船舶柴油機(jī)冷卻系統(tǒng)水溫控制

趙普康（武漢理工大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)院，湖北 武漢 430000）

船舶柴油機(jī)冷卻系統(tǒng)水溫控制

趙普康
（武漢理工大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)院，湖北 武漢 430000）

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，兩次能源危機(jī)的發(fā)生，為柴油機(jī)的冷卻系統(tǒng)提出了新要求。尤其海上船舶需應(yīng)環(huán)境所需，因此對(duì)船舶柴油機(jī)冷卻系統(tǒng)提出了更高的要求。

輪機(jī)自動(dòng)化；發(fā)展歷程；維護(hù)

0 引言

輪機(jī)自動(dòng)化是指用各種自動(dòng)化儀表及控制元件和邏輯元件包括計(jì)算機(jī)在內(nèi)所組成的各種控制和監(jiān)視系統(tǒng)。其中，船舶柴油機(jī)冷卻水溫控制是輪機(jī)自動(dòng)化的重要組成部分，有“船舶心臟”之稱。

首先，船舶作為主推力裝置的，具有多變量、輸出多、慣性大以及運(yùn)行復(fù)雜的特性，它的工作狀況的好壞將會(huì)直接影響人身安全和船舶的成本。精確的冷卻水溫控制系統(tǒng)，可以提高柴油機(jī)的動(dòng)力性、減少?gòu)U氣的產(chǎn)生，降低燃料的消耗等方面有著重要的意義；其次，由于近兩個(gè)世紀(jì)以來(lái)，能源危機(jī)一直出現(xiàn)在大家的視角里。能源危機(jī)的發(fā)生導(dǎo)致油價(jià)的上漲，尤其加上戰(zhàn)爭(zhēng)的發(fā)生，進(jìn)一步致使油的價(jià)格持續(xù)飆升，因此柴油機(jī)的設(shè)計(jì)備受船運(yùn)公司的關(guān)注。因此，為保證航行過(guò)程中的柴油機(jī)在合適的溫度下可以有效展開(kāi)工作，本文主要綜述船舶柴油機(jī)冷卻系統(tǒng)水溫控制的發(fā)展歷程和維護(hù)展開(kāi)。

1 船舶的冷卻系統(tǒng)概述

1.1 冷卻系統(tǒng)工作流程

在船舶的冷卻系統(tǒng)上，一般可分為冷卻水系統(tǒng)和冷卻潤(rùn)滑油系統(tǒng)；船舶柴油機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，內(nèi)部的機(jī)械設(shè)備部件將會(huì)有熱量的產(chǎn)生。在這一過(guò)程中，燃燒的原料和在柴油機(jī)動(dòng)力壓縮空氣這一環(huán)節(jié)上，也會(huì)散發(fā)大量的熱量?；诒ＷC部件不受溫度過(guò)高而影響船舶主柴油機(jī)的正常工作，也是為了保證溫度過(guò)高致使機(jī)械部件的損壞，造成成本增加，所以及時(shí)而有效的措施是將熱量釋放出去解決問(wèn)題的必然選擇；冷卻系統(tǒng)的作用，就是對(duì)及時(shí)需要散熱的機(jī)械部件的選擇，這樣可以使得水溫得到有效控制，使得內(nèi)部工作在此基礎(chǔ)上，能夠有效的、安全的進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)，也減少了成本的浪費(fèi)。同時(shí)，一直以來(lái)，船運(yùn)公司都在為如何降低燃料支出成本上想辦法，以求低成本，且提高經(jīng)濟(jì)效益。船舶柴油機(jī)冷卻系統(tǒng)的出現(xiàn)，可以有效提高船舶的使用率。

船舶柴油機(jī)主要由中央冷卻系統(tǒng)控制，是由低溫冷卻回路、高溫冷卻回路、海水所組成。船舶中央冷卻系統(tǒng)的簡(jiǎn)化圖（如圖1）。從中可以看出一個(gè)循環(huán)性路徑：水泵—節(jié)溫器—散熱器—水泵。這樣的一個(gè)過(guò)程存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜，運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程需要消耗一定的功率，導(dǎo)致時(shí)間的延遲和遲滯性的問(wèn)題。

圖1 船舶中央冷卻系統(tǒng)

1.2 冷卻系統(tǒng)發(fā)展簡(jiǎn)介

下面我們將從發(fā)展歷程和維護(hù)上展開(kāi)。船舶柴油機(jī)的冷卻水溫控制發(fā)展歷程。

（1）直接作用式的控制。直接作用式的控制是一種反饋式的方式，出現(xiàn)在20世紀(jì)50年代末。它的工作運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中不需要加任何外援的支持，根據(jù)在冷卻管中測(cè)量元件內(nèi)充注的工作介質(zhì)的壓力伴隨溫度成比例性變化產(chǎn)生的力來(lái)驅(qū)動(dòng)調(diào)節(jié)閥，從而做到改變流經(jīng)冷卻器的淡水量和旁通的淡水量，使得運(yùn)作過(guò)程中熱量得到釋放。但是，這個(gè)過(guò)程要求測(cè)量元件的工作介質(zhì)對(duì)密封性很高，且監(jiān)控的精確性不高，對(duì)船舶柴油機(jī)的運(yùn)行是極其不利的，也會(huì)使得成本浪費(fèi)。

