Система охлаждения дизеля. Судоремонт от а до я.: система охлаждения двс Система охлаждения пресной водой

Эти теплообменные аппараты предназначены для охлаждения нагретых жидкостей и газов (питьевой воды, смазочного масла, наружного воздуха и т. д.). Особенно важное значение для нормальной работы судовой энергетической установки имеют маслоохладители, предназначенные для охлаждения масла, нагретого в процессе смазки главного двигателя, вспомогательных механизмов и отдельных узлов валопровода.

На рис. 32 показана конструкция трубчатого маслоохладителя, наиболее распространенного на морских судах. Маслоохладитель состоит из стального цилиндрического корпуса 5, верхней и нижней крышек 1, двух трубных досок 2, диафрагм 10, охлаждающих трубок 4 и стяжных стержней 12. С обоих концов к корпусу приварены фланцы, к которым при помощи шпилек прикреплены крышки. В трубных досках развальцованы латунные трубки 4, по которым протекает охлаждающая забортная вода. Для возможности теплового расширения трубок нижняя «трубная доска выполнена подвижной, вместе с днищем 1 она может перемещаться в сальнике 13, Масло, подлежащее охлаждению, поступает в корпус маслоохладителя через верхний патрубок 6 и омывает трубки снаружи. Для лучшего омывания трубок маслом внутри корпуса установлены диафрагмы 10, которые заставляют поток масла несколько раз менять направление. Охлажденное менее вязкое, масло для смазки подшипников валопровода и турбин отводится через средний патрубок 11, а более вязкое масло для смазки редуктора - через нижний патрубок 3.

Рис. 32. Маслоохладитель.

В полости верхней крышки имеется перегородка, поэтому охлаждающая вода, поступив в приемный патрубок 8 верхней крышки, по трубе 9 опускается вниз, а затем поднимается вверх по охлаждающим трубкам и отводится за борт через патрубок 7 верхней крышки.

Для контроля давления и температуры масла маслоохладитель снабжен приборами и арматурой.

Современные суда оборудуют установками для кондиционирования воздуха, в состав которых входят воздухоохладители. По принципу действия воздухоохладитель аналогичен маслоохладителю. В стальной сварной корпус, обычно прямоугольного сечения, вставляют трубные доски с ввальцованными в них трубками, имеющими ребра по наружной поверхности для увеличения поверхности охлаждения. К корпусу с обеих сторон крепят крышки. Охлаждающая вода или другая жидкость (например, рассол) протекает по трубкам, а воздух поступает внутрь корпуса охладителя и после охлаждения направляется в помещение, подлежащее охлаждению. В холодное время года воздухоохладитель может работать как воздухонагреватель, если пропускать через трубки не холодную, а горячую воду.

Кроме указанных, имеются охладители и других конструкций: маслоохладители с телескопическими трубками, водоохладители и воздухоохладители с трубками, выполненными в виде змеевиков.

Системы охлаждения энергетической установки служат для отвода теплоты от рабочих втулок, крышек, поршней главных и вспомогательных дизелей, для охлаждения масла и воздуха (в двигателях с надувом). В современных дизельных установках таких систем четыре:

1) система охлаждения пресной водой цилиндровых втулок, крышек и газовых турбин;

2) системы охлаждения пресной водой или маслом головок поршней;

3) система охлаждения пресной водой, маслом или топливом форсунок;

4) система охлаждения забортной водой пресной воды и масла в системах охлаждения и смазки и охлаждения воздуха в системе наддува.

Принципиальная схема системы охлаждения зависит от рода жидкости, охлаждающей форсунки и поршни. Двигатели, у которых поршни охлаждаются маслом, а форсунки – топливом, имеют один контур пресной воды, который служит для охлаждения втулок, крышек, цилиндров и корпусов газотурбонагревателей; для охлаждения поршней; для охлаждения форсунок.

