CN103362592B - 石油钻机柴油机组桥式循环预热节能装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种石油钻机柴油机组桥式循环预热节能装置，通过管道将三台柴油机的冷却系和底壳机油预热管分别相连，并在管道上通过泵使其强制循环，用工作柴油机的多余热量来加热不工作的柴油机，使其预热，能够减少冷车启动的预热时间，降低工作发动机散热风扇的运转时间，从而达到节能降耗的目的；在入水口管路中连入一个加热器，能够在所有发动机未启动时进行加热，并通过泵传递热量，尤其是在室外温度较低时，能够有效的缩短柴油机的启动时间，提高工作效率。
Description
技术领域
本发明涉及柴油机技术领域，特别是涉及一种石油钻机柴油机组桥式循环预热节能装置。
背景技术
在石油钻井中，柴油机是主要的动力源。一般情况下是三台柴油机循环工作。一方面，柴油机工作时，燃料燃烧，运动件摩擦产生的热量使柴油机温度升高，影响柴油机的正常工作，就需要用冷却水对柴油机进行冷却，使柴油机处于正常的工作温度范围。另一方面，柴油机由于燃料要靠压缩自燃，在冷态启动时比较困难，特别是在环境温度低时尤为突出。为降低启动时所需的启动功率，使柴油机在低温条件下能可靠地启动，一般需要采取一些措施改善启动性能。
目前对柴油机预热主要有以下几种形式：
1.润滑油预热，由于温度较低，润滑油粘度很大，使柴油机启动摩擦增大，造成启动困难。因此，在启动前可利用加热装置提高机油温度。目前的加热装置是一台柴油机的加热循环，如果对另一台柴油机启动还需重新连接加热设备和管路，或对每台柴油机都加装一个加热装置，比较麻烦和浪费。
2.预热冷却水，将热水注入冷却水箱以改善启动性能，需要先将原有的冷水放出，在注入加热好的热水，操作麻烦。
3.预热机油，将加热好的机油注入油箱以改善启动性能，需要先将原有的冷油放出，在注入加热好的热油，但油的比热容较低，升温快冷却也快，对操作速度有一定要求。
4.采用易燃性燃料加热，低温启动时，将易挥发和低燃点的燃料喷入进气管内，使其与空气混合进入气缸，在气缸内很快地燃烧，将柴油机启动。但采用易燃性燃料有一定的危险性，需要设置安全措施。
5.用蒸汽对柴油机底壳加温，将蒸汽输入柴油机底壳的机油预热管，使其升温，但是其加热的范围仅仅局限在柴油机的底部，不能对柴油机机体也进行加热。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中存在的技术缺陷，而提供一种石油钻机柴油机组桥式循环预热节能装置，该装置是由一个控制器、一台加热器、一个水泵、一个阀组和三条管路组成的具有换向循环加热功能的装置，即能控制三台柴油机中任意两台间的冷却系统中冷却液的循环。
为实现本发明的目的所采用的技术方案是：石油钻机柴油机组桥式循环预热节能装置，其特征在于包括柴油机、控制器、泵和加热器；所述柴油机设有冷却系统和位于柴油机底壳的机油预热管；所述泵的出水口与所述加热器的入水口通过管道连通，所述泵的入水口与所述加热器的出水口之间通过管道并联有三条支管路，所述三条支管路上分别安装有能够控制支管路流向的电动换向阀组；所述三个电动换向阀组通过管道分别连通三台柴油机底壳的机油预热管，所述机油预热管与冷却系统相连接，三台柴油机的冷却系统通过管道并联，且为等水位连接；所述控制器通过电路分别连接控制泵、加热器和电动换向阀组。
优选的，所述电动换向阀组分别包括有一进一出的两个二通电动球阀，两个电动球阀中间安装有一个三通，所述三通通过管道连接至柴油机的机油预热管。
另外一种技术方案，所述电动换向阀组为L型三通电动球阀，所述L型三通电动球阀通过管道连接至柴油机的机油预热管。
所述电动换向阀组连接柴油机的管道上分别安装有介质流向显示装置。
所述电动换向阀组连接柴油机的管道上分别安装有手阀。
本发明的工作原理及其有益效果是：
1.通过管道将三台柴油机底壳机油预热管分别相连，机油预热管与冷却系统相连接，三台柴油机的冷却系统通过管道并联，且为等水位连接，并在管道上通过泵使其强制循环，用工作柴油机的多余热量来加热不工作的柴油机，使其预热，能够减少冷车启动的预热时间，降低工作发动机散热风扇的运转时间，从而达到节能降耗的目的；
2.在本发明的入水口管路中连入一个加热器，能够在所有发动机未启动时进行加热，并通过泵传递热量，尤其是在室外温度较低时，能够有效的缩短柴油机的启动时间，提高工作效率。
3.通过一个控制器就能连接控制泵、加热器和电动换向阀组，从而实现余热预热冷车功能和加热冷车功能，相比单独每台柴油机配一个加热装置的情况简化了系统组成部分，减少了元器件的使用，节省了成本。
附图说明
图1所示为实施例1中柴油机组桥式循环预热节能装置的结构示意图；
图2所示为实施例2中柴油机组桥式循环预热节能装置的结构示意图；
图3所示为实施例1中电动换向阀组中介质流动方向对比图；
图4所示为实施例2中电动换向阀组三种不同状态控制介质流动方向对比图；
图中：
柴油机：1、2、3；
控制器：4；
泵：5；
加热器：6；
电动换向阀组：7、8、9；
介质流向显示装置：10
手阀：40
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1：
