船舶中央冷却水系统的常见故障与分析--概要
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浅谈船舶制冷系统常见故障船舶制冷系统是船舶上非常重要的设备,它为船舶提供了必要的冷却和温度控制功能,确保船舶上的货物和设备能够保持在适宜的温度范围内。
船舶制冷系统也会遇到一些常见的故障问题,这些故障问题可能会影响到船舶的正常运行和货物的状态。
在本文中,我们将浅谈船舶制冷系统常见的故障,并探讨一些解决方法。
船舶制冷系统常见的故障之一是制冷剂泄漏。
制冷剂泄漏可能会导致制冷系统的性能下降,甚至完全失效。
制冷剂泄漏的原因可能是由于制冷系统中的管路和阀门出现了损坏或者老化,也有可能是由于制冷剂的充注不当或者过度使用所导致。
为了解决这个问题,船舶的维护人员需要及时进行制冷系统的检查和维护,并在发现制冷剂泄漏的情况下进行及时修复。
制冷系统的压缩机故障也是船舶常见的故障之一。
压缩机是制冷系统中非常重要的部件,它负责将蒸汽制冷剂压缩成高温高压蒸汽,并将其传送到冷凝器中进行冷却。
如果压缩机出现了故障,将会导致制冷系统无法正常运行。
压缩机故障的原因可能是由于长时间的过载运行或者缺乏润滑油所导致的部件损坏。
要解决这个问题,船舶的操作人员需要定期对制冷系统的压缩机进行检查和维护,确保其处于良好的工作状态。
船舶制冷系统在使用过程中可能会出现温度控制不稳定的问题。
温度控制不稳定可能会导致货物和设备无法保持在适宜的温度范围内,这可能会对货物和设备造成损害。
温度控制不稳定的原因可能是由于制冷系统的传感器故障、设定温度不当或者控制系统参数调节错误所导致。
为了解决这个问题,船舶的操作人员需要对制冷系统的温度控制进行细致的调节和检查,确保其能够稳定地工作。
【船机帮】某船低温冷却水系统进气故障实例船机故障心莫慌,遇事不决船机帮导读中央冷却系统是现代远洋船舶普遍采用的冷却系统,其具有系统工作可靠、维护管理工作量小、设备和管路与海水接触少从而腐蚀性小等优点。
中央冷却系统多个设备的冷却器并联运行,一旦系统中某个设备的冷却器出现问题,就有可能波及其他被冷却的设备,甚至导致整个冷却系统瘫痪。
笔者介绍低温冷却水系统的进气故障并分析原因,供同仁参考。
一、故障现象和分析某日,某船在航行中发现有水自低温膨胀水柜顶部开着的道门溢出,而且溢出是间断性的。
值班轮机员采取临时措施,放掉部分膨胀水柜内的低温冷却水,同时进行故障排查。
低温冷却水系统管路见图 1。
针对近年来在不同船舶碰到机舱低温膨胀水柜溢水的情况,分析故障原因归纳为以下 3 点:(1) 低温膨胀水柜的补水阀无法拧紧,导致低温膨胀水柜一直补水,最后因补水过多而有水溢出;(2) 与低温冷却水系统有关的冷却器的被冷却液体或冷却低温冷却水的液体( 海水) 漏入低温冷却水系统,导致低温膨胀水柜溢水;(3) 低温冷却水系统中的空气冷却器因各种原因出现气面与水面贯通的现象,导致压缩空气进入低温冷却水系统,压缩空气在低温冷却水系统压力比较低的膨胀水柜处膨胀,使得膨胀水柜水位大涨甚至溢水。
二、故障排查1、排除其他液体漏入低温冷却水系统的可能(1) 排放一部分低温冷却水,使低温膨胀水柜的水位下降至水位表的一半左右。
打开低温膨胀水柜顶部的道门,从道门处观察水柜内部,若补水管的出口在补水阀关闭的情况下没有水流出,则说明不存在漏水的现象。
(2) 排查主、副机的滑油冷却器故障。
这2类冷却器在正常工作时的滑油压力都高于另一侧的低温冷却水压力,若这2类冷却器漏油,则会在低温膨胀水柜的水面观察到滑油油花,现场未发现水面有油花,说明滑油冷却器正常。