Каждый контур обслуживается своими циркуляционными насосами, теплообменниками и расширительной цистерной. Основным преимуществом такой системы является то, что пресная вода, охлаждающая цилиндры, не загрязняется маслом, попадающим в систему с поверхности труб телескопического устройства охлаждения поршней, и топливом, которое может попадать в воду через плоскость разъема форсунок.

Принципиальная схема контура пресной воды (рис. 3) для охлаждения цлиндров и газотурбокомпрессоров (ГТК) включает циркуляционные насосы 5, расширительную цистерну 13, водоохладители 4, включенные параллельно, байпасный клапан 3, управляемы термодатчиком, водяные коллекторы 7 и 1. Насосы подают воду в коллектор 7, откуда она поступает на охлаждение цилиндров и корпусов 8 ГТК и выходит в коллектор 1. Воду, выходящую из двигателя и корпусов ГТК, можно пропускать через водоохладители или пропускать часть воды через байпасный клапан 3 в приемную полость насосов помимо водоохладителя, поддерживая заданную температуру на всех режимах работы двигателя. Труба 10 соединяет приемные полости насосов с расширительной цистерной, обеспечивая необходимый подпор. Воздух и водяные пары вместе с водой отводятся из полостей охлаждения двигателя и ГТК по трубам 15 в расширительную цистерну. Труба 12 служит для пополнения воды в системе. По трубе 11, в которой имеется смотровое стекло. Вода из расширительной цистерны в случае ее переполнения переливается в междудонную. Воздух и пары воды удаляются из системы в атмосферу по трубе 14. При подготовке главного двигателя к пуску горячая вода, выходящая из системы охлаждения дизель –генераторов, поступает в коллектор 7. При работе главного двигателя дизель-генераторы могут охлаждаться водой, которая отводится по трубам 2,9 или 6.

Рис. 3 Принципиальная схема контура пресной воды системы охлаждения.

Система пресной воды , так же как и система забортной воды, во время хода обслуживается главным насосом пресной воды, а на стоянке – портовым насосом пресной воды. Для судов с неограниченным районом плавания в системе охлаждения устанавливают два водоохладителя, каждый из которых обеспечивает отвод теплоты при нагрузке главного двигателя 60 %, вспомогательных двигателей 100% и температуре забортной воды 30 0 С.

Давление воды в системе охлаждения для каждого типа установки указывают в инструкции. Оно составляет 0,15-0,25 МПа, причем давление в системе пресной воды должно быть на 0,03-0,05 МПа больше, чем в системе забортной воды. Это нужно для того, чтобы при нарушении плотности холодильников забортная вода не могла попасть в систему пресной воды.

Температуру входящей и выходящей воды также указывают в инструкции. Она должна быть в пределах 50-60 0 С на входе и 60-70 0 С на выходе. В высокооборотных тронковых дизелях температура воды на выходе из дизеля поддерживается в пределах 75-90 0 С. Температура пресной воды в системе охлаждения регулируется перепуском выходящей из дизеля воды мимо водоохладителя во всасывающую магистраль насоса 5. Перепуск воды осуществляется регулятором температуры, который открывает клапан 3 или заслонку для перепуска воды мимо холодильника.

Схема системы забортной воды показана на рис. 4. Вода из бортовых 10 или днищевых 12 кингстонов через фильтры 11 поступает к насосам забортной воды 9. Работающий насос подает ее к водо — водяным охладителям 6, к маслоохладителям 7 и воздухоохладителю 4. Все теплообменники включены параллельно. Маслоохладитель 7 и воздухоохладитель 4 имеют байпасные трубопроводы 5, позволяющие регулировать температуру масла и продувочного воздуха путем перепуска части воды мимо охладителей. Через клинкеты 1 правого и левого бортов вода уходит за борт. Трубопровод рециркуляции 2 при плавании во льдах перепускает часть воды в кингстонный ящик, откуда она вместе с водой, поступающей из кингстона, направляется в приемную полость насоса. Тем самым исключается срыв подачи воды при засорении кингстона мелким льдом или при замерзании его приемной решетки. Для прокачки всех теплообменников используют балластный насос 8, который принимает воду из носовых цистерн, подает ее по системе забортной воды, а затем по трубе 3 она идет в кормовую цистерну. Зная производительность насоса и емкость цистерн, производят попеременную перекачку воды с носа на корму и обратно, не останавливая насоса. По трубам 13 вода идет на прокачку теплообменников дизель – генераторов и компрессоров.

