某輪冬季柴油機冷卻水內循環系統改造

韓洪亮

摘 要：某輪是我公司沿海供油船舶，肩負著為淺水區施工作業船舶供油的任務，但是由于冬季海水結冰，海水冷卻水進口冰堵的問題，造成船舶柴油機高溫停車，給公司冬季供油作業帶來安全隱患和經濟損失，我們將船舶的一個干隔艙，改造為一個封閉的循環冷卻水艙，解決了冰堵問題帶來的營運矛盾。

關鍵字：柴油機 冷卻水 內循環系統 冬季結冰

我公司某輪是1997年由淺水駁船改造成的沿海供油船舶。該船為淺吃水平底，滿載吃水僅為2.6m，作業區域在天津港和曹妃甸等港口。但由于冬季曹妃甸作業區域碎冰凌較多且厚，堵塞了該船海水冷卻進口的濾網（海水冷卻水進口在船底部），使主機冷卻系統不能正常工作，造成船舶工作區域受到了限制，給公司正常安排營運帶來的困難，也存在著很大的安全隱患。

該船的主機為兩臺6135型柴油機，發電機為兩臺4135型柴油機。當機器全部啟動運轉時，冷卻水從海底進口通過濾器，由水泵泵入機器冷系統冷卻后排出船舶，完成整個循環過程。在夏季運轉過程中，海水冷卻循環用水系統一切正常，但是到了冬季冰凌期，船底海水進水口濾器很容易被冰凌堵塞，海水冷卻循環系統受阻，造成機器高溫停車。這時船員經常采取的措施是關閉海底閥，清潔海底濾器，但是由于海上浮冰較多，剛剛清理的海底濾器很快就會被冰凌再次堵塞，再次造成機器高溫停車。這樣的問題對于在航船舶而言是一個很大的安全隱患。

針對船舶的實際情況，我們通過調研分析，決定對該船的柴油機海水冷卻水系統進行改造。

改造的方案是利用現有船舶舵機艙內的一個干隔艙，制作成一個封閉的循環冷卻水艙，通過船底板使冷卻水艙的冷卻水與船外的海水進行熱交換，并將冷卻水艙與柴油機冷卻水泵的進口相連，柴油機冷卻水的出水與冷卻水水艙相通，這樣組成一個封閉的冷卻水循環系統。通過這種方法來解決冬季柴油機冷卻水進口冰堵，造成柴油機高溫停車的問題。當然，以上只是一個可行的理論方案，具體的實施還需要經過計算，才能確定方案的可行性。

該船舶有四臺柴油機，其總功率為389.2kW，每小時需要的海水循環量為34m3，海水冷卻后冷卻溫升約20℃，海淡水熱交換器的熱交換面積約為6.8m2，通過冷卻器單位面積的熱負荷值計算公式：

Qmax·C·Δt/ S·K

Qmax—— 冷卻水單位時間循環量；

C—— 比熱值Kcal/kg.℃；

Δt——熱交換器進出口溫度差；

S——— 熱交換器交換面積；

K—— 熱交換修正系數；

改造前：

Qmax·C·Δt/ S·KCU

=36000kg×4.2Kcal×（46℃-26℃）×0.7/6.8m2

=311294

根據以上計算公式數據推算，新作水艙與海水熱交換面積不能小于13m2，即冷卻水與海水接觸的最小面積。

根據船舶現有條件，利用舵機艙以下的干隔艙空間，制作冷卻水艙。通過計算其熱交換面積（30.1m2），新作冷卻水艙的熱負荷低于改造前熱負荷的2.38倍，完全滿足改造的要求。其熱負荷計算如下：

Qmax·C·Δt/ S·KFe

=36000kg×4.2Kcal×（46℃-26℃）×1.3/30.1m2

=130604

通過計算證明此方案可行。新作冷卻水艙的內部面積與位置示意情況：（見下圖）

我們考慮到此方案在操作過程中，需要將海水泵的進口閥和海水舷外排出閥關閉，內循環艙的進出口閥全開，為避免誤操作的發生，我們特別設計安裝了一個水位計和一個水位傳感報警器，來避免海水舷外排出閥未關閉而使冷卻水循環艙內的海水泵出船舶，造成船舶柴油機高溫停車帶來的安全隱患，最大限度的保證了船舶營運安全。

通過實踐的證明，此次改造是十分成功和有效的。此項改造的完成將改變該輪冬季冰凌區域供油受限的狀況，也為其他有著相同問題的船舶進行改造提供參考。

參考文獻：

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