Чем охлаждается судовой двигатель

Моторист-рулевой

СИСТЕМЫ ОХЛАЖДЕНИЯ

Судовые дизели имеют водяную систему охлаждения, в которую входят насосы, холодильники, терморегуляторы, расширительные баки, клинкеты и другая арматура. Существуют два типа систем охлаждения: открытая (проточная) и закрытая (замкнутая).

Последняя наиболее совершенна. Она позволяет поддерживать более высокие температуры, что положительно сказывается на рабочем цикле и делает работу дизеля более экономичной.

Закрытая система (рис. 118) состоит из внешнего и внутреннего контуров. Вода во внутреннем контуре подается насосом 18 в зарубашечное пространство цилиндров двигателя. Охладив цилиндры, вода подходит к крышкам цилиндров и по патрубку 5 — к выхлопному коллектору, имеющему наибольшую температуру. От выхлопного коллектора вода поступает к терморегулятору 1, который направляет часть воды но трубе 11 к холодильнику 12, а другую часть — мимо холодильника. Оба потока воды после холодильника вновь соединяются и подводятся к циркуляционному насосу 18.

Температура воды на выходе из двигателя контролируется по манометрическому термометру 3, а на входе в двигатель — термометром 2 манометрического типа (конечно, могут применяться и обычные термометры). Если температура воды, выходящей из двигателя, повышается, то терморегулятор / перепускает большую ее часть в холодильник 12. При снижении температуры основная масса воды направляется мимо холодильника, непосредственно к циркуляционному насосу. Для контроля за циркуляцией воды в замкнутом контуре служит вертушка 4.

Объем воды в системе охлаждения меняется в зависимости от ее температуры. Чтобы давление в системе при изменении температуры оставалось постоянным, предусмотрен расширительный бак 9, имеющий водомерное стекло 8 и атмосферную трубку 7. С повышением температуры вода расширяется и вытесняется по трубе 10 в расширительный бак. При температуре 75— 85°С, поддерживаемой на выходе из двигателя, происходит парообразование. Наивысшая точка полости охлаждения двигателя соединена пароотводной трубкой 6 с расширительным баком 9, где происходит конденсация пара. По мере естественной убыли воды в период эксплуатации расширительный бак пополняют. Внешний контур предназначен для охлаждения воды внутреннего контура. От бортового 15 или днищевого 17 кингстонов забортная вода поступает к фильтру 16. Насосом 14 вода прокачивается через холодильник 12 и выходит за борт по трубопроводу 13. Кингстоны 15 и 17 заключены в ящик забортной воды, отгораживающий часть корпуса судна в машинном отделении.

Во внутренний контур заливается несколько раз прокипяченная вода (снижается образование накипи в полостях охлаждения двигателя). Для уменьшения разъедания металла в воду часто добавляют хромпик. Температурный перепад воды на входе в двигатель и на выходе из него должен поддерживаться в пределах 10—15°.

Открытая (проточная) система охлаждения представляет по сути дела только часть замкнутой системы, образуемую внешним контуром. У некоторых двигателей для аварийного охлаждения предусмотрено непосредственное соединение насоса 14 (см. рис. 118) с полостью охлаждения, минуя насос 18 и холодильник 12. 13 этом случае образуется проточная (открытая) система охлаждения. Недостатком ее является то, что она не позволяет поддерживать такой высокой и стабильной температуры, как замкнутая. При 45— 50°С происходит интенсивное отложение накипи, а регулировать температуру воды на входе в двигатель без термостата затруднительно.

В системах охлаждения используют поршневые, центробежные и крыльчатые насосы, приводящиеся от вала двигателя. В случае выхода насосов из строя предусматривается возможность охлаждения двигателя из пожарной, водоотливной или балластной систем судна.

Устройство водяного холодильника показано на рис. 119. Забортная вода протекает внутри труб, а вода внутреннего контура направляется лабиринтными перегородками снаружи труб. Трубная доска (где крепятся трубы) имеет возможность перемещаться при изменении длины труб в зависимости от температуры.