Для осуществления нормальной смазки цилиндров двигателей необходимо, чтобы температура на внутренней поверхности их стенок не превышала 180-200°С. При этом не происходит коксование смазывающего масла и потери на трение сравнительно малы.

Основное назначение системы охлаждения состоит в отводе тепла от втулок и крышек цилиндров и в некоторых двигателях от головок поршней, в охлаждении циркуляционного масла к охлаждении воздуха при наддуве дизелей. Система охлаждения форсунок автономная.

Современные дизельные установки имеют двухконтурную систему охлаждения, состоящую из замкнутой системы пресной воды, которая охлаждает двигатели, и открытой системы забортной волы, которая через теплообменники отводит тепло от пресной воды, масла, надду­вочного воздуха и непосредственно от некоторых элементов установки (подшипники валопровода и др.).

Сами системы пресной воды делятся на три основные подсистемы охлаждения:

Цилиндров, крышек и турбонагнетателей;

Поршней (если они охлаждаются водой);

Форсунок (если они охлаждаются водой);

Система охлаждения цилиндров, крышек и турбонагнетателей может иметь три исполнения:

На ходу судна охлаждение осуществляется главным насосом, а на стоянке - стояночным; перед пуском главный двигатель прогревается водой от

дизель-генераторов;

Главный двигатель и дизель-генераторы имеют раздельные систе­мы, причем каждый дизель-генератор снабжен автономным насосом и общим для всех дизелей охладителем;

Каждый из дизелей оборудован автономной системой охлаждения.

Наиболее рационален первый вариант системы, где высокая эксплуа­тационная надежность и живучесть обеспечиваются минимальным числом насосов, охладителей, трубопроводов. В общем случае в состав системы пресной воды входят два главных насоса - основной в резервный (ма­кет использоваться насос забортной воды), один стояночный (портовый) насос, один-два охладителя, терморегуляторы (регулирование перепус­ком пресной воды через холодильник), расширительные цистерны (компенсация изменения объема пресной воды в замкнутей системе при изменении температуры, пополнение количества вода в системе), деаэраторы

(удаление растворенного воздуха), трубопроводы, вакуумные опреснительные установки, контрольно-измерительные приборы.

На рис.1 показана принципиальная схема двухконтурной системы охлаждения. Циркуляционным насосом II пресная вода подается в водоохладитель 8, после которого она поступает в полости рабочих втулок 19 и крышки 20. Нагретая вода от двигателя подается по трубопроводу 14 к насосу II и снова в охладитель 8. Наиболее высоко расположенный участок трубопровода 14 соединен трубой 7 с расширительной цистерной 5, которая сообщается с атмосферой. Расширительная цистерна обеспечивает заполнение водой циркуляционной системы охлаждения двигателя. Одновременно через расширительную цистерну отводится воздух из этой системы.

Чтобы уменьшить коррозионную активность пресной воды, в нее добавляют раствор хромпика (бихромат калия К2Сr2O7 и соды) в количестве 2-5 г на литр воды. Раствор приготавливают в растворном бочке 6, а затем спускают в расширительную цистерну 5. Для регулирования температуры пресной воды, поступающей к двигателю, служит термостат 9, перепускающий воду помимо водоохладителя.

Циркуляционная система пресной воды имеет резервный насос 10,включенный параллельно основному насосу II.

