渦輪增壓柴油機(jī)活塞水泵冷卻水柜的優(yōu)化設(shè)計(jì)

某艘國(guó)際船的船體由雙沖程十字壓縮式多功能汽油船壓縮式汽油船組成。該船駛往天津港時(shí)發(fā)現(xiàn)活塞冷卻水高溫,抵港后進(jìn)行了航修,對(duì)主機(jī)吊缸進(jìn)行檢查,并清洗了活塞冷卻水柜,以為可以解決問(wèn)題了,但在駛離天津港后故障現(xiàn)象依然存在,只好慢速至大連港錨地。公司機(jī)務(wù)科領(lǐng)導(dǎo)邀我登船會(huì)診。登船后立即安排試航,從主機(jī)的運(yùn)行情況觀察到,活塞冷卻水高溫以尾部的No.7、No.8和No.9缸最為嚴(yán)重,并有敲擊聲,異乎尋常的是活塞冷卻水進(jìn)口溫度高于出口溫度,而且No.9缸進(jìn)口溫度最高,甚至高于正常的出口溫度。一、ksz52/133bl的大量采用壓強(qiáng)背的壓縮器設(shè)計(jì)該機(jī)型是MAN廠最后的一個(gè)機(jī)型,是在二沖程低速柴油機(jī)向長(zhǎng)行程技術(shù)發(fā)展情況下的最后一次掙扎,終因回流掃氣的先天缺陷而失敗。它保留了KZ型柴油機(jī)的許多特點(diǎn),結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)化,且維修方便,其變動(dòng)較大的是增壓系統(tǒng)與柴油機(jī)的匹配,即取消了活塞下部空間掃氣泵,由復(fù)雜的并聯(lián)、串并聯(lián)和并聯(lián)噴射等增壓系統(tǒng)改成在低負(fù)荷下串聯(lián)電動(dòng)鼓風(fēng)機(jī)作為輔助風(fēng)機(jī),成為單獨(dú)增壓系統(tǒng)。它的活塞結(jié)構(gòu)也改變了薄壁強(qiáng)背的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)。KSZ52/105BL的活塞和SULZER公司的RL型活塞一樣采用活塞頂鉆孔冷卻,所不同的是還增加了一塊噴嘴板,使活塞冷卻水按所要求的角度“射入”這些鉆孔中,冷卻水的流速由噴孔的直徑來(lái)決定。冷卻水進(jìn)入活塞或從活塞排出都經(jīng)過(guò)冷卻水套管。如圖1所示。支承冷卻水進(jìn)出套管16的托架15,用螺栓固定在十字頭上。冷卻水套管向下延伸入A字架18中的空氣室3和4。進(jìn)氣室4裝有一只止回閥9。通往進(jìn)氣室的空氣由安裝在主機(jī)自由端的機(jī)帶小型往復(fù)空氣壓縮機(jī)供給,在主機(jī)啟動(dòng)前還有一路減壓空氣并聯(lián)供給。該兩路空氣都經(jīng)單向止回閥9進(jìn)入進(jìn)氣室。自進(jìn)氣室4的中部,至排氣室3的上部接頭有連接管7相連通。相接管7上有截止旋塞8。排氣室上裝有排氣管5?？諝馐抑斜仨氂袣鈮|,以緩沖冷卻水套管上下運(yùn)動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的壓力波動(dòng)。與KZ型不同的是,它取消了排氣室的進(jìn)氣管和單向止回閥,而保留了進(jìn)氣室的止回閥9,因?yàn)橥ㄟ^(guò)連接管7,壓縮空氣可以進(jìn)入排氣室。當(dāng)排氣室空氣壓力過(guò)高使冷卻水液位過(guò)低時(shí),可從排氣管5放氣。