（2）氣動(dòng)式的控制方式。氣動(dòng)式的控制方式在20世紀(jì)70年代末，進(jìn)入人們的眼球。船舶柴油機(jī)利用感溫軟件和溫度變送器，將其過(guò)程中產(chǎn)生的熱量成比例轉(zhuǎn)化為氣壓送至調(diào)節(jié)器，根據(jù)與調(diào)節(jié)器的給定的信號(hào)對(duì)比，調(diào)節(jié)器也會(huì)做出相應(yīng)的調(diào)整。這種方式也無(wú)法規(guī)避直接作用式的缺陷。目前，很少采用這種方式。

（3）電動(dòng)式的控制方式。這種方式是目前船舶柴油機(jī)上采用的最主要的冷卻水溫控制方式，出現(xiàn)在20世紀(jì)80年代中期，主要利用在氣缸冷卻水的進(jìn)出口上的感溫元件，將電阻與溫度的變化設(shè)成熱敏性電阻，經(jīng)分壓器轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)，將此過(guò)程出現(xiàn)的偏差，經(jīng)微分作用送至脈沖寬度調(diào)制器，使得溫度得到控制。雖然這種方式在一定程度上，使得此過(guò)程中熱量得到了控制，但是這種方式會(huì)因?yàn)槲⒎肿饔贸霈F(xiàn)靜態(tài)性誤差。同時(shí)也存在滯后性，使得難以得到滿意性的控制。最主要的是如果在邏輯輸出部分機(jī)械設(shè)備部件出現(xiàn)故障，其工作效率必然造成影響。

（4） 單片機(jī)的控制方式。單片機(jī)控制是在電動(dòng)式的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)，也是目前輪機(jī)自動(dòng)化焦點(diǎn)，并且受到越來(lái)越多的支持，這樣提高了冷卻水控制精度不高的問(wèn)題，減輕了工作人員的負(fù)擔(dān)。這在船舶上安裝方便，便于操作，也十分注重成本節(jié)約，延長(zhǎng)使用的壽命，從而提高經(jīng)濟(jì)效益。也存在許多問(wèn)題，值得后人繼續(xù)探索發(fā)現(xiàn)。

2 船舶柴油機(jī)冷卻水溫系統(tǒng)維護(hù)

一般來(lái)說(shuō)，系統(tǒng)的好壞對(duì)使用的壽命有直接性的關(guān)系，我們?cè)诖安裼蜋C(jī)的使用過(guò)程中缺乏系統(tǒng)的科學(xué)認(rèn)識(shí)，因此，日常的維護(hù)是保證船舶柴油機(jī)冷卻水溫控制必不可少的條件。那么，它的維護(hù)包括以下步驟。

2.1 冷卻水溫系統(tǒng)的防腐保護(hù)

之所以進(jìn)行防腐保護(hù)，是為避免腐蝕以及形成的陳定，使得導(dǎo)熱效率低。處理過(guò)程：按時(shí)清理冷卻水系統(tǒng)，用帶防腐劑的無(wú)離子或蒸餾水注滿冷卻器，并進(jìn)行定期性的檢測(cè)。

2.2 冷卻水溫系統(tǒng)的清理

進(jìn)行防腐工作前，除去冷卻系統(tǒng)中的沉淀物，這樣是為了使熱傳導(dǎo)得到改善、使得防腐劑均勻接觸，同時(shí)清理時(shí)，用弱堿性的清潔劑處理油垢，切忌混合性的清潔劑使用。同時(shí)，在清洗后的24h檢查潤(rùn)滑油系統(tǒng)的含酸量。

2.3 冷卻水溫系統(tǒng)的清潔

以上完成后，用清潔的軟水進(jìn)行重復(fù)2~3次。

由于船舶行業(yè)的應(yīng)用環(huán)境的特殊性，通過(guò)對(duì)船舶柴油機(jī)冷卻水溫控制的發(fā)展歷程和維護(hù)，可以得出，科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，是促進(jìn)船舶柴油機(jī)冷卻水溫控制在這個(gè)時(shí)代發(fā)展空間還很大，值得后人去探索；以及它的維護(hù)是船舶柴油機(jī)冷卻水溫控制的必要前提。

[1] 杜玉恒.船用柴油機(jī)冷卻水溫度的模糊控制[J].大連海事大學(xué)學(xué)報(bào)，2002(2)69~71.

[2] 張冠男.基于單片機(jī)的柴油機(jī)冷卻水溫控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2010(13).

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