Забортная вода для охлаждения принимается через бортовой или донный кингстон 1.От кингстона вода через фильтры 18, задерживающие частицы ила, песка и грязи, поступает к насосу забортной охлаждающей воды 16, который подает ее на маслоохладитель 12 и водоохладитель 8, а также по трубе 15 на охлаждение компрессоров, подшипников валопровода и другие нужды. Но байпасному трубопроводу 13 вода может быть пропущена мимо маслоохладителя. Нагретая вода после водоохладителя 8 отводится за борт через отливной забортный клапан 4. При чрезмерно низкой температуре забортной воды и при попадании битого льда в приемные кингстоны часть нагретой воды по трубопроводу 2 можно перепустить во всасывающую магистраль. Регулирование поступления количества нагретой воды производится клапаном 3.

Охлаждающая система забортной воды имеет резервный насос 17, включенный параллельно основному насосу 16. В некоторых случаях устанавливают один резервный насос для забортной и пресной воды.

Особенно активной в коррозионном отношении является морская вода, содержащая хлористые, сернокислые и азотнокислые соли. Коррозионная активность морской воды в 20-50 раз выше, чем у пресной. На судах трубопроводы охлаждающей системы забортной воды иногда изготавливают из цветных металлов. Для уменьшения коррозионного действия морской воды внутреннюю поверхность стальных труб покрывают

Рис. I Схема системы охлаждения

цинковыми, бакелитовыми и другими покрытиями. Температуру в системах забортной воды не следует допускать выше 50-550С, так как при более высокой температуре происходит выпадение солей. Давление в системе забортной воды, создаваемое насосами, находится в пределах 0,15-0,2 МПа, а в системе пресной воды 0,2-0,3 МПа.

Температура забортной воды на входе в систему зависит от температуры воды в бассейне, где плавает судно. В качестве расчетной принимают температуру 28-30°С. Температуру пресной воды на входе из двигателя принимают в пределах 65-90°С, причем нижний предел относится к малооборотным двигателям, а верхний - к высокооборотным. Температурный перепад между температурой на выходе и входе в двигатель принимают Δt =8-100C.

Для создания статического напора расширительную цистерну устанавливают выше двигателя. Заполнение системы охлаждения производится из общесудовой системы пресной воды.

Правила Регистра СССР к охлаждающим системам пресной воды допускают установку общей расширительной цистерны для группы двигателей. Система охлаждения поршней должна обслуживаться двумя насосами равной производительности, один из которых резервный. Такое же тре­бование предъявляется к системе охлаждения форсунок.

В случае включения в систему вакуумной опреснительной установки следует предусмотреть обеззараживающие устройства. Полученный дистиллят может использоваться для технических, санитарных и бытовых нужд. Испарительные установки должны выполняться в виде одного агрегата, иметь автоматизацию и должны эксплуатироваться без специальной вахты.

Система забортной охлаждающей воды, включающая второй контур системы охлаждения двигателя, предназначена для снижения температуры пресной воды, масла и наддувочного воздуха главного двигателя и дизель-генераторов, вспомогательного оборудования машинно-котельных отделений (компрессоров, конденсаторов пара, испарителей, рефрижераторных установок), подшипников гребного вала, дейдвуда и др. Эта система может выполняться по схеме с последовательным и с параллельным расположением теплообменных аппаратов.

Требования Правил Регистра СССР к системе забортной охлаждающей воды в отношении резервирования агрегатов аналогичны требованиям к системе пресной воды.

Вопросы для самопроверки

1. От каких деталей и узлов отводят теплоту системы охлаждения дизелей?

2. Как подразделяются системы пресной охлаждающей воды?

3. Какие варианты может иметь система охлаждения цилиндров, крышек и турбонагнетателей?

4. Какие агрегаты и устройства входят в систему пресной охлаждающей воды?

5. То же - для системы забортной охлаждающей воды?

6. Какие функции выполняет расширительная цистерна?

