对船舶柴油机中央冷却系统 维护管理的探讨

摘  要：船舶柴油机的冷却系统，是保证柴油机安全、可靠运行的系统之一。本文阐明它的作用、设备、冷却剂和三种不同的系统，对如何做好中央冷却系统的日常维护管理工作，提出若干意见进行探讨。

关键词：柴油机受热;中央冷却系统;维护管理

从柴油机的热平衡图中可知，其热效率约为40%，而冷却损失却高达约为30%，冷却损失是不可避免的。我们通过采用合适的冷却系统，加强维护管理，可以减少冷却损失，提高柴油机的热效率和经济性，延长使用寿命，降低成本，时时处处体现在日常的各项工作中，下面仅就船舶柴油机冷却系统在维护管理中的节能减排做些探讨。

1 柴油机冷却的作用

柴油机运行时，温度高达1 800℃的燃气使缸盖、活塞、气阀、喷油器等部件受热严重，导致受热部件材料的机械性能下降，产生较大的热应力和变形，产生疲劳裂纹或塑性变形;破坏运动部件之间的正常间隙，引起过度磨损、咬死或损坏;进气温度升高，密度降低，充气量减少;增压空气温度上升，充气量减少;滑油温度升高，黏度下降，不利于摩擦表面油膜的形成，失去润滑作用。

为了使柴油机安全可靠地长期运行，必须对柴油机的受热部件、增压空气、滑油等进行有效的冷却。冷却的作用是实现三个保证：使受热件的工作温度不超过材料的允许极限，保证高温状态下受热部件有足够的强度;保证受热部件的内外壁面有适当温差，以减少热应力;保证运动部件如活塞与缸套的适当间隙、缸壁工作面滑油膜的正常工作状态。

2 冷却系统和冷却剂

上述三个冷却作用，是通过由柴油机的冷却系统来实现的。

冷却系统有三种，即开式海水冷却系统、闭式淡水冷却系统和新型的中央（集中）冷却系统。

冷却剂：海水、淡水（尤以蒸馏水为佳）、燃油、滑油和空气。

船舶柴油机，根据冷却系统和冷却设备的不同，选用较为合适的冷却剂。

冷却剂的合理流动方向是：自下而上，自外向内。

3 冷却系统的主要设备

海水泵、淡水泵、冷却器、膨胀水箱（或淡水循环柜）、海底阀（分高、低位）、管系、各类阀件、滤器、感应元件等。

冷却系统不同，选用设备各异。

4 中央（集中）冷却系统

开式和闭式冷却系统的维护管理，不在此述说，下面着重介绍中央（集中）冷却系统。

中央冷却系统是一种新型的柴油机冷却系统，它有两个使用不同工作温度的单独淡水循环系统和一个海水系统。

中央冷却系统的优点：海水管系及中央冷却器维修简便，工作量低;气缸冷却水温度稳定，不受工况变化的影响，使柴油机处于最佳冷却状态下运转;淡水循环可长期保持清洁，维修工作量少。缺点：投资高——增加了中央冷却器、辅助设备和管系。由于附加管系的阻力损失，使泵送耗量增加。

图1是某大型海洋石油支持船，为4台主机（Mak 8M 453AK）和3台副机（CATERPILLAR  3408）提供服务的中央冷却系统。图中只画出2台主机和2台副机。

其特点是：高温淡水不是一个独立的系统，而是通过混合阀（温度调节阀200，67.5℃）将高温淡水和低温淡水连通，该阀根据高温淡水的温度要求来控制低温淡水进入高温淡水中的数量，高、低温淡水带走的热量全部在中央冷却器中与海水交换。

4.1 对于此中央冷却系统，我们进行了以下几个方面有益的尝试：

（1）停靠码头、锚泊或停航时

①当只用一台副机运行时，采用海水泵停止运行，副机冷却水泵开启。同时要把主机高温水、低温水调节器放在“手动”位置 ;副机冷却水调节器放在“手动”位置，该调温阀开度在1/2-2/3间。这样可延长海水泵和副机冷却水温度自动控制系统的寿命，减少海水滤器清洗次数（即清洗周期长），减少工作量;同时用副机余热对主机冷却水进行加热，起到暖缸或保温作用（冬季）。

②当用2台或3台副机运行时，海水泵，副机冷却水温度自动控制系统处于运行状态，否则副机冷却水会高温报警。

（2）船舶航行或工程作业时，根据环境海水温度情况，选用不同排量的海水泵。本系统有2台定速海水泵及1台双速挡海水泵。当海水温度降低时，冷却器所需要的海水流量大幅度降低，从而使泵送相应流量的功率也随之降低。当水温低于15℃时，可选用双速挡海水泵的低速挡;当水温高于25℃以上时，可选用双速挡海水泵的高速挡，介于这两者水温间选用定速海水泵，这样根据海水温度使用不同排量的海水泵，能量消耗将大大降低。

（3）中央冷却系统采用的是板式热交换器，其维护保养一般在坞内采用人工清洗，耗时费力，安装要求较高。而我们对板式中央冷却器两台之海水面，采用接驳清洗工具，先用化学药水（果酸）加热循环清洗，再用淡水清洗干净，这样可提高效率，减少工作量，降低维护成本。

4.2 根据系统工作特点，其维护管理如下：

（1）为了保证系统工作可靠，设有备用淡水泵和备用海水泵，对于备用（多台）水泵应该定期轮流使用。

（2）系统的压力表，温度表应保持完好，显示准确。

（3）定期检查和清洗海水滤器（海底门及中央冷却器，海水泵进口滤器）。

（4）定期检查和清洗冷却器，检查冷却器的冷却水管，防止被海水腐蚀烂穿。清洗冷却器以提高其冷却效果。通常壳管式冷却器使用三氯乙烯溶液进行清洗，板式冷却器则用人工清洗或药水加热循环清洗。对于在航行中，板式冷却器可采用反冲洗法清洗海水面，以提高传热效果。

（5）如船舶海水系统中安装DCF系列电解防污防腐装置，如图2所示，其特点：它是将通过电解具有杀死海生物的海水经管道进入海底阀箱，随舷外水一起进入系统，从而防止海生物对系统的污染。在电解过程中具有很高的电解效率，能充分保证海水管子得到保护所需要的离子浓度，达到既防止海生物附着又防止海水管系被腐蚀的目的。该装置输入220 V交流电，输出24 V低压直流电，集成、模块电路，减少了接点和控制键钮，具有可靠性和稳定性。根据坞检周期检查更换，更新阳极（铜棒和铝棒）。注意日常供电电源及电流显示。

（6）对于用海水作冷却液的热交换器中，定期检查和更换在海水进出口处安装防腐锌块或锌棒。

（7）淡水冷却系统中，结合修船机会，视情清洗膨胀水箱。

（8）冷却系统中，若接有应急舱底水吸口，应急吸口阀标识要清楚，并保持随时可用状态。

（9）系统中设有预热泵和加热器的应保持工作有效性。

参考文献

[1] 大连海运学院内燃机教研组.船舶柴油机[M].北京：            人民交通出版社，1981.

[2] 吴恒.船舶动力装置技术管理[M].大连：大连海事大学出版社，1999.

[3] 何文山.船舶柴油机[M].北京：人民交通出版社，1998.

[4] 许乐平等.船舶管理[M].大连：大连海事大学出版社，2000.

[5] 郑凤阁.轮机自动化[M].大連：大连海事学院出版社，1993.

作者简介：

姜玉林，高级轮机长，13120524918