如图1所示，石油钻机柴油机组桥式循环预热节能装置，包括柴油机1、2、3、控制器4、泵5和加热器6；所述柴油机1、2、3分别设有冷却系统和位于柴油机底壳的机油预热管；
所述泵5的出水口与所述加热器6的入水口通过管道连通，所述泵5的入水口与所述加热器6的出水口之间通过管道并联有三条支管路，所述三条支管路上分别安装有能够控制支管路流向的电动换向阀组7、8、9；所述电动换向阀组7、8、9通过管道分别连通柴油机1、2、3的底壳机油预热管；同一台柴油机的机油预热管与冷却系统是各自独立无连接的，本发明将机油预热管与本柴油机的冷却系统连接，以形成循环换热的功能，即每一台的柴油机将各自独立的机油预热管与本柴油机的冷却系统用管路相连接，具体来说，机油预热管包括两个出入管口，其中一个管口连接电动换向阀组，另外一个管口与本柴油机的冷却系统连接；此外，柴油机1、2、3的冷却系统通过管道并联，且为等水位连接；所述控制器4通过电路分别连接控制泵5、加热器6和电动换向阀组7、8、9。
具体地说，如图3所示，所述电动换向阀组7、8、9分别包括有一进一出的两个二通电动球阀，即进液阀11、21、31和出液阀12、22、32，两个二通电动球阀中间安装有一个三通的管件，所述三通的两侧连接进液阀和出液阀，中间通过管道连接至柴油机的机油预热管；这样通过控制三条支路上共计六个二通电动球阀的开启和关闭，就能控制柴油机1、2、3的液体流向，具体见下表：
更进一步的，所述电动换向阀组7、8、9连接柴油机的管道上分别安装有介质流向显示装置10，这样能够使操作人员清晰的观测到电动换向阀组7、8、9改变流动方向后管道中介质的流动方向。
所述电动换向阀组7、8、9连接柴油机的管道上分别安装有手阀40，手阀40能够在设备管道、零部件故障维修、更换时关闭以保证设备使用安全。
实施例2：
与实施例1不同，如图2所示，所述电动换向阀组7、8、9分别为L型三通电动球阀，所述L型三通电动球阀通过管道连接至柴油机的机油预热管。
所述电动换向阀组7、8、9分别为L型三通电动球阀，也称为开关型，具体来说，L型三通电动球阀7、8、9的状态有三种，即阀门行程有三种：0°、90°和180°，阀门在0°时能使液体停止流动，如图4所示。
本发明通过上述两个实施例用管路将三台柴油机底壳机油预热管相连接，机油预热管和冷却系统用管路相连接，再将三台柴油机的冷却系统等水位相连，结合电路系统，组成一个三台柴油机中的任意两台之间的水路循环系统，即三条循环线路，六种不同流向的循环，在管路上用泵5使其强制循环，用电动换向阀组控制介质循环流向，实现工作柴油机的多余热量来加热不工作的柴油机使其预热，并且在此系统中加入一个加热器6，在所有车未启动时或未达到带负荷所需的启动温度时为系统加热。通过控制器4连接控制泵5、加热器6和电动换向阀组7、8、9，从而能够实现余热预热冷车功能和加热冷车功能。
实施例1和实施例2均能够实现电加热预热冷车和余热预热冷车，相关的性能指标如下（单台柴油机冷却液260L左右，加热器的加热功率为36KW）：
1、电加热预热冷车：平均加热速度为0.8℃/min，冷车启动最低温度要求为+5℃。
| 汽车介质起始温度（℃） | -20 | -15 | -10 | -5 | 0 |
| 启动所需加热时间（min） | 31 | 25 | 19 | 12.5 | 6 |
2、余热预热冷车：处于工作状态的车的介质是+65℃左右，冷车启动最低温度要求为+5℃。
| 汽车介质起始温度（℃） | -20 | -15 | -10 | -5 | 0 |
| 启动所需加热时间（min） | 5 | 4 | 3 | 2 | 1 |
3、工作环境温度：-20℃～+65℃。
4、环境湿度：5%-90%。
5、工作电压：AC380V、50Hz。
6、距柴油机的最大安装距离：20m。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (5)
1.石油钻机柴油机组桥式循环预热节能装置，其特征在于包括柴油机、控制器、泵和加热器；所述柴油机设有冷却系统和位于柴油机底壳的机油预热管；所述泵的出水口与所述加热器的入水口通过管道连通，所述泵的入水口与所述加热器的出水口之间通过管道并联有三条支管路，所述三条支管路上分别安装有能够控制支管路流向的电动换向阀组；所述三个电动换向阀组通过管道分别连通三台柴油机底壳的机油预热管，所述机油预热管与冷却系统相连接，三台柴油机的冷却系统通过管道并联，且为等水位连接；所述控制器通过电路分别连接控制泵、加热器和电动换向阀组。
2.根据权利要求1所述的石油钻机柴油机组桥式循环预热节能装置，其特征在于所述电动换向阀组分别包括有一进一出的两个二通电动球阀，两个电动球阀中间安装有一个三通，所述三通通过管道连接至柴油机的机油预热管。
3.根据权利要求1所述的石油钻机柴油机组桥式循环预热节能装置，其特征在于所述电动换向阀组分别为L型三通电动球阀，所述L型三通电动球阀通过管道连接至柴油机的机油预热管。
4.根据权利要求1-3之一所述的石油钻机柴油机组桥式循环预热节能装置，其特征在于所述电动换向阀组连接柴油机的管道上分别安装有介质流向显示装置。
5.根据权利要求1-3之一所述的石油钻机柴油机组桥式循环预热节能装置，其特征在于所述电动换向阀组连接柴油机的管道上分别安装有手阀。
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