8NVD柴油機燃油、淡水系統(tǒng)技術(shù)改造的研究

李 軍 畢別榮 劉 學(xué) 左賢華

（武漢船舶職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖北武漢 430050）

實訓(xùn)室是高職院校開展實踐教學(xué)、科學(xué)研究、對外服務(wù)的重要場所，是培養(yǎng)具有實踐能力和科學(xué)研究能力人才的基地［1］，特別對實踐能力要求很高的輪管專業(yè)更是如此。為了保證辦學(xué)質(zhì)量，國家海事局建立了船員培訓(xùn)許可證制度，制定了輪機管理專業(yè)實訓(xùn)設(shè)備最低標準。

1 主機操縱實訓(xùn)室現(xiàn)狀和存在的問題

為了配合開設(shè)輪機管理專業(yè)，滿足海事局對輪管專業(yè)設(shè)備標準的要求，學(xué)校在辦學(xué)經(jīng)費緊缺的情況下，購買了一條1320HP 的長江拖輪拆解上岸，利用其主機和附屬設(shè)備組建主機操縱和拆裝實訓(xùn)室，2009年通過了國家海事局對我校輪管專業(yè)實訓(xùn)室設(shè)備標準驗收。自建立主機操縱實訓(xùn)室以來，先后培訓(xùn)了五屆輪管專業(yè)的學(xué)生，總計一千人次以上，提高了學(xué)生的動手能力和解決實際問題的能力，但是該型主機畢竟是上個世紀七十年代的產(chǎn)品，無論設(shè)計理念還是技術(shù)參數(shù)都與現(xiàn)在大型主流柴油機有很大差距。當學(xué)生完成《主推進動力裝置》理論課程學(xué)習(xí)時，他們已經(jīng)接受了現(xiàn)代大型柴油機的設(shè)計理念，在大腦中初步建立起現(xiàn)代大型柴油機的模型，也了解到現(xiàn)代化柴油機的操作管理方法，再讓他們在如此老舊的柴油機上學(xué)習(xí)柴油機的操作和管理，感情上有點接受不了，心理落差比較大，影響了教學(xué)效果，另外《STCW 公約馬尼拉修正案》已于2012年1月1日正式生效，作為履約國國家海事局迅速地修改了《中華人民共和國船員培訓(xùn)管理規(guī)則》，提高了輪管專業(yè)實訓(xùn)室設(shè)備標準，要求培訓(xùn)機構(gòu)增加輪機自動化的實訓(xùn)，而我校主機操縱實訓(xùn)室里的主機已經(jīng)老舊并沒有附帶相關(guān)的自動化設(shè)備，教師只能以掛圖演示操作，教學(xué)效果不明顯。

2 技術(shù)改造思路

為了利用有限的資金解決上述問題，同時也為了鍛煉教師解決實際問題的能力，學(xué)校鼓勵相關(guān)教師主動承擔(dān)實訓(xùn)室設(shè)備的技術(shù)改造任務(wù)。輪管教研室教師抓住契機，迅速組建團隊設(shè)計技術(shù)改造方案，初步確定以主機操縱實訓(xùn)室的8NVD柴油機為基礎(chǔ)改造其燃油系統(tǒng)和淡水系統(tǒng)，添加燃油粘度自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)和淡水溫度自動控制系統(tǒng)，既滿足了海事局對輪機自動化實訓(xùn)設(shè)備的要求，又達到技術(shù)改造8NVD 柴油機的目的，特別是燃油供給系統(tǒng)由原來的無壓力供應(yīng)變?yōu)閴毫?yīng)，較好地改善了柴油機的啟動性能和怠速性能。

3 設(shè)計方案

為了使設(shè)計的方案真正地切實可行，必須摸清楚8NVD 柴油機的技術(shù)參數(shù)和各系統(tǒng)狀況。

3.1 8NVD 柴油機的技術(shù)參數(shù)

額定功率：1320HP；額定轉(zhuǎn)速：428r／min；缸數(shù)：8 缸；排氣溫度：425℃-475℃（全負荷）；單位耗 油 量：228-239g／kw-h；燃 油 泵 供 油 量：0.6m3／h；滑油冷卻器的冷卻面積：3.64m2；滑油冷卻器里滑油壓力：6 ㎏／㎝2；淡水循環(huán)泵流量：50m3／h；淡水冷卻泵壓力：3 ㎏／㎝2；淡水冷卻器冷卻面積：6.5m2［2］。