(3) 排查中央冷却器、大气冷凝器和主机缸套水冷却器( 也称为高温水冷却器) 故障。
这3类冷却器有一个共同点——低温冷却水压力明显高于另一侧液体的压力,如果出现泄漏,根据压力差是低温冷却水漏入另一侧,低温膨胀水柜的水位下降。
前言虽然航运业的形式很多,船舶运输还是在其中占有很大的比重。
随着海运业的不断发展,各式各样的特种船舶广泛的应用。
因此,对船舶系统的研究需不断地提高和优化,为船舶动力装置的发展做出努力。
船舶的冷却系统是一个具有复杂形式的系统,合理地选择一种冷却系统对整个船舶航运的经济性,维修性是非常重要的,这与造船成本和船东的使用成本都具有很大的影响。
中央冷却系统作为船舶冷却系统的一种冷却形式在现代船舶上的运用越来越广泛,对其的研究及优化是一个重要的课题。
在我国的船舶行业中,对中央冷却系统的介绍和研究还不是很多,然而在现行的船舶中,船东特别是大公司的船东越来越倾向于中央冷却系统。
中央冷却系统对于船厂来说提高了制造成本,对于船东来说提高了设备的可靠性,降低了维修费用,因此,对中央冷却系统的进一步研究有利于船厂降低成本,提高中央冷却系统的运用深度有很大帮助。
在韩国和日本等造船强国,中央冷却系统的设计有着很详细的设计基准,他们通过众多的船舶设计人员在实际设计和使用后总结出一整套设计标准,按照这种标准,使得他们船舶的设计既符合各方面的要求,又降低了设计成本。
在我国,大部分船厂都没有中央冷却系统的设计的标准,而韩国日本等造船强国又对我们进行技术封锁,我们以前很多船舶系统的设计中,只是部分采用了中央冷却系统的原理,并没有达到完整,经常会出现各种问题,引起在实际制造中大量的返工,造成人力物力的浪费,同时在设计过程中,为了保证各种设备能正常工作,对中央冷却系统设置了大量的余量,增加了设计成本。
本文通过了对中央冷却系统的各种形式的介绍和以往的中央冷却系统所产生问题的分析,使中央冷却系统的理论系统化,完善化,以供设计人员及其他相关人员参考。
第一章船舶中央冷却系统的概述1.1 船舶冷却水系统的发展为了使柴油机和其他辅助设备受高温和摩擦作用的部件保持正常稳定的工作性能,必须对这些部件进行冷却。
冷却系统的作用就是把冷却介质送到受热部件,将其多余的热量带走。
浅谈船舶制冷系统常见故障船舶制冷系统是船舶上含有制冷设备的一种重要设备,广泛用于商船、游艇等领域。
然而,在使用过程中,船舶制冷系统也会面临着各种故障,给船舶的安全带来一定的威胁。
下面本文将为大家分析船舶制冷系统常见故障以及解决方法。
一、制冷系统压力异常如果制冷系统压力过高或过低,就会影响整个制冷系统的正常运行。
当制冷系统压力过低时,会导致制冷量减少,制冷效果不佳;而过高的压力则容易导致制冷剂泄漏、损坏管路或机器设备。
这种故障通常是由于制冷系统的泄漏或阀门关闭不严等原因导致。
解决方法一般是需要检查管路接口是否紧密、清洗和更换阀门以及添加制冷剂。
二、蒸发器不良蒸发器是船舶制冷系统的重要组成部分,一旦出现故障就会影响整个制冷系统。
蒸发器不良通常表现为管路或散热器部分的管路阻塞、管路漏水等。
其主要原因可能是蒸发系统进水、结冰或者铜管被弯曲。
解决方法一般需要清理蒸发器内部积聚的杂质,检查管路是否有坑、疤等缺陷,并及时更换。
三、压缩机故障压缩机是船舶制冷系统的主要部件,一旦出现故障,整个系统将无法正常工作。
压缩机故障通常表现为制冷效果不佳、制冷时间延长等。
其主要原因是压缩机组件出现故障,如变形、磨损或润滑不良。
解决方法通常是需要拆卸压缩机进行检修或更换故障部件。
四、冷凝器故障冷凝器也是船舶制冷系统的重要组成部分。
由于冷凝器处于大气环境下,容易受到灰尘、污垢等污染物的影响。
冷凝器故障通常表现为散热不足、制冷效果下降。
