TBD620V12型柴油機(jī)冷卻系統(tǒng)改進(jìn)性研究分析

王建明，王 錚

(91663部隊(duì)，山東 青島 266012)

TBD620V12型柴油機(jī)冷卻系統(tǒng)改進(jìn)性研究分析

王建明，王 錚

(91663部隊(duì)，山東 青島 266012)

針對(duì)TBD620V12型柴油機(jī)潤(rùn)滑不良的問題，通過分析其運(yùn)行過程中原理、性能參數(shù)，得出潤(rùn)滑不良的主要原因是冷卻效果不佳而造成潤(rùn)滑油溫度升高、黏度下降，并提出相應(yīng)的解決方法。

柴油機(jī)；冷卻系統(tǒng)；改進(jìn)方法

TBD620V12型發(fā)動(dòng)機(jī)是大功率、4沖程、水冷柴油機(jī)，具有廢氣渦輪增壓及進(jìn)氣冷卻等特點(diǎn)，該柴油機(jī)目前裝配在某型艦用于柴油發(fā)電機(jī)組。該設(shè)備在使用過程中由于受環(huán)境條件等方面的影響，普遍存在冷卻系統(tǒng)冷卻效果不佳，造成滑油溫度升高，黏度下降，導(dǎo)致潤(rùn)滑不良，在運(yùn)行過程中存在故障隱患。針對(duì)TBD620V12型柴油機(jī)滑油溫度高這一現(xiàn)象，從原理、性能參數(shù)等方面進(jìn)行了分析并提出了相應(yīng)的解決方法。

1 TBD620V12型柴油機(jī)潤(rùn)滑冷卻系統(tǒng)

TBD620V12型柴油機(jī)冷卻系統(tǒng)由淡水泵、海水泵、熱交換器、節(jié)溫器組成。采用R-K雙循環(huán)冷卻系統(tǒng)，即增壓空氣由海水冷卻，由淡水和海水2個(gè)不同的循環(huán)組成。淡水泵把從熱交換器中吸入的淡水壓送入滑油冷卻器、增壓器軸承座、機(jī)體和汽缸蓋，然后經(jīng)節(jié)溫器回到熱交換器或直接回到淡水泵進(jìn)口；海水泵把吸入的海水壓送入空氣冷卻器，而后進(jìn)入熱交換器再經(jīng)海水節(jié)溫器回到大?；蛑苯踊氐胶Ｋ眠M(jìn)口。

淡水泵是保證柴油機(jī)內(nèi)冷卻水的循環(huán)；海水泵是為柴油機(jī)、發(fā)電機(jī)和罩類風(fēng)機(jī)提供足夠量的冷卻海水，以保證機(jī)組的正常工作；節(jié)溫器是柴油機(jī)冷卻系統(tǒng)的自動(dòng)調(diào)溫裝置，開啟溫度范圍為75～82 ℃，可根據(jù)柴油機(jī)的淡水溫度，自動(dòng)調(diào)節(jié)淡水是否經(jīng)過熱交換器以及進(jìn)入熱交換器的水量，使柴油機(jī)在髙、低負(fù)荷工作時(shí)，淡水的溫度保持在較好的狀態(tài)；熱交換器可以使柴油機(jī)的淡水溫度保持在規(guī)定的范圍內(nèi)，防止機(jī)件溫度過高，保證柴油機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

潤(rùn)滑系統(tǒng)通過齒輪式滑油泵從油底殼經(jīng)吸油管吸入滑油，通過滑油冷卻器、滑油濾清器，進(jìn)入主油道，滑油冷卻器由柴油機(jī)內(nèi)循環(huán)的淡水對(duì)滑油進(jìn)行冷卻，在滿負(fù)荷(1 000 kW)工作時(shí)，滑油冷卻器前溫度約100 ℃，經(jīng)冷卻器后滑油溫度應(yīng)≦90 ℃，然后向所有需要供油的潤(rùn)滑點(diǎn)和活塞冷卻器噴嘴供油，完成各部位的潤(rùn)滑。

2 TBD620V12型柴油機(jī)滑油溫度高原因分析

TBD620V12型柴油機(jī)的特點(diǎn)是可載負(fù)荷大，某型艦由于是全封閉式艦體，受環(huán)境溫度的影響,天氣炎熱時(shí)空調(diào)冷水機(jī)組等輔助設(shè)備啟動(dòng)較頻繁，導(dǎo)致發(fā)電機(jī)承受的負(fù)載加大，長(zhǎng)時(shí)間工作，就使得機(jī)器本體溫度升高，滑油溫度也相應(yīng)升高。滑油的冷卻主要是通過節(jié)溫器控制淡水水量經(jīng)滑油冷卻器進(jìn)行冷卻。一方面受節(jié)溫器開啟溫度(75～82 ℃)的限制，當(dāng)?shù)疁囟仍?5～82 ℃范圍時(shí)，由于節(jié)溫器未能完全開啟，經(jīng)過滑油冷卻器的水量有限，冷卻效果不佳，會(huì)造成滑油溫度升高；另一方面由于滑油冷卻器容量較小，經(jīng)過滑油冷卻器的淡水未能對(duì)滑油進(jìn)行充分冷卻，使得滑油和淡水溫度相差較大，也會(huì)造成滑油溫度升高。例如：表1中為1#柴油發(fā)電機(jī)實(shí)際使用過程中部分工況下參數(shù)記錄。從記錄數(shù)據(jù)看，在發(fā)電機(jī)負(fù)荷為650 kW左右時(shí)，淡水溫度78 ℃，此時(shí)，節(jié)溫器未完全開啟，由于淡水經(jīng)過滑油冷卻器的水量有限，使得冷卻效果不佳，滑油溫度達(dá)到91 ℃，超出設(shè)備規(guī)定參數(shù)性能指標(biāo)(滿負(fù)荷1 000 kW時(shí)，經(jīng)冷卻器后滑油出口溫度≦90 ℃)，滑油和淡水溫度相差13 ℃，主要是由于受滑油冷卻器容量限制，經(jīng)過滑油冷卻器的淡水不能對(duì)滑油進(jìn)行充分冷卻。