Охлаждение дизелей. Системы: проточная и замкнутая

При рассмотрении теплового баланса двигателя было установлено, что только часть тепла, выделяемого при сгорании топлива внутри цилиндров дизеля, превращается в индикаторную работу (до 47%). Из оставшегося тепла примерно 25% уносится с отходящими газами, а остальное тепло (25—28%) для предотвращения перегрева деталей двигателя отводят охлаждающей водой. Для отвода тепла в основных деталях двигателя (цилиндр, цилиндровая крышка, поршень, корпус выпускного клапана) устраивают специальные полости или зарубашеч-ные пространства, через которые пропускают охлаждающую воду.

Для охлаждения судовых дизелей применяют две системы: проточную и замкнутую. При проточной системе охлаждения специальный насос забирает воду из кингстона и прокачивает ее через зарубашечное пространство дизеля; при замкнутой системе через зарубашечное пространство дизеля прокачивается пресная вода, которая затем в специальном теплообменнике (охладителе) охлаждается забортной водой и снова направляется в двигатель. Проточная система значительно проще замкнутой, однако имеет ряд существенных недостатков, поэтому для охлаждения дизелей на судах, построенных в последние годы, не применяется.

Читать еще:  Электроподогрев для двигателя схема

Основные недостатки проточной системы охлаждения дизеля: возможность засорения зарубашечного пространства дизеля илом и другими взвешенными частицами, содержащимися в морской воде; интенсивное отложение солей в зарубашечном пространстве и образование накипи, плохо проводящей тепло и резко ухудшающей теплообмен, в результате чего происходит перегрев деталей и даже их разрушение. Для того чтобы предотвратить образование накипи в зарубашечном пространстве, приходится снижать температуру воды на выходе из дизеля до 50—55° С и тем самым ухудшать температурный режим двигателя и полезное использование тепла. При низкой температуре забортной воды для уменьшения температурных напряжений на входе воды в двигатель устраивают специальные смесители, куда подается вода из кингстона и часть воды, выходящей из двигателя. Минимальная допустимая температура воды на входе в двигатель +15° С. Однако необходимый перепад при охлаждении двигателя забортной водой составляет 10—20° С, таким образом, температура воды на входе составляет 35—45° С.

При замкнутой системе охлаждения применяют пресную воду, которая проходит техническую обработку и не содержит солей, в результате удается поддерживать высокий температурный режим двигателя (температура воды на выходе из систем, сообщенных с атмосферой, — до 85° С, а при наличии паровоздушного клапана у некоторых напряженных четырехтактных дизелей—до 105° С). Необходимый перепад при охлаждении двигателя пресной водой 7—15° С. Для того чтобы предотвратить засоление воды в случае нарушения плотности водоохладителя, давление в системе пресной воды устанавливают несколько большим, чем в системе забортной воды.

Для контроля пресной воды из системы периодически проводят анализ проб воды для определения содержания солей, и если соленость достигает критических значений, воду в системе заменяют.

Следует также отметить, что при охлаждении двигателя пресной водой масляный холодильник, как правило, охлаждается забортной водой.

Для предотвращения коррозии охлаждаемых деталей и трубопроводов в пресную воду добавляют различные присадки (например, бихромат калия) или антикоррозионные масла.

При охлаждении двигателя пресной водой система должна предусматривать аварийное охлаждение забортной водой. Переход на аварийное охлаждение должен осуществляться постепенно, чтобы не вызвать резких температурных напряжений, при этом необходимо соблюдать требования в отношении температур, рекомендуемых для проточных систем (не ниже 15° С на входе и не выше 50—55° С на выходе).

Некоторые фирмы в целях страховки рекомендуют при аварийном охлаждении еще более низкие температуры на выходе воды из двигателя (до 45° С). Если учесть, что двигатель, как правило, работает на аварийном охлаждении короткое время и потери тепла незначительны, эти рекомендации целесообразно выдерживать.

Схемы проточной и замкнутой систем охлаждения

При проточной системе охлаждения (рис. 68, а) забортная вода от кингстона насосом 1 прокачивается через масляный холодильник 2 (часть воды прокачивается мимо масляного холодильника) и смеситель 3, подается через регулировочные вентили 4 в нижнюю часть за-рубашечного пространства цилиндров 5. Из зарубашечного пространства цилиндров вода по патрубкам переходит в цилиндровые крышки 6, а оттуда в сливной коллектор 9 и из него через невозвратный клапан 10 сливается за борт.