3.2 8NVD 柴油機燃油系統(tǒng)和淡水系統(tǒng)狀況

圖1 燃油系統(tǒng)圖

當初建設(shè)主機操縱實訓(xùn)室時，確定柴油機使用零號輕柴油，因此在施工時，施工單位對燃油系統(tǒng)改變較大，去掉了燃油加溫設(shè)備，也去掉了燃油沉淀柜，甚至燃油回油管系也沒有接回燃油日用柜，燃油只能從燃油日用柜單向流出不能循環(huán)，現(xiàn)在的燃油系統(tǒng)由燃油日用柜、粗濾器、燃油泵、細濾器和管系閥門共同組成，由于設(shè)備老化，燃油泵失效，柴油機無法啟動。為了不影響教學(xué)，實驗員采取臨時措施，直接用一條直徑12cm 的膠管連接燃油日用柜和細濾器，由原來燃油泵壓力供油變?yōu)楝F(xiàn)在燃油日用柜重力供油，雖然不影響柴油機啟動，但是柴油機負荷較重時，重力供油的缺陷便顯露無疑，柴油機負荷越重，供油量越不足，嚴重時，各高壓油泵搶油，導(dǎo)致個別缸不發(fā)火，柴油機轉(zhuǎn)速波動。淡水系統(tǒng)主要由膨脹水箱、淡水泵、淡水冷卻器組成，是一個典型的閉式水循環(huán)系統(tǒng)，淡水泵為軸帶泵，由柴油機曲軸通過齒輪傳動，無暖缸設(shè)備，備車時不能提前對柴油機暖缸，柴油機運轉(zhuǎn)時水溫由冷卻器前的三通閥人工調(diào)節(jié)，總之柴油機燃油系統(tǒng)和淡水系統(tǒng)基本完整，為下一步的升級改造提供了良好的條件。

3.3 燃油系統(tǒng)升級改造方案

拋棄現(xiàn)有的燃油系統(tǒng)，在滿足柴油機全負荷工況下重新設(shè)計一套燃油系統(tǒng)如圖1所示，該系統(tǒng)由燃油供給泵、流量計、循環(huán)泵、霧化加熱器、粘度計和自動蒸汽調(diào)節(jié)閥等組成，既能供應(yīng)重油又能供應(yīng)輕油，當供應(yīng)重油時粘度計測量進機燃油粘度與設(shè)定值進行比較，結(jié)果送到控制單元，指揮電動蒸汽調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)進霧化加熱器的蒸汽流量，從而控制進機燃油粘度維持在設(shè)定值，當供應(yīng)輕油時，控制單元自動識別燃油種類指揮關(guān)閉電動蒸汽調(diào)節(jié)閥。由于該系統(tǒng)能實現(xiàn)燃油粘度的設(shè)定和自動控制，并能從數(shù)顯上清晰地顯示出設(shè)定的粘度值和實際值，因此完全滿足海事局對燃油粘度自動化設(shè)備標準的要求，另外采用燃油壓力供應(yīng)后，能較好地改善柴油機的啟動性能和怠速性能。

圖2 淡水循環(huán)系統(tǒng)圖

3.4 淡水系統(tǒng)的改造方案

基本保留原淡水循環(huán)系統(tǒng)，加裝電加熱器、溫度傳感器和控制單元，拋棄軸帶淡水泵，換用同排量獨立布置的離心泵，這樣備機時，可以提前啟動淡水泵開啟電加熱器對淡水加溫以便對柴油機暖缸，同時拋棄淡水冷卻器前的手動溫度調(diào)節(jié)三通閥，換用機械式自動溫度調(diào)節(jié)三通閥。改造后的淡水循環(huán)系統(tǒng)如圖2所示。當柴油機運轉(zhuǎn)時，實驗員只要設(shè)定好淡水溫度，自動溫度調(diào)節(jié)三通閥根據(jù)出機淡水溫度自動調(diào)節(jié)水溫。由于添加了淡水加溫和自動溫度控制設(shè)備，因此完全滿足海事局對柴油機冷卻水溫度自動控制設(shè)備標準的要求，另外采用自動溫度調(diào)節(jié)三通閥，可以滿足柴油機在全負荷工況下保持淡水溫度恒定，免去人工調(diào)節(jié)之苦，減輕實驗員的工作量。

