某轮冬季柴油机冷却水内循环系统改造
作者:jnscsh 时间:2021-07-06 09:00:29 浏览次数:次
摘 要:某轮是我公司沿海供油船舶,肩负着为浅水区施工作业船舶供油的任务,但是由于冬季海水结冰,海水冷却水进口冰堵的问题,造成船舶柴油机高温停车,给公司冬季供油作业带来安全隐患和经济损失,我们将船舶的一个干隔舱,改造为一个封闭的循环冷却水舱,解决了冰堵问题带来的营运矛盾。
关键字:柴油机 冷却水 内循环系统 冬季结冰
我公司某轮是1997年由浅水驳船改造成的沿海供油船舶。该船为浅吃水平底,满载吃水仅为2.6m,作业区域在天津港和曹妃甸等港口。但由于冬季曹妃甸作业区域碎冰凌较多且厚,堵塞了该船海水冷却进口的滤网(海水冷却水进口在船底部),使主机冷却系统不能正常工作,造成船舶工作区域受到了限制,给公司正常安排营运带来的困难,也存在着很大的安全隐患。
该船的主机为两台6135型柴油机,发电机为两台4135型柴油机。当机器全部启动运转时,冷却水从海底进口通过滤器,由水泵泵入机器冷系统冷却后排出船舶,完成整个循环过程。在夏季运转过程中,海水冷却循环用水系统一切正常,但是到了冬季冰凌期,船底海水进水口滤器很容易被冰凌堵塞,海水冷却循环系统受阻,造成机器高温停车。这时船员经常采取的措施是关闭海底阀,清洁海底滤器,但是由于海上浮冰较多,刚刚清理的海底滤器很快就会被冰凌再次堵塞,再次造成机器高温停车。这样的问题对于在航船舶而言是一个很大的安全隐患。
针对船舶的实际情况,我们通过调研分析,决定对该船的柴油机海水冷却水系统进行改造。
改造的方案是利用现有船舶舵机舱内的一个干隔舱,制作成一个封闭的循环冷却水舱,通过船底板使冷却水舱的冷却水与船外的海水进行热交换,并将冷却水舱与柴油机冷却水泵的进口相连,柴油机冷却水的出水与冷却水水舱相通,这样组成一个封闭的冷却水循环系统。通过这种方法来解决冬季柴油机冷却水进口冰堵,造成柴油机高温停车的问题。当然,以上只是一个可行的理论方案,具体的实施还需要经过计算,才能确定方案的可行性。
该船舶有四台柴油机,其总功率为389.2kW,每小时需要的海水循环量为34m3,海水冷却后冷却温升约20℃,海淡水热交换器的热交换面积约为6.8m2,通过冷却器单位面积的热负荷值计算公式:
Qmax·C·Δt/ S·K
Qmax—— 冷却水单位时间循环量;
C—— 比热值Kcal/kg.℃;
Δt——热交换器进出口温度差;
S——— 热交换器交换面积;
K—— 热交换修正系数;
改造前:
Qmax·C·Δt/ S·KCU
=36000kg×4.2Kcal×(46℃-26℃)×0.7/6.8m2
=311294
根据以上计算公式数据推算,新作水舱与海水热交换面积不能小于13m2,即冷却水与海水接触的最小面积。
根据船舶现有条件,利用舵机舱以下的干隔舱空间,制作冷却水舱。通过计算其热交换面积(30.1m2),新作冷却水舱的热负荷低于改造前热负荷的2.38倍,完全满足改造的要求。其热负荷计算如下:
Qmax·C·Δt/ S·KFe
=36000kg×4.2Kcal×(46℃-26℃)×1.3/30.1m2
=130604
通过计算证明此方案可行。新作冷却水舱的内部面积与位置示意情况:(见下图)
我们考虑到此方案在操作过程中,需要将海水泵的进口阀和海水舷外排出阀关闭,内循环舱的进出口阀全开,为避免误操作的发生,我们特别设计安装了一个水位计和一个水位传感报警器,来避免海水舷外排出阀未关闭而使冷却水循环舱内的海水泵出船舶,造成船舶柴油机高温停车带来的安全隐患,最大限度的保证了船舶营运安全。
通过实践的证明,此次改造是十分成功和有效的。此项改造的完成将改变该轮冬季冰凌区域供油受限的状况,也为其他有着相同问题的船舶进行改造提供参考。
参考文献:
[1]沈维道,童钧耕.工程热力学[J].
[2]姚寿广.社船舶辅机[J].
[3]朱建元.船舶柴油机[J].
[4]闻邦椿.机械设计手册[J].
[5]常新中.机械基础[J].
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