Часть воды через терморегулятор 8 направляется в смеситель 3, который необходим для поддержания минимально допустимой температуры воды на входе. Импульс на терморегулятор 8 поступает от сливного коллектора 9, и поэтому он работает автоматически: чем выше температура воды на выходе, тем меньше воды терморегулятор направляет в смеситель 3. Индивидуальное регулирование температуры воды, выходящей из цилиндров, осуществляется вентилями 4 и 7.

При замкнутой системе охлаждения (рис 68, б) пресная вода, подаваемая насосом 5 из расширительного бака 14 через входные вентили 6, поступает на охлаждение цилиндров 7 и цилиндровых крышек 8, через вентили 9 индивидуальной регулировки горячая вода стекает в коллектор 10 и направляется в холодильник пресной воды 15, откуда поступает в расширителный бак 14, с которым связан коллектор 10.

Забортная вода из кингстона забирается насосом 1, прогоняется через масляный холодильник 2 и прокачивается далее через холодильник пресной воды 15 и невозвратный клапан 16 за борт.

Для автоматического поддержания постоянной температуры в замкнутую систему включают терморегулятор 12, который при низкой температуре пропускает часть воды мимо холодильника 15. Импульс на терморегулятор поступает от трубопровода горячей воды. Во время работы дизеля часть воды испаряется, а часть уходит через сальники насосов. Для пополнения утечек предусмотрен трубопровод и насос подачи воды из запасных танков, а также отвод воды из расширительного бака обратно в танк в случае ее перекачки.

Система предусматривает аварийное охлаждение двигателя забортной водой. Переход на забортную воду осуществляется поворотом трехходовых кранов 4 и 11 на 90°, а также отключением вентилями 3 и 13 расширительного бака 14 и водоохладителя 15. При этом температуру воды, выходящей из двигателя, регулируют вручную при помощи вентилей 6 и 9.

Читать еще:  Что такое турбированный двигатель и срок службы двигателя

Недостатки замкнутой системы охлаждения: наличие дополнительного оборудования и трубопроводов. С целью предупреждения засоления пресной воды при нарушении плотности водоохладителя в системе пресной воды поддерживают более высокое давление.

Чем охлаждается судовой двигатель

Основной тенденцией развития современного двигателестроения является форсирование двигателей внутреннего сгорания по среднему эффективному давлению и давлению наддува. Это приводит к повышению тепловых и механических нагрузок на основные детали двигателя, росту виброактивности дизелей, что обусловливает необходимость совершенствования систем, обеспечивающих надежную работу двигателя во всем диапазоне эксплуатационных режимов, прежде всего — систем смазки и охлаждения. Одним из факторов, отрицательно влияющих на надежность двигателей с жидкостными системами охлаждения, являются эрозионно-коррозионные разрушения элементов систем, прежде всего, наружных поверхностей цилиндровых втулок, омываемых охлаждающей жидкостью. Статья посвящена актуальной проблеме выбора параметров охлаждения современных двигателей внутреннего сгорания с высоким уровнем форсированности и перспективных двигателей. Методика выбора параметров охлаждения включает выявление наиболее значимых из них и обоснованное определение предпочтительных значений данных параметров с учетом требований экономичности и надежности судовых дизелей. Для решения поставленной задачи предложен алгоритм, учитывающий конструктивные характеристики двигателя, параметры рабочего процесса и режимы охлаждения. В статье приводятся расчетные формулы, позволяющие реализовывать предложенный алгоритм. В качестве основных параметров охлаждения, влияющих на интенсивность эрозионно-коррозионных разрушений и экономичность дизеля, установлены температура и давление в системе охлаждения и водородный показатель охлаждающей жидкости. Результаты проведенных расчетов позволяют оценить влияние указанных факторов на интенсивность эрозионно-коррозионных разрушений и удельный расход топлива, а также рекомендовать наиболее предпочтительные параметры охлаждения. Выводы, сделанные на основании проведенных расчетов, подтверждаются результатами моторных испытаний. В статье предложены технические решения, позволяющие осуществлять автоматическое управление параметрами охлаждения судовых дизелей.

