一种船用柴油机热平衡试验系统及方法

技术领域

本发明专利涉及一种船用柴油机热平衡试验系统及方法，属于发动机试验技术领域。

背景技术

柴油机热平衡试验可以分析柴油机的热量分配，对冷却系统设计和提高柴油机热效率提供参考依据。热平衡试验原理是根据热力学第一定律，燃料完全燃烧产生的总热量转化为有效功的热量、冷却水带走的热量、排气带走的热量以及其他损失。

船用柴油机自带水空中冷器和海淡水热交换器，冷却系统一般采用淡水(内循环)和海水(外循环)双循环冷却，根据《钢质海船入级规范》要求，无限航区船用柴油机的功率应采用海水温度(中冷器进口处)32℃的基准环境条件，因此在台架做热平衡试验时需要将中冷器进水温度需要控制在32℃左右，但是由于中冷器进水用的是台架水，而台架水是通过室外的冷却塔冷却，因此受环境温度影响，水温会随环境温度变化而变化，尤其是冬季做试验，水温就很低，无法满足试验条件。

发明内容

本发明提供了一种船用柴油机热平衡试验系统及方法，目的是模拟船用柴油机实际使用情况，控制中冷器进水温度，解决船用柴油机热平衡试验时中冷器进水温无法达到32℃的问题。

为了达到上述目的，本发明的技术方案提供了一种船用柴油机热平衡试验系统，在外循环回路中设置有海水泵，并在冷却塔台架水与所述海水泵之间设置一混水桶。

优选的，将海淡水热交换器的出水分两路，一路与所述冷却塔台架水连接，一路与所述混水桶连接，通过控制所述海淡水热交换器到所述混水桶的水流量，进而控制水空中冷器的进水水温。

优选的，所述海淡水热交换器、所述混水桶、所述冷却塔台架水连接的管路交汇处设置有用于控制流量大小的三通控制阀。

优选的，试验时通过调节所述三通控制阀的开度，进而控制所述海淡水热交换器到所述混水桶的水流量。

优选的，所述海水泵由柴油机皮带轮带动。

本发明的技术方案还提供了一种船用柴油机热平衡试验方法，包括步骤：

(1)打开冷却塔与所述混水桶连接管路上的阀门，并将所述三通控制阀调到全开状态使所述海淡水热交换器与所述混水桶完全导通，与冷却塔关闭；

(2)启动所述柴油机，将所述柴油机开到额定转速，然后带部分负载，等所述柴油机出水温度T3达到50-60℃左右后，将所述柴油机开到额定功率；

(3)观察所述混水桶内水温T8，当水温上升到32℃时逐渐减小所述三通控制阀开度；

(4)待所述混水桶内水温T8能稳定在32℃后，观察中冷后进气温度T2；

(5)待中冷后进气温度T2稳定后记录流量计和水温传感器读数，进而计算出冷却液带走的热量。

本发明的有益效果在于：模拟船用柴油机实际使用情况，即海水泵流量随柴油机转速变化而变化，能够控制水空中冷器进水温度，解决船用柴油机热平衡试验时水空中冷器进水温无法达到32℃的问题。提高了船用柴油机热平衡试验的准确性。

附图说明

图1为船用柴油机热平衡试验的连接示意图。

附图标记：1、柴油机；2、水空中冷器；3、淡水泵；4、热交换器；5、混水桶；6、冷却塔台架水；7、海水泵；8、三通控制阀；9、温度传感器；10、压力传感器；11、流量计；12、内循环回路；13、外循环回路；14、空气；15、全开节温器；16、限位回水；17、阀门。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

本发明实施例公开一种船用柴油机热平衡试验系统及方法，通过在外循环回路13中设置一海水泵7，并在冷却塔与海水泵7之间设置一混水桶5，将海淡水热交换器4外循环的出水和冷却塔台架水6分别引入混水桶5，通过控制海淡水热交换器4到混水桶5的水流量，进而控制水空中冷器2的进水温度。

海淡水热交换器4、混水桶5与冷却塔台架水6连接的管路交汇处设置有用于控制流量大小的三通控制阀8。试验时通过调节三通控制阀8的开度，进而控制海淡水热交换器4到混水桶5的水流量。

在混水桶5高处加装一根溢水管与冷却塔台架水6进水管接连，防止台架水流量太大造成混水桶5中的水溢出，并且在混水桶5上设置一个温度传感器9用于监控混水桶5内的水温。

如图1所示，本发明提供了一种船用柴油机热平衡试验系统及方法，通过在外循环回路13中设置一海水泵7，在冷却塔与海水泵7之间设置一混水桶5，将海淡水热交换器4外循环的出水和冷却塔的台架水分别引入混水桶5，并在海淡水热交换器4、混水桶5、台架水连接的管路交汇处设置一个用于控制流量大小的三通控制阀8，通过三通控制阀8控制海淡水热交换器4到混水桶5的水流量，进而控制水空中冷器2的进水温度。根据试验方法步骤记录各温度传感器9及流量计11数据，进而计算出冷却液带走的热量。

内循环冷却回路中节温器采用全开节温器15，分别在柴油机1出水管上设置温度传感器T3和压力传感器P3，在柴油机1进水管上设置温度传感器T4和压力传感器P4，内循环冷却回路中箭头表示冷却液流动方向。

外循环冷却回路中将混水桶5与海水泵7连接，海水泵7由柴油机1皮带轮带动，海水泵7与水空中冷器2进水口连接，管路上设置流量计Q1、温度传感器T5和压力传感器P5，在水空中冷器2与热交换器4连接的管路上设置温度传感器T7和压力传感器P7，在热交换器4出水管上设置温度传感器T6和压力传感器P6，将热交换器4出水分两路，一路与冷却塔的台架水连接，一路与混水桶5连接，在三者管路交汇处设置一个三通控制阀8，台架水与混水桶5连接并加装一根溢水管，防止台架水流量太大造成混水桶5中的水溢出，并且混水桶5上设置一个温度传感器T8，海水冷却回路中箭头表示冷却液流动方向。

在柴油机1增压器到水空中冷器2的气管路上设置温度传感器T1和压力传感器P1，在水空中冷器2到柴油机1进气管的气管路上设置温度传感器T2和压力传感器P2。

试验方法步骤：

(1)打开冷却塔与混水桶5连接管路上的阀门17，并将三通控制阀8调到全开状态使海淡水热交换器4与混水桶5完全导通，与冷却塔关闭；

(2)启动柴油机1，将柴油机1开到额定转速，然后带部分负载，等柴油机1出水温度T3达到50-60℃左右后，将柴油机1开到额定功率；

(3)观察混水桶5内水温T8，当水温上升到32℃时逐渐减小三通控制阀8开度；

(4)待混水桶5内水温T8能稳定在32℃后，观察中冷后进气温度T2；

(5)待中冷后进气温度T2稳定后记录流量计11和水温传感器读数，进而计算出冷却液带走的热量。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。