船舶柴油机冷却系统水温控制

2016-08-31赵普康武汉理工大学能源与动力工程学院湖北武汉430000

中国设备工程 2016年8期

关键词：轮机冷却系统冷却水

赵普康（武汉理工大学能源与动力工程学院，湖北武汉 430000）

船舶柴油机冷却系统水温控制

赵普康
（武汉理工大学能源与动力工程学院，湖北武汉 430000）

随着科学技术的进步，两次能源危机的发生，为柴油机的冷却系统提出了新要求。尤其海上船舶需应环境所需，因此对船舶柴油机冷却系统提出了更高的要求。

轮机自动化；发展历程；维护

0 引言

轮机自动化是指用各种自动化仪表及控制元件和逻辑元件包括计算机在内所组成的各种控制和监视系统。其中，船舶柴油机冷却水温控制是轮机自动化的重要组成部分，有“船舶心脏”之称。

首先，船舶作为主推力装置的，具有多变量、输出多、惯性大以及运行复杂的特性，它的工作状况的好坏将会直接影响人身安全和船舶的成本。精确的冷却水温控制系统，可以提高柴油机的动力性、减少废气的产生，降低燃料的消耗等方面有着重要的意义；其次，由于近两个世纪以来，能源危机一直出现在大家的视角里。能源危机的发生导致油价的上涨，尤其加上战争的发生，进一步致使油的价格持续飙升，因此柴油机的设计备受船运公司的关注。因此，为保证航行过程中的柴油机在合适的温度下可以有效展开工作，本文主要综述船舶柴油机冷却系统水温控制的发展历程和维护展开。

1 船舶的冷却系统概述

1.1 冷却系统工作流程

在船舶的冷却系统上，一般可分为冷却水系统和冷却润滑油系统；船舶柴油机的运转过程中，内部的机械设备部件将会有热量的产生。在这一过程中，燃烧的原料和在柴油机动力压缩空气这一环节上，也会散发大量的热量。基于保证部件不受温度过高而影响船舶主柴油机的正常工作，也是为了保证温度过高致使机械部件的损坏，造成成本增加，所以及时而有效的措施是将热量释放出去解决问题的必然选择；冷却系统的作用，就是对及时需要散热的机械部件的选择，这样可以使得水温得到有效控制，使得内部工作在此基础上，能够有效的、安全的进行运转，也减少了成本的浪费。同时，一直以来，船运公司都在为如何降低燃料支出成本上想办法，以求低成本，且提高经济效益。船舶柴油机冷却系统的出现，可以有效提高船舶的使用率。

船舶柴油机主要由中央冷却系统控制，是由低温冷却回路、高温冷却回路、海水所组成。船舶中央冷却系统的简化图（如图1）。从中可以看出一个循环性路径：水泵—节温器—散热器—水泵。这样的一个过程存在结构复杂，运转过程需要消耗一定的功率，导致时间的延迟和迟滞性的问题。

图1 船舶中央冷却系统

1.2 冷却系统发展简介

下面我们将从发展历程和维护上展开。船舶柴油机的冷却水温控制发展历程。

（1）直接作用式的控制。直接作用式的控制是一种反馈式的方式，出现在20世纪50年代末。它的工作运转过程中不需要加任何外援的支持，根据在冷却管中测量元件内充注的工作介质的压力伴随温度成比例性变化产生的力来驱动调节阀，从而做到改变流经冷却器的淡水量和旁通的淡水量，使得运作过程中热量得到释放。但是，这个过程要求测量元件的工作介质对密封性很高，且监控的精确性不高，对船舶柴油机的运行是极其不利的，也会使得成本浪费。

（2）气动式的控制方式。气动式的控制方式在20世纪70年代末，进入人们的眼球。船舶柴油机利用感温软件和温度变送器，将其过程中产生的热量成比例转化为气压送至调节器，根据与调节器的给定的信号对比，调节器也会做出相应的调整。这种方式也无法规避直接作用式的缺陷。目前，很少采用这种方式。

（3）电动式的控制方式。这种方式是目前船舶柴油机上采用的最主要的冷却水温控制方式，出现在20世纪80年代中期，主要利用在气缸冷却水的进出口上的感温元件，将电阻与温度的变化设成热敏性电阻，经分压器转化为电压信号，将此过程出现的偏差，经微分作用送至脉冲宽度调制器，使得温度得到控制。虽然这种方式在一定程度上，使得此过程中热量得到了控制，但是这种方式会因为微分作用出现静态性误差。同时也存在滞后性，使得难以得到满意性的控制。最主要的是如果在逻辑输出部分机械设备部件出现故障，其工作效率必然造成影响。

（4）单片机的控制方式。单片机控制是在电动式的基础上发展起来，也是目前轮机自动化焦点，并且受到越来越多的支持，这样提高了冷却水控制精度不高的问题，减轻了工作人员的负担。这在船舶上安装方便，便于操作，也十分注重成本节约，延长使用的寿命，从而提高经济效益。也存在许多问题，值得后人继续探索发现。