表1 柴油發(fā)電機(jī)實(shí)際使用過程中部分工況下參數(shù)記錄表

在高負(fù)荷下滑油溫度長(zhǎng)時(shí)間處于高溫狀態(tài)，就使得滑油黏度逐漸降低，油膜不易形成，造成各摩擦面磨損加劇，將會(huì)給設(shè)備的安全運(yùn)行帶來不可預(yù)知的故障隱患。

3 解決方法

針對(duì)這一現(xiàn)象，在海上航行過程中，為確保柴油發(fā)電機(jī)組的可靠運(yùn)行，只有通過頻繁更換滑油以避免故障的發(fā)生。通過對(duì)滑油黏度監(jiān)測(cè)分析化驗(yàn)，通常在設(shè)備工作約200 h左右時(shí)滑油黏度明顯降低，就需對(duì)滑油進(jìn)行更換(按照GB 11122所規(guī)定的要求TBD620V12型柴油機(jī)每工作500 h需更換滑油)。這樣，既造成大量的滑油浪費(fèi)，經(jīng)濟(jì)損失嚴(yán)重，又不能從根本上消除由于潤(rùn)滑不良帶來的故障隱患。

為了解決這一問題，在實(shí)際工作中，通過對(duì)TBD620V12型柴油機(jī)性能、特點(diǎn)的分析研究，建議采取如下措施來改善由于滑油溫度高，影響設(shè)備潤(rùn)滑的情況發(fā)生。

1)更換容量較大的滑油冷卻器，改善淡水對(duì)滑油的冷卻效果。

2)調(diào)整淡水節(jié)溫器開啟溫度范圍，如采用68～75 ℃(現(xiàn)使用的節(jié)溫器開啟溫度范圍為75～82 ℃)左右的節(jié)溫器，通過降低淡水溫度控制節(jié)溫器的開啟達(dá)到對(duì)滑油的冷卻效果，或采用可手動(dòng)調(diào)節(jié)的節(jié)溫器。

3)在不具備上述條件的情況下，可通過在節(jié)溫器控制桿上加裝1個(gè)螺母用來控制節(jié)溫器開啟大小，從而控制淡水經(jīng)過淡水冷卻器的水量，在滑油溫度高的情況下，可強(qiáng)制打開節(jié)溫器，改善滑油的冷卻效果，從表1中記錄數(shù)據(jù)可以看出，通過調(diào)節(jié)節(jié)溫器，滑油溫度在調(diào)節(jié)后比調(diào)節(jié)前有明顯的降低。強(qiáng)制打開節(jié)溫器調(diào)節(jié)時(shí)建議在機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)并帶一定負(fù)荷過程中同時(shí)進(jìn)行。

4)如第3)種方法不明顯，可通過人工去掉節(jié)溫器，使淡水全部經(jīng)過淡水冷卻器對(duì)機(jī)體和滑油進(jìn)行冷卻。同時(shí)，為避免整機(jī)溫度過低，則需要通過調(diào)節(jié)海水旁通閥的辦法控制海水進(jìn)機(jī)溫度來控制淡水溫度。

通過這樣一些方法，在高溫環(huán)境柴油機(jī)長(zhǎng)時(shí)間高負(fù)荷運(yùn)行情況下，可有效提高對(duì)柴油機(jī)機(jī)體、滑油的冷卻效果，使得設(shè)備各摩擦副之間達(dá)到良好的潤(rùn)滑，既避免了大量滑油的浪費(fèi)，又確保了設(shè)備安全可靠的運(yùn)行。另外，針對(duì)TBD620V12型柴油機(jī)在特殊環(huán)境下冷卻系統(tǒng)冷卻效果不佳這一缺陷，結(jié)合實(shí)際使用過程中摸索出的經(jīng)驗(yàn)體會(huì)，可對(duì)該型柴油機(jī)冷卻系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)性研究，從根本上解決這一問題。

Aiming at the ill lubrication of TBD620V12 diesel engine,the fault was found that the poor effect of cooling system usually caused high oil temperature and low viscosity by studying the principle and performance parameters.The corresponding solutions are proposed as well.

diesel engine;cooling system;solutions

王建明(1963-)，男，山西陽城人，高級(jí)工程師，碩士，主要從事船舶狀態(tài)監(jiān)測(cè)與診斷。

U672

10.13352/j.issn.1001-8328.2015.03.005

2015-01-12