其主要原因是冷凝器附着物或污垢积聚、外部管路被弯曲或堵塞等。
解决方法通常是清洗或更换冷凝器。
五、阀门故障阀门在船舶制冷系统中起到重要的控制作用,一旦出现故障就容易导致制冷系统失去控制,造成安全事故。
阀门故障通常表现为制冷器制冷不足或完全失效。
其主要原因是阀门结构不当、老化或被损坏等。
解决方法通常是更换故障阀门或接头。
综上所述,船舶制冷系统故障种类繁多,需要仔细检查和及时维修处理。
船员应定期检查制冷设备,依据实际情况,维修设备,以确保船舶制冷系统正常、安全、可靠地运转。
船舶制冷系统常见故障及排除方法伴随着海运事业迅速发展,制冷装置在船上的使用已越来越广泛。
船舶制冷装置是伙食冷藏系统和中央空调系统的核心设备,对制冷装置的正确操作管理、正确分析判断并迅速排除故障已成为轮机管理人员的重要职责,它的工况好坏直接影响到全船人的生活质量。
制冷装置可能发生的故障有多种形式,某种故障可能由各种不同的原因导致,一定要全面掌握,仔细鉴别,不可草率处理。
现介绍几种常见故障及处理方法,供同行们参考。
1 冰塞冰塞对于船舶伙食系统来说是一个比较常见的故障,系统中的制冷剂液体节流降压后,如温度降到零度以下,当含水量较多呈游离态时,水即会迅速结冰,在流道狭窄处形成冰塞。
膨胀阀阀孔通道狭窄,又是节流降压元件,最容易发生冰塞;有时液管上滤器脏堵,或膨胀阀前后的阀件开度不足等,也可能节流而导致冰塞;冰塞有时还发生在膨胀阀后较细的管路中。
出现冰塞故障后,首先要判断冰塞部位,进而分析冰塞的原因并采取相应措施消除。
1.1 冰塞的现象和特征(1)压缩机低压端吸气压力低,由于膨胀阀后的低压管路水分的凝结而使冷剂流量减少,而造成压缩机吸气端压力下降;(2)压缩机启停频繁,被调节对象的温度却降不下来;(3)压缩机驱动马达电流值小于正常值。
1.2 准确地判断发生冰塞部位的方法(1)关闭膨胀阀前的截止阀;(2)清除该阀后可能冰塞的管路、阀件外面的霜层;(3)突然开启上述的截止阀,冰塞处流道狭窄,起节流降压作用,其后面管路必然结霜,据此可确定冰塞部位。
1.3 消除冰塞的主要措施消除制冷系统低压部分冰塞现象的关键在于除去冷剂中的水分和机械杂质,主要措施有:(1)关闭贮液器的出口阀,强制停压缩机,然后用热水反复冲刷冰塞部位融冰,更换过滤干燥剂,借助压缩机的抽吸作用将杂质和水分从节流阀阀口处去除;(2)拆下冰塞元件用纯酒精清洗,再用压缩空气吹干后装复;(3)从液管充入一定数量的“解冻剂”随制冷剂在系统中循环,待冰塞消除后,再将干燥剂接入系统,利用干燥剂将“解冻剂”和水一起吸收;(4)当系统中含有较多水分时,上述方法都不起作用,只能用干燥气体吹除水分,但由于一般船上没有便于使用的干燥气体(如N2气体),所以我们可以利用制冷装置本身来对蒸发管路加热和抽空,因为水温在30℃左右时,只要是系统内真空度达720mmHg以上,水分便会蒸发而被抽空。
船舶冷库故障诊断及排除船舶冷库是船舶上用来储存食品和饮料的重要设备,它的正常运行直接关系到船员的生活和健康。
在长时间的航行中,船舶冷库也会遇到各种故障,需要及时进行诊断和排除,以保证其正常运行。
本文将围绕船舶冷库的故障诊断及排除进行详细介绍。
一、常见的船舶冷库故障1. 制冷系统漏氟:制冷系统漏氟是船舶冷库常见的故障之一,可能导致冷库温度无法维持在设定值,影响食品和饮料的储存质量。
2. 制冷剂不足:由于长时间使用或者制冷系统密封性不好,导致制冷剂泄露或者减少,造成冷库制冷效果不佳。
3. 制冷系统压力过高或者过低:制冷系统的操作压力过高或者过低会导致制冷效果不佳,甚至影响设备的正常运行。