4 實施方案

4.1 燃油系統(tǒng)實施方案

購買散件自己動手組裝，此方案經(jīng)濟，能鍛煉教師的動手能力和解決實際問題的能力，但是耗費教師大量的時間和精力，還涉及到系統(tǒng)集成，特別是控制單元與測量元件和執(zhí)行元件的有效整合，團隊中的教師都沒有系統(tǒng)集成的經(jīng)驗，有較大的風(fēng)險，為了確保技術(shù)改造的成功，決定聯(lián)合相關(guān)廠家共同完成技術(shù)改造的任務(wù)。

與廠家聯(lián)合除了能獲得技術(shù)支持外，還能享受到廠家研究的最新成果，保證改造的成功率［3］。經(jīng)過篩選，決定選擇靖江市東孚機械制造有限公司生產(chǎn)的四泵粘控型供油單元，該供油單元由增壓泵、循環(huán)泵、蒸汽霧化加熱器、泵控性粘度計、除氣筒和自動反沖洗濾器組成，整體安裝在一個框架中，如圖3所示，能匹配功率范圍寬廣的中低速柴油機，適用于雷氏粘度3500秒以下的重油，能為柴油機提供1.0m3／h 以上的燃油流量，滿足8NVD 柴油機額定功率下對燃油流量的要求，具有自控精準，操作方便，結(jié)構(gòu)緊湊，吊裝方便等優(yōu)點。其中由粘度計、霧化加熱器、自動蒸汽調(diào)節(jié)閥和控制單元組成的燃油粘度自動控制系統(tǒng)能實時地顯示設(shè)定值和實際值，完全滿足海事局對“燃油粘度自動控制設(shè)備”標準的要求。

秉著為學(xué)校節(jié)約資金，保留核心設(shè)備，國有資產(chǎn)增值的原則，在不影響教學(xué)效果的情況下，決定砍掉備用增壓泵、循環(huán)泵和霧化加熱器以及自動反沖洗濾器，總計節(jié)約資金四萬多元。

4.2 淡水系統(tǒng)實施方案

淡水系統(tǒng)可以采取購買散件，系統(tǒng)集成的方式。首先根據(jù)8NVD 柴油機軸帶淡水泵的流量、壓力選購替代立式離心泵，再根據(jù)柴油機循環(huán)淡水總體積，淡水泵額定流量選購分級式電加熱器和溫度傳感器，最后依據(jù)淡水管系尺寸選購機械式自動溫度調(diào)節(jié)閥，控制箱可以訂做，最后系統(tǒng)集成。改造后的淡水系統(tǒng)不僅完全滿足海事局對“冷卻水溫度控制系統(tǒng)”設(shè)備標準的要求，而且備機時能提前對主機暖缸，柴油機運轉(zhuǎn)時能自動調(diào)節(jié)淡水溫度，能有效地改善柴油機的冷卻效果，減輕了柴油機的熱負荷，提升柴油機的性能。

圖3 燃油供應(yīng)單元

5 結(jié) 語

總之，對8NVD 柴油機燃油系統(tǒng)和淡水系統(tǒng)的技術(shù)改造，不僅挖掘了老舊柴油機的潛能，提升其性能，而且解決了輪機自動化無實訓(xùn)設(shè)備的問題，更重要的是經(jīng)過技術(shù)改造探明了一條思路：高職院校老舊的實訓(xùn)設(shè)備完全可以利用有限的資金，采用現(xiàn)代化的技術(shù)手段對其升級改造，使其重新煥發(fā)青春。

1 雷競業(yè).高職院校實驗室建設(shè)及教學(xué)改革芻議［J］.中國成人教育，2007（11）：119-120

2 裘立群.搞好儀器技術(shù)改造，提高使用效率的思考［J］.高校實驗室工作研究，2010（1）：90-91