Ключевые слова

судовые двигатели внутреннего сгорания, жидкостные системы охлаждения, эрозионно-коррозионные разрушения, параметры охлаждения, алгоритм выбора параметров охлаждения, свойства охлаждающей жидкости

Читать полный текст статьи: PDF

Список литературы

Ципленкин Г. Е. Уровень форсировки поршневых ДВС нового поколения / Г. Е. Ципленкин, В. И. Иовлев // Двигателестроение. — 2016. — № 1. — С. 25-30.
Безюков О. К. Состояние и перспективы судового двигателестроения в России / О. К. Безюков, В. А. Жуков // Вестник Астраханского государственного технического университета. Серия: Морская техника и технология. — 2017. — № 2. — С. 40-53. DOI: 10.24143/2073-1574-2017-2-40-53.
Дорохов А. Ф. Моделирование теплопередачи через стенку рабочего цилиндра поршневого ДВС и управление его напряженно-деформированным состоянием. / А. Ф. Дорохов, Н. В. Пахомов // Современные технологии. Системный анализ. Моделирование. — 2015. — № 1 (45). — С. 68-74.
Гулиев Н. Р. Анализ условий работы деталей цилиндропоршневой группы современных двигателей внутреннего сгорания / Н. Р. Гулиев, В. А. Рыжов, Е. В. Коробов, Д. А. Никитин // Аграрные конференции. — 2017. — № 5 (5). — С. 19-29.
Безюков О. К. Охлаждающие жидкости транспортных ДВС / О. К. Безюков, В. А. Жуков. — СПб.: Изд-во СПГУВК, 2009. — 263 с.
Полипанов И. С. Повышение надежности систем охлаждения / И. С. Полипанов, О. К. Безюков, Е. К. Забелина // Речной транспорт (XXI век). — 1988. — № 3. — С. 30-32.
Безюков О. К. Охлаждение транспортных двигателей внутреннего сгорания / О. К. Безюков, В. А. Жуков, В. Н. Тимофеев. — СПб.: Изд-во ГУМРФ им. адм. С. О. Макарова, 2015. — 272 с.
Большаков В.Ф. Эксплуатация судовых среднеоборотных дизелей / В. Ф. Большаков, Ю. Я. Фомин, В. И. Павленко. — М.: Транспорт, 1983. — 160 с.
Кригер А. М. Жидкостное охлаждение автомобильных двигателей / А. М. Кригер, М. Е. Дискин, А. Л. Новенников, В. И. Пикус. — М.: Машиностроение, 1985. — 176 с.
Камкин С. В. Эксплуатация судовых дизелей / С. В. Камкин, И. В. Возницкий, В. П. Шмелев. — М.: Транспорт, 1990. — 344 с.
Громогласов А. А. Водоподготовка, процессы и аппараты / А. А. Громогласов, А. С. Копылов, А. П. Пильщиков. — М.: Энергоатомиздат, 1990. — 270 с.
Тузов Л. В. Защита элементов жидкостных систем охлаждения ДВС от кавитационно-коррозионных разрушений / Л. В. Тузов, О. К. Безюков, В. А. Жуков // Двигатель-97. Материалы междунар. науч.-техн. конф. — М.: МГТУ, 1997. — С. 67-68.
Тузов Л. В. Вибрация судовых двигателей внутреннего сгорания / Л. В. Тузов, О. К. Безюков, О. В. Афанасьева. — СПб.: Изд-во Политехн. ун-та, 2012. — 348 с.
Лебедев О. Н. Двигатели внутреннего сгорания речных судов / О. Н. Лебедев, В. А. Сомов, С. А. Калашников. — М.: Транспорт, 1990. — 328 с.
Churchill R. A. Low-heat rejection engines — a concept review / R. A. Churchill, J. E. Smith, N. N. Clarc, R. A. Turton. — SAE Technical Paper Series, 1989. — № 890153. — Pp. 25-36.
Koch F. W. Cooling System Development and Optimization for DI Engines / F. W. Koch, F. G. Haubner. — SAE Technical Paper Series, 2000. — № 2000-01-0283. — 16 p. DOI: 10.4271/2000-01-0283.
Пат. 2459093 Российская Федерация, МПК F01P 5/10. Система охлаждения двигателя внутреннего сгорания / О. К. Безюков, В. А. Жуков; заяв. и патентообл. О. К. Безюков, В.А. Жуков. — № 2011113342/06; Заявлено 06.04.2011; опубл. 20.08.2012, Бюл. № 23. — 7 с.
Пат. 2453714 Российская Федерация, МПК F01P 5/10. Система охлаждения двигателя внутреннего сгорания / В. А. Жуков; заяв. и патентообл. В. А. Жуков. — № 2011113338/06; Заявлено 06.04.2011; опубл. 20.06.2012, Бюл. № 17. — 7 с.

