System chłodzenia wodą świeżą i wodą morską do okrętowego silnika wysokoprężnego

Układ chłodzenia świeżej i słonej wody do okrętowego silnika wysokoprężnego

Silniki są chłodzone przez cyrkulację płynu chłodzącego przez wewnętrzne kanały w silniku. W rezultacie płyn chłodzący jest podgrzewany i schładzany przez chłodnicę z obiegiem wody morskiej. Bez odpowiedniego chłodzenia niektóre części silnika narażone na ekstremalnie wysokie temperatury w wyniku spalania paliwa mogą ulec przedwczesnemu uszkodzeniu.

Chłodzenie pozwala metalom silnika zachować właściwości mechaniczne. Słodka woda jest najczęściej używanym środkiem chłodzącym; słona woda nie jest wykorzystywana bezpośrednio jako chłodziwo ze względu na jej działanie korozyjne. Ponieważ wycieki do skrzyni korbowej nie powodowałyby trudności, czasami do chłodzenia tłoków stosuje się olej smarowy. Jednak ze względu na niższe ciepło właściwe potrzebne byłoby około dwa razy więcej oleju niż wody.

Woda krążąca w rurach służy do chłodzenia maszyn. Silnik główny jest chłodzony przez dwa różne, ale powiązane systemy: system otwarty (od morza do morza), który pobiera wodę z morza i zwraca ją do morza (chłodzenie wodą morską), oraz system zamknięty, w którym słodka woda krąży wokół obudowy silnika (woda słodka chłodzenie).

Woda słodka jest używana bezpośrednio do chłodzenia maszyn, podczas gdy woda morska jest wykorzystywana do chłodzenia wody słodkiej po przejściu przez wymiennik ciepła. Ciągły przepływ płynu jest cechą charakterystyczną układu chłodzenia silnika. Korozja ścierna i erozja są powodowane przez płyn w ruchu. Systemy wody morskiej obejmują rury ze stali miękkiej o dużej średnicy, których końce wychodzą do morza przez skrzynie morskie z zasuwami, aby zmniejszyć wpływ burzliwych przepływów.

Aby zapobiec zalaniu maszynowni w przypadku pęknięcia przewodu chłodzenia wodą morską, oba zawory ssawny i wylotowy muszą być zamknięte. Otwieraj i zamykaj zawory w regularnych, powiedzmy tygodniowych odstępach czasu, aby zapewnić ich prawidłowe działanie w razie potrzeby. Rury do wody morskiej są często wykonane ze stali miękkiej, jednak można również znaleźć stal ocynkowaną, miedź lub stop miedzi. Stal miękka jest powszechnie stosowana do rur chłodzących wodę słodką.

System chłodzenia świeżą wodą
Rysunek przedstawia układ chłodzenia wodą wolnoobrotowego silnika wysokoprężnego. Jest on podzielony na dwa układy: jeden do chłodzenia płaszczy cylindrów, głowic cylindrów i turbodmuchaw, a drugi do chłodzenia tłoków.

Po opuszczeniu silnika woda chłodząca płaszcz cylindra jest przesyłana do chłodnicy z obiegiem wody morskiej, a następnie do pomp obiegowych płaszcza wodnego. Następnie płyn przepływa przez płaszcze cylindrów, głowice cylindrów i turbodmuchawy. Zbiornik wyrównawczy umożliwia rozbudowę instalacji i uzupełnienie wody. Odpowietrzniki są podłączone od silnika do zbiornika wyrównawczego, aby umożliwić ucieczkę powietrza z wody chłodzącej. Grzałka w obwodzie powoduje cyrkulację gorącej wody w celu ogrzania silnika przed jego uruchomieniem.

Układ chłodzenia tłoka wykorzystuje podobne komponenty, ale zamiast zbiornika wyrównawczego zastosowano zbiornik spustowy, a otwory wentylacyjne są następnie kierowane do wysoko położonych miejsc w maszynowni. Aby ograniczyć zanieczyszczenie z dławików chłodzących tłoka wyłącznie do układu chłodzenia tłoka, zastosowano oddzielny układ chłodzenia tłoka.

System chłodzenia wodą morską

Woda morska chłodzi liczne substancje chłodzące, które przechodzą przez silnik. Pojedyncze chłodnice są często używane do smarowania oleju, wody w płaszczu i układu chłodzenia tłoka, przy czym każda chłodnica jest obiegowa przez wodę morską. Kilka nowoczesnych statków wykorzystuje „centralny system chłodzenia”, który składa się z jednej ogromnej chłodnicy z obiegiem wody morskiej. Powoduje to schłodzenie zapasu świeżej wody, która jest następnie kierowana do pozostałych poszczególnych chłodnic. Problemy z korozją są znacznie zmniejszone dzięki temu systemowi, ponieważ mniej sprzętu ma kontakt z wodą morską.
Jedna z pary pomp obiegowych wody morskiej zasysa wodę morską ze ssania i przepuszcza ją przez chłodnicę oleju smarowego, chłodnicę wody w płaszczu i chłodnicę wody tłoka przed wyrzuceniem jej za burtę. Inne odgałęzienie magistrali wody morskiej dostarcza wodę morską bezpośrednio do powietrza doładowującego w celu jego schłodzenia (w przypadku dwusuwowego silnika wysokoprężnego z napędem bezpośrednim).

W porcie górny zawór ssący zapobiega przedostawaniu się brudu lub piasku do układu chłodzenia. Jest również stosowany podczas żeglowania po płytkich wodach. Podczas pływania na głębokich wodach dolny zawór ssący służy do zapobiegania przedostawaniu się powietrza do układu chłodzenia, gdy statek się kołysze lub kołysze.

Centralny układ chłodzenia

Obieg wody morskiej w centralnym układzie chłodzenia składa się z linii wysokiego i niskiego ssania, zwykle po obu stronach przedziału maszynowego, filtrów ssawnych i wielu pomp wody morskiej. Woda morska jest pompowana przez centralne chłodnice przed wyrzuceniem za burtę.

Układ świeżej wody ma zarówno obieg niskotemperaturowy, jak i obieg wysokotemperaturowy. Świeża woda w obwodzie wysokotemperaturowym krąży w silniku głównym iw razie potrzeby może być wykorzystana jako czynnik grzewczy dla parownika. Chłodnice powietrza silnika głównego, chłodnice oleju smarowego i wszystkie inne wymienniki ciepła krążą w obiegu niskotemperaturowym. Zawór regulacyjny reguluje mieszanie wody pomiędzy obwodami o wysokiej i niskiej temperaturze. Czujnik temperatury wysyła sygnał.

Zalety centralnego systemu chłodzenia obejmują:

mniej prac konserwacyjnych dzięki czystej uzdatnionej wodzie w systemie świeżej wody;

mniej pomp słonej wody z towarzyszącymi problemami związanymi z korozją i ptactwem;

oraz prostsze i łatwiejsze czyszczenie chłodnicy.

Dzięki systemowi świeżej wody możliwe są wyższe prędkości wody, co skutkuje mniejszymi wymiarami rur i niższymi kosztami instalacji.
Znacznie zmniejszono liczbę zaworów wykonanych z drogich materiałów, aw całym systemie można zastosować tańsze materiały, aby utrzymać stały poziom temperatury, niezależnie od temperatury wody morskiej, a także uniknąć zimnych rozruchów, zmniejszyć zużycie tulei cylindrowych i tak dalej.