却水循环箱中设 置加热器，以保证启动时喷油器对冷却水温度的要求。船上的发电柴 油机有自行独立的淡水冷却系统。
• 图7-1-7所示为肋片管子式热交换器，其主要用于换热的两种流体的
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