4. 冷凝器和蒸发器故障:冷凝器和蒸发器是制冷系统的核心部件,如果发生故障会直接影响到制冷效果。
5. 控制系统故障:控制系统是冷库的大脑,如果出现故障会导致冷库无法正常运行。
二、船舶冷库故障诊断1. 制冷系统漏氟的诊断:通过观察冷库的制冷效果和制冷系统的运行状态,结合检查制冷管路和连接件,以及使用专业的漏氟检测仪器,可以准确地判断制冷系统是否出现漏氟故障。
2. 制冷剂不足的诊断:通过检查制冷系统的操作压力和制冷剂的充注量,可以判断是否出现制冷剂不足的故障。
3. 制冷系统压力过高或者过低的诊断:通过检查冷库的制冷效果和制冷系统的运行状态,结合检查制冷系统的操作压力,可以判断制冷系统的压力是否过高或者过低。
4. 冷凝器和蒸发器故障的诊断:通过观察冷库的制冷效果和制冷系统的运行状态,结合检查冷凝器和蒸发器的运行状况,可以判断冷凝器和蒸发器是否出现故障。
5. 控制系统故障的诊断:通过检查控制系统的运行状态和故障代码,并且使用专业的故障诊断仪器,可以准确地判断控制系统是否出现故障。
四、注意事项在进行船舶冷库故障诊断和排除时,需要特别注意安全事项。
首先要切断冷库的电源,并且进行有效的标识和隔离,以防止意外事故的发生。
其次需要使用专业的工具和仪器进行故障诊断和排除,确保操作的准确性和安全性。
浅谈船舶制冷系统常见故障船舶制冷系统是船舶重要的设备之一,它能够为船上的货物、设备和人员提供必要的制冷服务,确保船舶正常运行。
由于长时间的使用以及海上环境的特殊性,船舶制冷系统常常出现各种故障。
本文将对船舶制冷系统常见的故障进行分析,并提出相应的解决方法。
船舶制冷系统常见的故障之一是制冷剂泄漏。
制冷剂泄漏会导致系统制冷性能下降,甚至完全失效,严重影响船舶货物的存储和运输。
制冷剂泄漏的原因可能是系统管道连接不严密、制冷剂充注不当、制冷剂管道受损等。
一旦发现制冷剂泄漏,需立即停止使用制冷系统,并及时进行维修和补充制冷剂。
在日常使用中,要定期检查系统管道的连接情况、制冷剂的充注量及管道的损坏情况,确保系统的正常运行。
船舶制冷系统还常出现的故障是蒸发器结霜。
蒸发器结霜会导致系统制冷效果变差,甚至无法正常工作。
蒸发器结霜的原因可能是蒸发器表面温度过低、空气湿度过大、蒸发器通风不良等。
对于这种故障,需要及时清理蒸发器表面的霜和冰,同时要检查系统的通风情况,确保蒸发器的正常工作状态。
船舶在停靠时需定期对蒸发器进行检查和清理,预防蒸发器结霜问题的发生。
船舶制冷系统还可能出现的故障是压缩机故障。
压缩机是船舶制冷系统的核心部件,一旦发生故障会导致系统无法正常工作。
压缩机故障的原因可能是压缩机内部部件磨损、润滑油不足、电气部件故障等。
对于这种情况,需要及时进行压缩机的检修和更换故障部件,同时要做好压缩机的日常保养和维护工作,确保压缩机的正常运行。
船舶制冷系统还可能出现的故障是控制系统故障。
控制系统是船舶制冷系统的智能部分,一旦出现故障会导致系统无法正常控制和运行。
控制系统故障的原因可能是控制元件损坏、电气连接不良、控制程序错误等。
对于这种情况,需要及时检查控制系统的各个部件,修复损坏的控制元件,重新连接电气线路,更新或修复控制程序,确保控制系统的正常运行。
船舶制冷系统在日常运行中常常出现各种故障,但只要及时发现并采取相应的措施,就能够有效解决问题,确保制冷系统的正常运行。
船舶冷库故障诊断及排除王军发布时间:2021-09-30T08:10:56.796Z 来源:《建筑学研究前沿》2021年13期作者:王军[导读] 在冬季,水温会因为外界温度影响普遍较低。
在制冷机的温度到达制定值后,压缩机将自然而然到达关闭状态,但制冷系统在排气压力和排气温度等参数方面,还存在设定值的偏差。