止回閥保持常開(kāi),其開(kāi)度可以調(diào)整。該機(jī)的主要性能參數(shù)如下:缸數(shù)9缸徑520mm轉(zhuǎn)速165r/min行程1050mm活塞平均速度5.78m/s行程缸徑比2.02平均有效壓力1.44MPa單缸功率883kW耗油率208g/(kW·h)二、錯(cuò)誤分析和處理1.壓力波動(dòng)試航中發(fā)現(xiàn)冷卻水套管有敲擊聲,可能是空氣室壓力波動(dòng)較大所致。經(jīng)檢查各缸的止回閥9開(kāi)度都不相同而且差別很大。將各缸止回閥9一律保持1/8圈的開(kāi)度,使空氣室保持正常液位和緩沖作用。2.插裝冷卻水總管由于船舶首尾吃水差的緣故,特別是在船舶空載時(shí),沿柴油機(jī)縱向布置的活塞冷卻水總管,以尾部的No.9缸的進(jìn)水管位置最低。如果冷卻水臟污,將首先損害尾部各缸,因?yàn)樵嚭街蠳o.7、No.8和No.9缸活塞冷卻水溫度較高,應(yīng)重點(diǎn)檢查尾端汽缸的活塞冷卻系統(tǒng)。3.板下水柜的流動(dòng)由上述情況可知,活塞冷卻水系統(tǒng)可能已臟污。船員說(shuō)在天津航修時(shí)該水柜曾經(jīng)被清洗過(guò),但為可靠起見(jiàn)還是決定將活塞冷卻水柜的導(dǎo)門(mén)打開(kāi)檢查。該水柜的結(jié)構(gòu)如圖2所示。打開(kāi)導(dǎo)門(mén)后,發(fā)現(xiàn)水柜的進(jìn)水口位于左側(cè)板的后下部,出水口位于底板的右前處,水流沿水柜底部對(duì)角線流動(dòng),在底部對(duì)角線流動(dòng)路線上被水流沖刷得十分干凈,但在流動(dòng)路線兩側(cè)的兩個(gè)角落上堆積著大量的固體顆粒雜質(zhì),約有8kg之多!該水柜的結(jié)構(gòu)也不合理,雖有兩個(gè)隔板,但其下方是互通的,才形成了對(duì)角線的直線流動(dòng)路線。將水柜徹底清洗后,將左隔板下部用鋼板焊死(圖中(1)),使水沿隔板上方溢流至中央空間,然后再由右隔板下部進(jìn)入右側(cè)空間。為了使水中雜質(zhì)不能直接流出,在出水口處用250mm高度的鋼板焊在水柜底板上,呈45°的圓弧狀將出水口圍住(圖中(2)),這樣可以增強(qiáng)水柜澄清、分離和沉積雜質(zhì)的功能。4.作為4個(gè)前置期檢查可能會(huì)造成繼承首先對(duì)No.9缸吊缸檢查,并解體活塞。一個(gè)月前在天津港吊缸時(shí),對(duì)活塞未進(jìn)行解體檢查可能會(huì)留下遺憾。解體后發(fā)現(xiàn),活塞頂部冷卻的噴嘴板上有120個(gè)直徑約5mm的小噴孔,只有6個(gè)孔是通暢的,其余全被臟物封死,而且較難疏通,有的孔甚至需用小鉆頭鉆通。5.壓壓缸頂干時(shí)以冷卻水不足當(dāng)活塞頂部冷卻的噴嘴板嚴(yán)重堵塞時(shí),活塞頂部鉆孔冷卻空間無(wú)水進(jìn)行冷卻,或冷卻水量不足,活塞頂部容易過(guò)熱;活塞冷卻水進(jìn)口套管中的水量失去流通性,在進(jìn)水套管中不斷被其往復(fù)運(yùn)動(dòng)壓縮升溫,而出水套管中水量不足而且還能正常排出不會(huì)被壓縮,所以出現(xiàn)了活塞冷卻水進(jìn)口溫度比出口溫度高的異?，F(xiàn)象