Читать еще:  Шум при запуске двигателя на рено меган 2

Об авторах

Безюков Олег Константинович — доктор технических наук, профессор

ФГБОУ ВО «ГУМРФ имени адмирала С. О. Макарова»

Жуков Владимир Анатольевич — доктор технических наук, доцент

ФГБОУ ВО «ГУМРФ имени адмирала С. О. Макарова»

Пуляев Андрей Араратович — аспирант

Удалитель накипи и антифриз для лодочных моторов

Система охлаждения судового двигателя одна из наиважнейших систем обеспечивающая бесперебойную и надежную работу силовой установки. Система охлаждения не требует частого обслуживания, а ее работа на первый взгляд не заметна.

Существенно увеличить срок эксплуатации системы и максимально улучшить ее эффективность позволяют специальные средства для эксплуатации и ухода.

Компания LIQUI MOLY, разработала и выпустила, на рынок, новые продукты специально для двигателей судов.

Особенностью систем охлаждения судовых двигателей является наличие двухконтурных систем охлаждения, где с одной стороны в качестве теплоносителя используется антифриз (внутренний контур), а с другой стороны забортная вода (внешний контур).

В процессе эксплуатации внешний контур охлаждения постепенно загрязняется отложениями известкового типа. Известковый налет в системе охлаждения снижает эффективность ее работы. В случае критических загрязнений охлаждающая способность постепенно снижается, что может вызвать критический перегрев двигателя. Сам процесс образования известкового происходит очень медленно, что часто остается незамеченным. В то же время возрастает риск того, что система охлаждения внезапно вызовет проблемы или полностью выйдет из строя. Чтобы избежать проблем с системой охлаждения компания Liqui Moly предлагает владельцам судов специальное средство Marine Antikalk, лодочный удалитель известкового налета. Формула средства разработана на основе неорганической кислоты. Это позволяет мягко и эффективно удалять известковые отложения по всему внешнему контуру.

Простое применение средства осуществляется через впускную зону внешнего контура охлаждения. Краситель красного цвета в составе средства является индикатором благодаря которому его легко увидеть, когда он выходит из выпуска, это указывает на то что вся система заполнена. Процедура промывки длиться от 30 до 60 минут в зависимости от степени загрязнений. После чего средство, сливается вместе с растворенными отложениями, и система промывается водой. В случае сильных средство можно использовать в неразбавленном виде. Удалитель известкового налета рекомендуется применять для профилактики. В случае проведения профилактических работ рекомендуется использовать следующую дозировку: один литр состава на десять литров воды. Удалитель известкового налета Marine Antikalk применяется для судов эксплуатируемых на пресных и морских водоемах.

Зимой если судно встает на зимовку в сухой неотапливаемый док, возникает высокая вероятность повреждения внешнего контура из-за промерзания остатков воды в системе.

Для предотвращения проблем такого рода компания LIQUI MOLY предлагает использовать специальный антифриз для судовых двигателей Marine Antifreeze. Методика его применения аналогична удалителю известкового налета. Он также добавляется через впускную систему внешнего контура охлаждения. Синий цвет антифриза, является прекрасным индикатором, позволяет визуально контролировать процесс заполнения всего объема внешнего контура охлаждения.

В неразбавленном виде антифриз обеспечивает защиту до температуры минус 32 °C. Также антифриз для судовых двигателей, защищает систему охлаждения от коррозии, совместим с большинством материалов, которые могут быть, использованы в системе охлаждения. Специалисты компании LIQUI MOLY учли особенности применения антифриза, поэтому антифриз абсолютно безопасен для экологии, является биоразлагаемым продуктом.

Применение специальных продуктов LIQUI MOLY для обслуживания системы охлаждения судового двигателя позволяют значительно увеличить надежность работы данной системы. Система охлаждения без известкового налета, без скрытых повреждений и, без коррозии обеспечивает высокую эксплуатационную надежность и более эффективную, экологичную работу двигателя.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector