淺析船舶柴油機海水冷卻系統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、持續地提供動力。隨著技術的發展和經濟全球化的浪潮，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

柴油機是典型的內燃機。內燃機是通過使燃料在機器內部燃燒，并將其燃燒產生的熱量直接轉換為動力的熱力發動機。燃燒所產生的熱量來自于燃料所蘊含的化學能，在氧化反應中化學能以光和熱的形式得到釋放。

2 船舶柴油機冷卻系統

船舶柴油機的冷卻系統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。直接冷卻系統最簡單，造價也最低；中央冷卻系統冷卻效果最好，當然系統也最為復雜；簡介冷卻則兼顧二者的優點，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。離心泵有著以下優點：（1）流量連續均勻，工作平穩。離心泵流量調節有節流調節、旁路回流調節、變速調節、切割葉輪外徑調節，節流調節最為簡單方便。所使用的流量調節范圍很大，常用范圍5-2000m3/h。（2）轉速高，可與電動機或者內燃機直接相連。結構簡單緊湊，尺寸和重量比同樣流量的往復泵小得多，造價也低。（3）對雜質不敏感，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構上采取特殊措施制造各種自吸式離心泵，在離心泵上附設抽氣引水裝置[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的液體，使液體速度和壓力增加，促使泵內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，優化進入海水泵的海水水質，減少海水泵葉輪的磨損，保證柴油機安全平穩地運行。

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，整個冷卻系統進機管路中都充滿著海水。這種情況優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進機管路，這種情況優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進機管路密封性能良好，特別是相關閥件和海水濾器處，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，柴油機冷卻系統失效，導致柴油機過熱停車。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進機管路密封性能良好，特別是相關閥件和海水濾器處，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米鋼質快艇。發電機組為奧蘭柴油發電機組，設計建造時海水泵與水線平齊，海水濾器位于水線以下。出廠時發電柴油機冷卻系統正常，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生海水泵不能建立足夠的真空度而無法排液，導致冷卻系統不能正常運行，柴油機自動保護停機。使得船舶處于安全隱患狀態下運行，給生產帶來了困擾[3]。

5 結語

冷卻系統是柴油機的重要組成部分，是柴油機安全運行的保證。在設計生產時要充分考慮船舶的實際情況，根據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，保障人命和財產安全。