船用柴油机空冷器高效运行探析

船用柴油机空冷器高效运行探析

崔辰阳

(中国卫星海上测控部,江苏江阴 214431)

摘要：本文以船用柴油机增压系统中空冷器运行方面为研究方向，如何使柴油机得到更好的燃烧工况。尤其对于现代柴油机，因增压度及其热工参数都相当高，就要求管理者对增压系统给予高度重视。但在实际工作中增压系统中空冷器方面运行管理比较忽视，对系统缺乏理性上的认识，故障排除时由于缺少理论指导导致工作走了不少弯路。这也是笔者写此文章的目的，希望对轮机工作者有所助益。

关键词：增压  空冷器  管理

        在大型二冲程柴油机上，增压器与扫气箱之间设置了空气冷却器，对于增压器压气机来的高温空气进行冷却，以降低扫气空气温度，增大空气密度，从而使气缸获得更多的新鲜空气，提高柴油机燃烧效率。对于柴油机空冷器的管理是柴油机运行管理的一项重要内容，对现代增压度高的强化柴油机更是如此。其日常管理工作主要有以下几个方面。

        1 空冷器中空气的管理。

        1.1 空气冷却效果与燃烧做功的关系

        表面太脏的空冷器对柴油机的工况有很大影响，严重时会因扫气不良使柴油机燃烧恶化，导致转速和功率下降排气冒黑烟，有时还会因压气机背压过高流量下降过多而诱发增压器喘振。一些柴油机资料表明，柴油机的压缩压力和燃烧压力取决于扫气压力。扫气压力每升高或降低 0.1bar，压缩压力和燃烧压力升高或降低 0.3 bar，而燃烧压力每变化±1bar，柴油机油耗也将变化±0.2g/kw.h。由此可见，及时清洗空冷器气面，保持气面干净，减少其压力损失，对柴油机燃烧做功是很有利的。

        1.2气面清洁的必要性。

        空冷器的气面应保持清洁，目的是为了减少阻力损失,提高扫气压力和增加对空气的冷却效率。空冷器的允许压降各种机型也规定有控制值，如 RLB 和 RTA 型主机规定控制在350 毫米水柱以下。空冷器压降值可以从连接其进出口的 U型压差计看出来，如果其压差值超过或接近允许值，就必须对空冷器气面进行清洗。

        现代柴油机空冷器气面一般都设有专门的清洗设施，即可在航行时清洗，也可在停车时清洗。清洗气腔时可先用清洗剂水溶液循环清洗，再用淡水冲洗干净气面。停车清洗时，最后可用压缩空气吹净。空冷器冲洗过后 U型管压力差有明显下降，扫气压力提高，排气温度随之下降。

        2 空冷器中冷却水的管理

        2.1 冷却管群的脏堵

        空冷器管群水面必须保持足够的冷却效率，使扫气空气温度不会因为得不到良好的冷却而温度过高。空冷器管群水管的污染大多由于，一是因为泥沙沉积过多导致流量变小，二是因为海水泵吸入脏污使群管水流入口堵塞，一旦污染严重其冷却效果将明显下降。空冷器冷却水的进口温度和扫气空气出口温度之间的差值，可以作为辨别空冷器冷却效率的一个近似参考值。如果此温差较大，而空冷器冷却水进出口阀均已开的很大扫气温度仍然降不下来，说明空冷器的管群已经脏堵，此时应该拆洗空冷器的水管以清除脏堵。

        2. 2 冷却水对扫气温度的影响。

        扫气温度是柴油机的一个重要热工参数，各种机型对扫气温度的最高值也有所规定，轮机工作者不可忽视。一般扫气温度偏低一些较好，以空气中的水分不被冷凝析出为佳。扫气温度过高将使空气密度和扫气压力降低，减少进入气缸的空气量，使柴油机燃烧恶化排温升高。根据资料显示，扫气温度变化±10℃，扫气压力将变化±0.08 bar，扫气温度每升高 3℃，爆压降低 1KG/cm²。而扫气温度升高 1℃，排气温度升高 2-3℃，所以运行中要注意对此参数的合理控制。某轮因冷却水量减少或管群严重脏堵，造成扫气温度太高,增压器出现喘振。这是由于此时柴油机燃烧恶化转速下降，而增压器的转速相应下降量没有柴油机转速的下降量大，柴油机和增压器不匹配所致。

        2. 3 冷却水的流量管理。

        运行中还应注意，空冷器中的冷却水必须保持正常的全流动状态，其最佳状态是冷却水流经空冷器时能保持不变速率，避免空冷器的管群出现穴蚀而泄漏。因此冷却水流量最好用出口阀来控制，而不是进口阀控制。将进口阀开大而通过出口阀的开度大小来控制单位时间内流经空冷器内的水流量，才能使冷却水始终充满空冷器的水空间，保持冷却水的全流动状态。与之相反操作，进口阀处将起到节流作用产生压力降。尤其在冬天进口阀开度小的状态下，将导致空冷器的冷却水出现气泡，随后因流动空间的变化，流速减慢压力回升，气泡破裂而产生穴蚀损坏管群，有的船舶就因管理不当导致缩短了空冷器的,使用寿命。

        另外不论何种型号的冷却器都需设置放气阀，此阀和泄放管应保持畅通，运行中应定期放气。尤其是室外温度冷热交替较大时，因为空冷器本空间不允许有大量的空气积聚，从而影响冷却效果。

        3 空冷器的破漏

        3.1 空冷器破损的危害

        运行管理中会遇到空冷器管群漏水情况。如空冷器漏水，海水将随空气进入扫气箱，腐蚀柴油机缸套、活塞组件甚至漏入到曲轴箱。某轮曾因空冷器漏水未及时排除，导致进气总管积水燃烧不充分使燃烧恶化，低速运行时增压器发生喘振。当发现空冷器漏水时应及时检修，而检修的困难在于如何在众多铜管中找出泄漏处，只要找到漏管用工具将漏管两头堵住即可。

        3.2 空冷器检漏方法大致有以下几种。

        1、堵塞法；此法一般用于竖置式空冷器。用木塞将冷却管下端堵住，再将管子灌满淡水，如果管内的水迅速漏掉，说明该管破漏。

        2、压力检测法；自制—专用工具，两端各有闷盖，中间联一钻有水眼能穿过空冷器水管的拉杆。一端端盖外边接—水阀和一个小压力表，检测时将工具插过冷却水管，上紧两端闷盖，通入淡水后关闭水阀观察压力表，如压力表读数有所下降说明该管破漏。

        3、真空吸入法；此方法用于辅助鼓风机直接从增压器进气口吸气的机型。操作时可用多层帆布将压气机吸口盖住,将扫气箱泄放考克打开，启动辅助鼓风机，此时因压气机气口被罩住，这样就在空冷器空间形成一定的真空度，用蚊香或蜡烛、绒线置于各管口，如有被吸入说明此管破漏。

        总之，空冷器是柴油机增压系统的重要组成部分，工况的好坏影响柴油机的运行状态。只要我们在日常使用和维护中经常关注从思想上重视，就能够避免和减少增压系统故障的发生。

参考文献。

[1]陈爱平.主推进动力装置，2012

[2]马智宏、黄少竹.船舶机电应用技术，2004

[3]黄连忠,船舶管理.2008