中国卫星海上测控部江苏江阴 214400摘要:远洋船舶由于航程远,船用冷库系统作为维持船舶生存条件之一,就显得尤为重要,现将冷库常见故障诊断及排除进行探讨。
关键词:船舶制冷系统;故障诊断;排除1压缩机吸气带液、制冷量低的问题在冬季,水温会因为外界温度影响普遍较低。
在制冷机的温度到达制定值后,压缩机将自然而然到达关闭状态,但制冷系统在排气压力和排气温度等参数方面,还存在设定值的偏差。
机组人员如果没有发现这些偏差,没及时对参数设定进行更改,调整供水量,就会造成吸气和带液体的故障发生,使工作中的压缩机带液和吸气现象更严重,直接对压缩机造成损坏,令整个制冷系统瘫痪。
目前我们在机器最开始启动时,还是运用人工调节的方法,去调节水流量,可一旦冷凝负荷变化很大,系统就不能自动化了。
为了确保制冷系统,可以在不一样的冷凝负荷和冷却水温度的条件下安全工作,可用以下方案来改进设计:截止阀用电动三通调节阀代替,通过PLC来实现电动三通调节阀的开度,每当发生标准值和排期压力的偏差,PLC将会马上检测到,给出指令,实现开度的调节,以确保整个制冷系统的稳定运行。
2振动噪声大,分析及解决方法在船舶制冷系统运行期间,会产生很大的振动噪音。
噪音通过船体为介质传播,直接影响船员们的正常工作和生活。
长期下去会对他们心理和身体健康,产生的严重影响。
所以,一些改进和优化措施必须要运用起来,将振动水平和噪音降低,确保船员们有一个良好的工作环境。
制冷系统运行期间,噪音的产生有两个原因:第一,虽然压缩机安装过程中,配备了橡胶减震器,但由于机组和船体之间是刚性连接,所以仍然难以避免噪声;第二,往复式压缩机作用于制冷系统和振动源,它在工作过程中振动水平就不算低,在机械冲击和气流的作用下,进气阀和排气阀又会产生很大的噪音。
浅谈船舶制冷系统常见故障船舶制冷系统是船舶上不可或缺的一个重要系统,它能够保证船舶货物和设备的储存和运输过程中的温度恒定,使得货物和设备不会因为高温或低温而损坏。
船舶制冷系统在长时间的使用中,常常会出现一些故障,这些故障如果不能及时发现和解决,就会给船舶的运输和货物保鲜带来很大的危害。
下面我们就来浅谈一下船舶制冷系统常见的故障及解决方法。
一、制冷系统漏气船舶制冷系统中,漏气是一个比较常见的问题。
造成漏气的原因可能是管道的接头处老化,密封不好,或者是制冷剂在运输和使用中受到了损伤。
一旦发现漏气的问题,首先要立即停止使用制冷系统,避免因为漏气而造成更多的损坏。
然后需要对漏气部位进行仔细的检查,寻找漏气的原因,然后更换或者修理漏气的部位,并重新充注制冷剂。
在更换或者修理漏气部位的过程中,一定要确保操作人员的安全,避免因为漏气而造成人身和财产的损失。
二、制冷系统管道堵塞船舶制冷系统中,管道堵塞也是一个常见的故障。
管道堵塞的原因可能是制冷系统长时间不清洗和维护,导致管道内部积累了大量的脏物和杂质,影响了制冷剂的正常循环。
一旦发现管道堵塞的问题,应该尽快停止使用制冷系统,然后对管道进行清洗和维护。
在清洗和维护管道的过程中,一定要选择合适的清洗剂和工具,避免因为清洗不当而造成管道的二次污染。
在清洗和维护完毕后,需要对制冷系统进行检测和试运行,确保管道的通畅和运行的正常。
三、制冷系统压缩机故障船舶制冷系统中,压缩机是一个至关重要的部件,它的正常运行和性能直接关系到整个制冷系统的运行效果。
压缩机故障的原因可能是长时间的使用和磨损,也可能是制冷系统的负荷过大,导致压缩机超负荷运行。
一旦发现压缩机故障,应该立即停止使用制冷系统,然后对压缩机进行仔细的检查和维修。
在维修压缩机的过程中,需要确保操作人员的安全,避免因为维修不当而造成人身和财产的损失。
