柴油机气缸冷却水温度控制系统

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1、第四章柴油机冷却水温度控制系统概述柴油机装置中的冷却循环，是指在系统中的介质从柴油机或装置中吸收了热量而提高温度后，再经冷却器放出热量使温度降低，然后回到柴油机或装置中去。在中、小型柴油机装置中，只有缸套冷却水和滑油系统的温度需要调节。而大功率柴油机装置管路系统复杂，需要进行温度控制的参数，除缸套冷却水和滑油系统外，尚有活塞冷却系统，增压空气冷却器的冷却水系统、喷油嘴冷却系统，以及冷却淡水及滑油的舷外水冷却系统等。柴油机运行时，气缸套和缸盖必须用淡水来冷却。总是希望把冷却水温度维持在设备说明书所规定的数值上，这对柴油机安全、可靠和经济地运行十分重要。如果冷

2、却水出口温度过高，则缸套内温度就高，油膜容易蒸发，加剧缸套的磨损；使缸套和缸体所形成的冷却水腔接合处的橡胶密封圈损坏；还会使燃烧时的过量空气系数减少，略微降低指示功率和效率。如果冷却水出口温度过低，又会使散热损失增加；特别是缸套内外温差太大，会导致热应力增大，时间一长容易出现裂纹；当使用含硫的燃油时，由于缸壁温度较低，燃气中的二氧化硫、三氧化硫可能会形成亚硫酸、硫酸，使缸套等受到腐蚀。冷却水温度的控制方法通常是采用三通调节阀把气缸冷却淡水分成两部分：一部分通过淡水冷却器，用海水冷却淡水使其温度降低；另一部分不通过淡水冷却器，与经过冷却的淡水混合，然后进入柴

3、油机气缸的冷却空间。若冷却水温度高于给定值，则开大主阀，增加通过淡水冷却器的淡水量；关小旁通阀，减少不经冷却器旁通的水量，使冷却水温度降回到给定值。若冷却水温度低于给定值，则关小主阀，开大旁通阀，减少经冷却器的水量，使冷却水温度回升到给定值。控制这两部分水量比例大小的部件是三通调节阀，也是该控制系统的执行机构。冷却水温度自动控制系统根据测温元件的位置不同有两种控制方案：一种方案是把测温元件装在柴油机冷却水进口管路上，测温元件的输出信号与冷却水进口温度成比例地变化。测温元件的输出信号送入调节器，调节器把冷却水温度的给定值和测量值相比较得到偏差值，然后按照某种

4、作用规律输出控制信号到执行机构，从而改变三通调节阀的开度，把冷却水的进口温度控制在给定值或给定值附近。但冷却水的出口温度会随柴油机的负荷而变化。在超负荷运行的情况下，会产生冷却水出口温度过高的现象。另一种方案是把测温元件装在柴油机冷却水出口管路上，这时可把冷却水出口温度控制在给定值或给定值附近。但是，进口温度会随柴油机负荷而变化，特别是当柴油机负荷突然增大时，冷却水的进口温度会明显降低。第一节直接作用式冷却水温度控制系统直接作用式温度调节器的类型很多，结构各不相同，但它们的基本工作原理是一样的。它们都不需外加能源，而是根据测温元件内所充注的工作介质的压力或

5、体积随温度成比例变化的原理而工作的。这一压力或体积的变化直接动作三通调节阀，改变经冷却器的淡水流量和旁通的淡水流量，从而控制冷却水的温度。直接作用式控制系统把测量单元、调节器和执行机构都组装在一起，成为不可分割的整体。直接作用式温度调节器结构简单，只能实现比例控制，PB不能调整，最大动态偏差emax、静态偏差ε较大，控制精度很低，误差较大。泵气缸柴油机膨胀水柜海水冷却器淡水12534图4-1-1WDT-52型温度调节器1-主阀；2-阀杆；3-旁通阀；4-波纹管；5-手操机构一、WDT-52图4-1所示的是通常用在柴油发电机组冷却水温度自动控制系统中的WDT

6、-52型淡水温度调节器原理图。从柴油机出来的高温冷却水进入调节阀，由此分成两路：一路进冷却器，另一路经旁通流道重新与冷却器出来的水混合，然后回到柴油机冷却水循环泵入口，如此完成循环。当出水温度增高时，调节阀自动增加通过冷却器的水量；当出水温度降低时，又自动减少通过冷却器的水量，这样就可以维持较恒定的水温。此调节阀的作用就是自动按水温来改变通过冷却器的水量和旁通水量的比例。在调节阀中有一个密封的波纹管盒4，其中充入某种低沸点的液体（如乙醚、丙酮等），但并不充满。波纹管盒内的空气已排除，盒中只有液体的蒸汽。液体的饱和压力与其温度的关系是由液体本身性质所决定的。

7、由柴油机出来的高温冷却水包围着充有低沸点液体的波纹管，使其内部液体达到与冷却水同样的温度。液面上的蒸汽压力为液体在此温度下的饱和压力。冷却水温度愈高，饱和压力愈高。波纹管是可伸缩的弹性元件，管内的蒸汽压力能克服波纹管的弹力而使波纹管伸长。水温愈高，蒸汽压力愈高，波纹管伸得愈长。波纹管底下的阀杆带动两个阀盘1和3。下阀盘3控制旁通流道的阀口，上阀盘1控制通向冷却器流道的开度，因此水温愈高，旁通水量愈小，通向冷却器水量愈大。调节阀就按这个原理自动改变冷却水量的分配比例，以实现自动调节温度的目的。这种温度调节阀设计成波纹管内的压力比大气压力低，故使波纹管一直处于

8、压缩状态。当波纹管因故障而泄漏时，波纹管立即自动伸长，使主阀全开，