船舶柴油機冷卻系統(tǒng)水溫控制

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

船舶柴油機冷卻系統(tǒng)水溫控制

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

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

輪機自動化；發(fā)展歷程；維護(hù)

0 引言

輪機自動化是指用各種自動化儀表及控制元件和邏輯元件包括計算機在內(nèi)所組成的各種控制和監(jiān)視系統(tǒng)。其中，船舶柴油機冷卻水溫控制是輪機自動化的重要組成部分，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、慣性大以及運行復(fù)雜的特性，它的工作狀況的好壞將會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)，可以提高柴油機的動力性、減少廢氣的產(chǎn)生，降低燃料的消耗等方面有著重要的意義；其次，由于近兩個世紀(jì)以來，能源危機一直出現(xiàn)在大家的視角里。能源危機的發(fā)生導(dǎo)致油價的上漲，尤其加上戰(zhàn)爭的發(fā)生，進(jìn)一步致使油的價格持續(xù)飆升，因此柴油機的設(shè)計備受船運公司的關(guān)注。因此，為保證航行過程中的柴油機在合適的溫度下可以有效展開工作，本文主要綜述船舶柴油機冷卻系統(tǒng)水溫控制的發(fā)展歷程和維護(hù)展開。

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)和冷卻潤滑油系統(tǒng)；船舶柴油機的運轉(zhuǎn)過程中，內(nèi)部的機械設(shè)備部件將會有熱量的產(chǎn)生。在這一過程中，燃燒的原料和在柴油機動力壓縮空氣這一環(huán)節(jié)上，也會散發(fā)大量的熱量。基于保證部件不受溫度過高而影響船舶主柴油機的正常工作，也是為了保證溫度過高致使機械部件的損壞，造成成本增加，所以及時而有效的措施是將熱量釋放出去解決問題的必然選擇；冷卻系統(tǒng)的作用，就是對及時需要散熱的機械部件的選擇，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)行運轉(zhuǎn)，也減少了成本的浪費。同時，一直以來，船運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)濟效益。船舶柴油機冷卻系統(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)的簡化圖（如圖1）。從中可以看出一個循環(huán)性路徑：水泵—節(jié)溫器—散熱器—水泵。這樣的一個過程存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜，運轉(zhuǎn)過程需要消耗一定的功率，導(dǎo)致時間的延遲和遲滯性的問題。

圖1 船舶中央冷卻系統(tǒng)

1.2 冷卻系統(tǒng)發(fā)展簡介

下面我們將從發(fā)展歷程和維護(hù)上展開。船舶柴油機的冷卻水溫控制發(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。它的工作運轉(zhuǎn)過程中不需要加任何外援的支持，根據(jù)在冷卻管中測量元件內(nèi)充注的工作介質(zhì)的壓力伴隨溫度成比例性變化產(chǎn)生的力來驅(qū)動調(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，使得運作過程中熱量得到釋放。但是，這個過程要求測量元件的工作介質(zhì)對密封性很高，且監(jiān)控的精確性不高，對船舶柴油機的運行是極其不利的，也會使得成本浪費。

（2）氣動式的控制方式。氣動式的控制方式在20世紀(jì)70年代末，進(jìn)入人們的眼球。船舶柴油機利用感溫軟件和溫度變送器，將其過程中產(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)器的給定的信號對比，調(diào)節(jié)器也會做出相應(yīng)的調(diào)整。這種方式也無法規(guī)避直接作用式的缺陷。目前，很少采用這種方式。

（3）電動式的控制方式。這種方式是目前船舶柴油機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，將此過程出現(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，使得此過程中熱量得到了控制，但是這種方式會因為微分作用出現(xiàn)靜態(tài)性誤差。同時也存在滯后性，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） 單片機的控制方式。單片機控制是在電動式的基礎(chǔ)上發(fā)展起來，也是目前輪機自動化焦點，并且受到越來越多的支持，這樣提高了冷卻水控制精度不高的問題，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，延長使用的壽命，從而提高經(jīng)濟效益。也存在許多問題，值得后人繼續(xù)探索發(fā)現(xiàn)。

2 船舶柴油機冷卻水溫系統(tǒng)維護(hù)

一般來說，系統(tǒng)的好壞對使用的壽命有直接性的關(guān)系，我們在船舶柴油機的使用過程中缺乏系統(tǒng)的科學(xué)認(rèn)識，因此，日常的維護(hù)是保證船舶柴油機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。處理過程：按時清理冷卻水系統(tǒng)，用帶防腐劑的無離子或蒸餾水注滿冷卻器，并進(jìn)行定期性的檢測。

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，同時清理時，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，在清洗后的24h檢查潤滑油系統(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，通過對船舶柴油機冷卻水溫控制的發(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)船舶柴油機冷卻水溫控制在這個時代發(fā)展空間還很大，值得后人去探索；以及它的維護(hù)是船舶柴油機冷卻水溫控制的必要前提。

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

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

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