维修完毕后,需要对压缩机进行试运行和性能测试,确保其运行的正常和稳定。
四、制冷系统温度控制失效船舶制冷系统中,温度控制是一个至关重要的环节,它能够确保船舶货物和设备的温度恒定,避免因为温度过高或者过低而造成损坏。
前言虽然航运业的形式很多,船舶运输还是在其中占有很大的比重。
随着海运业的不断发展,各式各样的特种船舶广泛的应用。
因此,对船舶系统的研究需不断地提高和优化,为船舶动力装置的发展做出努力。
船舶的冷却系统是一个具有复杂形式的系统,合理地选择一种冷却系统对整个船舶航运的经济性,维修性是非常重要的,这与造船成本和船东的使用成本都具有很大的影响。
中央冷却系统作为船舶冷却系统的一种冷却形式在现代船舶上的运用越来越广泛,对其的研究及优化是一个重要的课题。
在我国的船舶行业中,对中央冷却系统的介绍和研究还不是很多,然而在现行的船舶中,船东特别是大公司的船东越来越倾向于中央冷却系统。
中央冷却系统对于船厂来说提高了制造成本,对于船东来说提高了设备的可靠性,降低了维修费用,因此,对中央冷却系统的进一步研究有利于船厂降低成本,提高中央冷却系统的运用深度有很大帮助。
在韩国和日本等造船强国,中央冷却系统的设计有着很详细的设计基准,他们通过众多的船舶设计人员在实际设计和使用后总结出一整套设计标准,按照这种标准,使得他们船舶的设计既符合各方面的要求,又降低了设计成本。
在我国,大部分船厂都没有中央冷却系统的设计的标准,而韩国日本等造船强国又对我们进行技术封锁,我们以前很多船舶系统的设计中,只是部分采用了中央冷却系统的原理,并没有达到完整,经常会出现各种问题,引起在实际制造中大量的返工,造成人力物力的浪费,同时在设计过程中,为了保证各种设备能正常工作,对中央冷却系统设置了大量的余量,增加了设计成本。
本文通过了对中央冷却系统的各种形式的介绍和以往的中央冷却系统所产生问题的分析,使中央冷却系统的理论系统化,完善化,以供设计人员及其他相关人员参考。
第一章船舶中央冷却系统的概述1.1 船舶冷却水系统的发展为了使柴油机和其他辅助设备受高温和摩擦作用的部件保持正常稳定的工作性能,必须对这些部件进行冷却。
冷却系统的作用就是把冷却介质送到受热部件,将其多余的热量带走。
船舶冷却系统作为船舶动力系统的重要组成部分之一,随着材料、工艺以及控制技术的突飞猛进,发展过程大致经过以下三个阶段:1)开式冷却系统,利用舷外海水直接冷却主机与辅机设备。
由海水泵将舷外水吸入系统管路中,通过空气冷却器、主机缸套和滑油冷却器等设备换热后,经出海阀排出舷外。
开式冷却系统是船上应用最早的冷却方式,其优点有冷却水来源丰富、需要安装的设备和管路少、维护管理方便。
缺点是冷却介质使用舷外水,由于水质较差和水温变化较大,容易导致设备冷却水腔积垢堵塞,使受热零部件得不到充分冷却而产生过大的热应力。
开式冷却系统主要应用于小型船舶柴油机的冷却。
2)半封闭式冷却系统,特点是使用淡水冷却柴油机高温部件,在冷却器中高温淡水被舷外水冷却后循环使用,把主机燃烧室零部件的热量带走。
其它低温设备仍使用海水冷却。
半封闭式冷却系统的优点是主机使用淡水作为冷却介质,减弱了对被冷却的零部件的腐蚀性,有利于保护被冷却部件。
由于水质较好,通常可以将主机进口水温与出口水温分别提高到 60℃~75℃与 70℃~85℃。
这将有效降低主机燃烧室零件的热应力,提高热效率。
缺点是半封闭式冷却系统包括淡水冷却系统和海水冷却系统,使整个冷却系统变得复杂,增加了维护管理工作。
而且,由于其它设备仍由海水直接冷却,还是存在着管路与辅助设备的腐蚀、结垢等问题。
3)中央冷却系统,由海水系统、低温淡水回路系统和高温淡水回路系统组成。