7. Как регулируется температура пресной воды?

8. Какие агрегаты в системе охлаждения обязательно резервируются?

9. Каковы параметры пресной и забортной воды системы охлаждения?

10. Для каких целей используется дистиллят, полученный в вакуумной опреснительной установке?

11. Каковы требования Правил Регистра СССР к системам пресной и забортной воды.

12. Почему для охлаждения двигателя применяется двухконтурная схема?

Система охлаждения предназначена для отвода тепла от деталей двигателя, подверженных нагреву горячими газами и для поддержания допустимых температур, определяемых жаропрочностью материалов, термостабильностью масла и оптимальными условиями протекания рабочего процесса. В зависимости от конструкции ДВС количество тепла, отводимого в охлаждающую жидкость, составляет 15—35 % тепла, выделяемого при сгорании топлива в цилиндрах.
В качестве охлаждающей жидкости используется пресная и забортная вода, масло и дизельное топливо.
Для судовых ДВС используются проточная и замкнутая системы охлаждения. При проточной системе охлаждение двигателя осуществляется забортной водой, прокачиваемой насосом. Система забортной воды включает следующие основные элементы: кингстонные ящики с кингстонами, фильтры, насосы, трубопроводы, арматуру и приборы управления, сигнализации и контроля. Согласно Правилам Регистра СССР система должна иметь один днищевой и один—два бортовых кингстона. Система забортной воды может иметь два насоса, один из которых является резервным одновременно для пресной и забортной воды. Аварийное охлаждение двигателей может обеспечиваться от насосов холодильной установки или пожарной системы судна.
Проточная система охлаждения проста по конструкции, требует небольшого количества насосов, но двигатель охлаждается относительно холодной забортной водой (не более 50—55 С). Выше температуру поддерживать нельзя, так как уже при 45 С начинается интенсивное отложение солей на поверхности охлаждения. Кроме того, все полости системы, в которых протекает охлаждающая забортная вода, сильно загрязняются шламом. Отложения солей и шлама значительно ухудшают теплопередачу и нарушают нормальное охлаждение двигателя. Омываемые поверхности подвергаются значительной коррозии.
Современные судовые ДВС имеют, как правило, замкнутую (двухконтурную) систему охлаждения, при которой в двигателе циркулирует пресная забортная вода, охлаждаемая в специальных водяных холодильниках. Водяные холодильники прокачиваются забортной водой.
Одним из основных преимуществ этой системы является возможность поддержания охлаждаемых полостей в более чистом состоянии, так как система заполнена пресной или специально очищенной водой. Это в свою очередь позволяет легко поддерживать наивыгоднейшую температуру охлаждающей воды в зависимости от режима работы двигателя. Температура пресной воды, выходящей из двигателя, поддерживается следующая: для тихоходных ДВС 65—70 С, для быстроходных — 80—90 С. Замкнутая система охлаждения является более сложной, чем проточная и требует повышенного расхода энергии на работу насосов.
Для защиты поверхностей втулок и блоков со стороны охлаждения от коррозионно-кавитационного разрушения и образования накипи применяют антикоррозионные эмульсионные масла ВНИИНП—117/119, «Шелл Дромус ойл В» и другие. Эти масла имеют практически одинаковые физико-химические свойства и методику применения. Они нетоксичны и хранятся в металлической таре при температуре не ниже минус 30 С.
Антикоррозионные масла образуют с пресной водой стойкую непрозрачную эмульсию молочного цвета. Стойкость эмульсии зависит и от жесткости воды. Тонкая пленка антикоррозионного масла, покрывая поверхность охлаждения ДВС, предохраняет ее от коррозии, кавитационного разрушения и отложения накипи. Для сохранения этой пленки на поверхности охлаждения двигателя необходимо постоянно поддерживать рабочую концентрацию масла в охлаждающей воде около 0,5 % и применять воду определенного качества.
Антикоррозионные эмульсионные масла широко применяются в системах охлаждения ДВС, применяемых на промысловых судах. Методы обработки охлаждающей пресной воды приводятся в инструкциях по эксплуатации двигателей.
В системах охлаждения используются центробежные насосы с электроприводом. Иногда встречаются поршневые насосы, которые приводятся в действие от самого ДВС. Насосы охлаждения создают давление 0,1—0,3 МПа. Охлаждение современных среднеоборотных ДВС осуществляется в основном при помощи навешенных центробежных насосов забортной и пресной воды.
Принципиальная схема замкнутой системы охлаждения двигателя приведена на рисунке:

Замкнутый внутренний контур служит для охлаждения двигателя, а проточный внешний — для охлаждения холодильников пресной воды и масла.
Циркуляция воды по замкнутому контуру осуществляется при помощи центробежного насоса 8 , подающего воду в нагнетательный трубопровод 10 , из которого по отдельным патрубкам она подводится к нижней части блока двигателя для охлаждения каждого цилиндра. Из верхней части блока по переливным патрубкам вода поступает в крышки цилиндров, а из них по отводящему трубопроводу направляется в водяной холодильник 4 и далее во всасывающий трубопровод насоса 8 . В системе охлаждения ДВС имеется терморегулятор 3 с термобаллоном 2 , который автоматически поддерживает необходимую температуру воды за счет перепуска части ее мимо водяного холодильника 4 . Первоначальное заполнение водой внутреннего контура производится через расширительный бак 1 . Туда же направляется паровоздушная смесь из отводящего трубопровода двигателя.
Подача воды во внешний контур осуществляется автономным центробежным электронасосом 7 , который забирает воду из кингстона через спаренный сетчатый фильтр 9 с запорными клапанами и подает ее последовательно к масляному 5 и водяному 4 холодильникам. Из водяного холодильника вода сливается за борт. Перед масляным холодильником установлен терморегулятор 6 , который в зависимости от температуры масла регулирует количество воды, проходящее через холодильник.Температура и давление воды в системе охлаждения контролируется приборами местного и дистанционного контроля и системой аварийно-предупредительной сигнализации.

Холодильные машины на кораблях служат для разных целей - кондиционирования кают, охлаждения трюмов, заморозки при вылове рыбы. Функции, возложенные на машину, всецело зависят от назначения и типа судна. Например, пассажирские корабли нуждаются в постоянном качественном вентилировании, чтобы пассажиры чувствовали себя комфортно. Также необходимо предусмотреть трюмы для хранения запаса продовольствия на весь срок пребывания в плавании.Холодильные машины на кораблях для вылова рыбы обычно имеют более богатый набор оборудования. Оно необходимо для быстрого охлаждения свежевыловленной рыбы, ее заморозки и длительного хранения. Очень важно сохранить товар свежим до момента поставки его на рыбоперерабатывающие предприятия и склады.

5 причин приобрести холодильные машины от АквилонСтройМонтаж

1. Нестандартный подход к разработке холодильных машин

1. Использование технологий энергосбережения

1. Лучшее показатели цены и качества на рынке

1. Минимальные сроки изготовления нестандартных холодильных машин

1. Климатическое исполнение для всех регионов России

ОСТАВИТЬ ЗАЯВКУ

То есть в рамках ведущихся технологических процессов установки должны решать следующие задачи:

Остужать только что выловленную рыбу до требуемой температуры.Генерировать лед, пригодный для охлаждения продукции.Обеспечивать быструю заморозку с последующим хранением.Создавать нужный диапазон температуры для засоленной и консервированной рыбы.

Изготавливаются из более стойких материалов, устойчивых к коррозии, негативному воздействию соленой воды и атмосферных явлений.Отличаются более компактными габаритами и малым весом.Имеют повышенный уровень надежности, так как эксплуатируются в более суровых условиях - при постоянной вибрации и качке.