淺析船舶柴油機海水冷卻系統(tǒng)中濾器與海水泵的相對位置

楊國林 舒陽 程康

長江航道測量中心 湖北武漢 430011

柴油機是以柴油機為動力的船舶的心臟，為其可靠、持續(xù)地提供動力。隨著技術(shù)的發(fā)展和經(jīng)濟全球化的浪潮，船舶噸位越來越大、船舶主機功率越來越大、船舶自動化越來越先進，對船舶柴油機冷卻系統(tǒng)的可靠性要求也越來越高。

1 柴油機的熱平衡

柴油機是典型的內(nèi)燃機。內(nèi)燃機是通過使燃料在機器內(nèi)部燃燒，并將其燃燒產(chǎn)生的熱量直接轉(zhuǎn)換為動力的熱力發(fā)動機。燃燒所產(chǎn)生的熱量來自于燃料所蘊含的化學(xué)能，在氧化反應(yīng)中化學(xué)能以光和熱的形式得到釋放。

2 船舶柴油機冷卻系統(tǒng)

船舶柴油機的冷卻系統(tǒng)按照冷卻方式分主要分為：直接冷卻（也叫做開式冷卻）、間接冷卻（也叫做閉式冷卻）、中央冷卻。直接冷卻系統(tǒng)最簡單，造價也最低；中央冷卻系統(tǒng)冷卻效果最好，當然系統(tǒng)也最為復(fù)雜；簡介冷卻則兼顧二者的優(yōu)點，所以間接冷卻為大部分船舶所采用。

3 海水泵與海水濾器

船舶柴油機冷卻系統(tǒng)海水泵常常加裝在柴油機機體上，多采用離心泵。離心泵有著以下優(yōu)點：（1）流量連續(xù)均勻，工作平穩(wěn)。離心泵流量調(diào)節(jié)有節(jié)流調(diào)節(jié)、旁路回流調(diào)節(jié)、變速調(diào)節(jié)、切割葉輪外徑調(diào)節(jié)，節(jié)流調(diào)節(jié)最為簡單方便。所使用的流量調(diào)節(jié)范圍很大，常用范圍5-2000m3/h。（2）轉(zhuǎn)速高，可與電動機或者內(nèi)燃機直接相連。結(jié)構(gòu)簡單緊湊，尺寸和重量比同樣流量的往復(fù)泵小得多，造價也低。（3）對雜質(zhì)不敏感，可用于泵送含油含雜的液體。易損件少，管理和維修較為方便。但是離心泵的缺點也很明顯，最顯著的缺點就是離心泵本身沒有自吸能力。一般為擴大使用范圍在結(jié)構(gòu)上采取特殊措施制造各種自吸式離心泵，在離心泵上附設(shè)抽氣引水裝置[1]。

離心泵的葉輪是把原動機的能量通過離心力的作用傳遞給泵內(nèi)的液體，使液體速度和壓力增加，促使泵內(nèi)液體排出和進口管路的液體吸入源源不斷的進行。葉輪常見的材料有鑄鐵、鑄鋼、鑄銅、不銹鋼以及橡膠。隨著材料技術(shù)的提高，橡膠葉輪在柴油機上的運用越來越廣泛。橡膠葉輪相比較于其他材料的葉輪更耐油、耐堿、耐酸、耐水、耐磨。

4 海水濾器與海水泵的相對位置

海水濾器安裝在海水進機管路上，位于海水泵之前。海水濾器的作用是過濾掉水中的雜質(zhì)，優(yōu)化進入海水泵的海水水質(zhì)，減少海水泵葉輪的磨損，保證柴油機安全平穩(wěn)地運行。

型深較大的船舶其柴油機可以全部安裝在水線以下，這樣柴油機上的海水泵就位于水線以下。濾器的安裝位置根據(jù)冷卻管路排布有水線以上、水線上、水線以下三種可能。情況一：當海水濾器在水線以下時，那么從海底閥箱到海水濾器再到海水泵都位于水線以下，海水泵吸口位于水線以下，整個冷卻系統(tǒng)進機管路中都充滿著海水。這種情況優(yōu)點是能很好的避開離心泵沒有自吸能力的問題，缺點是對整個冷卻系統(tǒng)進機管路密封性能要求高，可能存在閥件或者管路泄漏造成艙底水位上漲的問題。情況二：當海水濾器在水線時，海水濾器位置高于海水泵。海水在重力壓差的作用下也容易充滿整個冷卻系統(tǒng)進機管路，這種情況優(yōu)點也是能避開離心泵沒有自吸能力的問題，缺點也是對整個冷卻系統(tǒng)進機管路密封性能要求高，可能存在閥件或者管路泄漏造成艙底水位上漲的問題。情況三：當海水濾器在水線以上時，海水濾器位置高于海水泵和海底閥。這種情況下從海水濾器加注引水，管路不泄漏的狀態(tài)下可使得海水濾器到海水泵之間充滿著海水，解決離心泵沒有自吸能力的問題。但是要求整個冷卻系統(tǒng)進機管路密封性能良好，特別是相關(guān)閥件和海水濾器處，避免吸入空氣造成斷水，損壞海水泵葉輪，導(dǎo)致柴油機過熱停車[2]。

型深較小的船舶其柴油機可以全部安裝在水線，這樣柴油機上的海水泵就位于水線。濾器的安裝位置根據(jù)冷卻管路排布也有水線以上、水線、水線以下三種可能。情況一：當海水濾器在水線以下時或者在水線時，海水泵位置高于海水濾器或者與海水濾器相平齊。這兩種位置關(guān)系都無法保證海水濾器到海水泵之間充滿著海水，也就無法解決離心泵沒有自吸能力的問題。特別是在冷卻系統(tǒng)進機管路密封性能差和海水泵葉輪磨損的情況下，容易造成離心泵無法吸排海水，加劇海水泵葉輪磨損，柴油機冷卻系統(tǒng)失效，導(dǎo)致柴油機過熱停車。情況二：當海水濾器在水線以上時，海水濾器位置高于海水泵。這種情況下從海水濾器加注引水，管路不泄漏的狀態(tài)下可使海水濾器到海水泵之間充滿著海水，解決離心泵沒有自吸能力的問題。但是要求整個冷卻系統(tǒng)進機管路密封性能良好，特別是相關(guān)閥件和海水濾器處，避免吸入空氣造成斷水，損壞海水泵葉輪，導(dǎo)致柴油機過熱停車。

長江航道測量中心主力測量艇航迅1001和航迅1002為18.7米鋼質(zhì)快艇。發(fā)電機組為奧蘭柴油發(fā)電機組，設(shè)計建造時海水泵與水線平齊，海水濾器位于水線以下。出廠時發(fā)電柴油機冷卻系統(tǒng)正常，運行狀況良好。運行一段時間后，隨著海水泵葉輪及端蓋的磨損，加上海水管路泄漏，柴油機在啟動時常常會發(fā)生海水泵不能建立足夠的真空度而無法排液，導(dǎo)致冷卻系統(tǒng)不能正常運行，柴油機自動保護停機。使得船舶處于安全隱患狀態(tài)下運行，給生產(chǎn)帶來了困擾[3]。

5 結(jié)語

冷卻系統(tǒng)是柴油機的重要組成部分，是柴油機安全運行的保證。在設(shè)計生產(chǎn)時要充分考慮船舶的實際情況，根據(jù)不同的動力裝置類型和船舶型深合理排布海水泵、海水濾器及冷卻管路。使得船舶運行更加安全可靠，保障人命和財產(chǎn)安全。