工作原理是利用海水泵输送舷外水进入中央冷却器来冷却低温淡水回路,由低温淡水冷却设备低温部件(包括辅柴油机、空调、冷藏装置、空压机、大气冷凝器等)以及高温淡水回路,高温淡水用来冷却主机汽缸套与汽缸盖等部件。
高温淡水与低温淡水的冷却都是一个循环流动的过程,为闭式冷却。
海水系统用于冷却中央冷却器,由海水泵、阀件、过滤设备和长度有限的管路构成,为开式冷却。
在中央冷却系统中,舷外海水只在中央冷却器中进行热交换而不接触其它热交换器、辅机发电机以及主柴油机的冷却部件,尽量缩短并简化船舶海水冷却管系,有效地防止了由海水腐蚀引起的冷却器以及管路漏泄故障的发生,提高了设备的使用寿命和系统的安全可靠性。
所以,现代大型船舶柴油机动力装置的冷却普遍采用中央冷却系统1.2 中央冷却水系统的基本型式目前,受到最广泛应用的船舶中央冷却系统有以下三种基本的形式:1)独立式中央冷却系统独立式中央冷却系统简图如图 1.1 所示。
冷却辅机设备的低温淡水和冷却主机气缸套的高温淡水分为两个回路并均由海水冷却。
低温淡水在中央冷却器中和海水进行热交换,高温淡水在缸套水冷却器中和海水进行热交换。
因此,这种方案需要装备至少两台使用海水冷却的冷却器图1.1独立式中央冷却系统2)混流式中央冷却系统混流式中央冷却系统简图如图 1.2 所示。
高温淡水回路不再是独立系统,混流式系统取消了缸套水冷却器而采用三通阀根据高温淡水的温度要求控制低温淡水与高温淡水混合的流量。
高低温淡水需带走的热量全部在中央冷却器中与海水交换。
由于少了一个缸套水冷却器,采用高低温水混合对进出主柴油机与中央冷却器的水温控制的准确性难以保证图1.2混流式中央冷却系统3)标准中央冷却系统标准中央冷却系统如图 1.3 所示。
低温淡水在中央冷却器中与海水进行热交换。
高温淡水在缸套水冷却器中由低温淡水冷却。
因此,仅有中央冷却器使用海水冷却。
该系统相比混流式系统增加了一台冷却器,但可以提高冷却水温控制精度与系统的可靠性。
本文研究的某 57000 t 散货船即采用这种形式的中央冷却系统1.3 中央冷却水系统的基本组成如前文所述,船舶中央冷却系统主要由三大部分组成:海水系统、低温淡水系统和高温淡水系统。
下面分别介绍这几个系统1.3.1 海水冷却系统海水系统构成比较简单,主要设备有海水泵、过滤设备和中央冷却器。
海水从高位或低位海底门进入海水管路,通过两台主海水泵作用输送至中央冷却器海水侧入口,在中央冷却器内与低温淡水热量交换后从冷却器海水侧排出。
为避免冷却海水温度过低,在海水入口温度调节阀的作用下部分被加热的海水返回到海水泵入口与舷外海水混合,其余部分由海水管路排放至舷外。
图1.3标准中央冷却系统1.3.2 低温淡水冷却系统低温淡水回路中主要设备有低温淡水冷却器、主机空冷器、主机滑油冷却器、主机缸套水冷却器、辅机柴油机、中间轴承、主空压机、集控室空调器、厨房空调器、空调压缩机冷凝器、冷藏压缩机冷凝器、大气冷凝器、低温膨胀水箱等。
低温淡水在经过淡水管路系统支路上各换热设备对滑油、空气、缸套冷却水等冷却后,在干路上汇合,由中低温淡水泵将冷却水输送至中央冷却器淡水侧入口,在中央冷却器中与海水进行热交换降低冷却水温度。
为达到设定的换热设备进口温度,经三通调节阀作用分流一部分低温淡水不经过中央冷却器,另一部分低温淡水从中央冷却器淡水侧排出后再与未经冷却的低温淡水混合。
冷却水经换热设备吸热后回到中央冷却器进行冷却进入下一轮循环。
1.3.3 高温淡水冷却系统高温淡水回路的主要功能是冷却主机燃烧室部件,防止燃烧室部件过热或过冷,以保正主机机械处于正常稳定的工作状态。
高温淡水系统主要换热设备有主机缸套、高温淡水三通阀和造水机。
在主机出口温度调节阀的作用下,冷却水经过主机出来的温度保持在 80℃。
然后经过除气箱与膨胀水柜来补充泄漏的水、除去系统中的空海水以制取淡水。
高温淡水在缸套水冷却器中由低温淡水冷却后,再次进入主机冷气,然后一部分高温水通过造水机。
造水机主要是利用主机缸套冷却水的热能汽化冷却主机燃烧室部件,进而循环利用。
1.4中央冷却系统性能分析1.4.1 中央冷却系统的优缺点分析与传统冷却系统相比较,中央冷却系统有效地解决用海水作为冷却介质引起的腐蚀结垢和堵塞问题。
中央冷却系统的主要优点有以下几方面。
首先,中央冷却系统大大缩短了海水管路,由海水腐蚀引起的维修工作仅限于中央冷却系统中的海水系统,使维修工作量及费用减至最低限度。
其次,淡水循环系统能够多年保持清洁, 只需进行例行的维护保养工作,可长期无需清理;最后,营运可靠性提高,主辅机不存在冷车启动的问题, 气缸冷却水温度易于通过自动控制保持稳定。
但是,中央冷却系统同样存在着缺点。
从热传递的角度来看,中央冷却系统为两次传递的冷却系统,热量传递过程的不可逆损失增加了。
从硬件的角度来看, 中央冷却系统增加了中央冷却器、淡水泵组与淡水进出口管系等附加设备。
中央冷却器采用了耐腐蚀但价格昂贵的钛合金板,这导致了中央冷却系统初始投资要比普通开式循环冷却系统高出许多。
系统对高、低温淡水回路温度的控制采用了大量控制设备,管路布置结构复杂。
因此,对维修技术的要求提高。
为克服附加管路与冷却器的阻力损失,其泵送能源的产生的运营成本也增加了。
在燃料成本快速增长的环境下,中央冷却系统存在的这些问题引起了造船界的重视。
为了解决中央冷却系统产生的系统费用较高的问题,提高船舶建造运营的经济性。
对中央冷却系统的优化主要可采取两方面的措施:中央冷却系统设计优化节能和运行优化节能。
前者主要通过设计选择最佳冷却淡水温度、流速、压力、流量以及冷却器的功率来实现;后者主要通过充分利用海水冷却能力,利用合适的控制理论优化海水流量来达到节省泵送能耗的目的。
1.4.2 中央冷却系统投资运营成本优化分析为了保证船舶全球航行的需要,中央冷却系统的设计工况为船舶在热带 32ºC水域全速航行。
但实际情况是,一方面船舶大部分时间是在低于 32ºC 的海域中航行,另一方面船舶又大多处于主机常用功率点下的经济航速。
因此,主海水泵长期在超出实际需要的功率下运行。
目前,典型船舶的中央冷却系统年总成本大致为:投资费用占20%-25%,泵能耗费用占 65%-70%,维护费用约占 10%。
因此,进行系统优化时应首先考虑减少占成本比重最大的泵送能源费用。
泵送能源费用由高温淡水泵、低温淡水泵和海水泵三部分组成,它们的费用比例依次为 20%-25%,30%-45%,35%-45%。
中央冷却系统的投资费用中以钛合金制成的板式换热器采购费用占的比例最大,在进行系统设计时也应考虑根据冷却器压力降与系统热负荷合理选择中央冷却器的尺寸。
高温淡水循环泵为主机缸套与造水机提供冷却水,流量较为稳定,该泵的能耗节省空间较小。
低温淡水回路的运行费用的减少可通过设计管内经济流速来实现,因为回路中的冷却介质为淡水,流速增加不会造成管路腐蚀,流速减小也不会产生堵塞。
海水管路运行费用的减少主要依靠优化系统运行时的海水流量。
当船舶的运行工况变化时,所需的冷却海水量随之变化。
具体来说,工况的变化一般是指主机负荷、环境温度或海水温度的变化。
为了达到节能的目标,应根据相关参数的变化,对冷却海水进行变流量控制。
1.5 本章小结本章首先简述了船舶冷却水系统发展的三个阶段,即开式冷却系统、半封闭式冷却系统和中央冷却系统。