CN106401835A - 在低温环境下给柴油机冷却水和机油保温的方法及设备 - Google Patents

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隋锡征
王明岩
刘庸
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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Abstract

本发明公开了一种在低温环境下给柴油机冷却水和机油保温的方法及设备。本发明通过自动启停的方式，实现了在低温环境下柴油机冷却水和机油的自动保温，保证柴油机冷却水和机油的温度在机车允许的范围之内，确保了机车的正常运用。同时节省了人工成本，避免人为操作不当因素造成损失，节省燃油消耗并降低排放。

Description

在低温环境下给柴油机冷却水和机油保温的方法及设备
技术领域
本发明涉及保温方法及设备，具体涉及一种在低温环境下给柴油机冷却水和机油保温的方法及设备。
背景技术
内燃机车在环境温度0℃或0℃以下停机后，柴油机的冷却水和机油的温度会因为与环境温度的温差而产生热传递，导致冷却水和机油的温度都会下降。机油温度低于10℃的粘度过大，会造成柴油机启动困难。冷却水温度低于4℃同样会造成柴油机的启动困难，当冷却水温度下降到0℃或0℃以下就会结冰，冷却水结冰膨胀后，会损坏柴油机或机车冷却水系统的其他部件，从而造成严重的后果。
目前，内燃机车的运用方在环境温度低于0℃以后就定义为进入冬季工作状态，当冷却水和机油温度下降到10℃左右(以先到为准)，就会派人启动柴油机，通过启动柴油机的方式将冷却水和机油加热到70℃-80℃后停机，然后自然降温到10℃左右，循环往复。
通过人工启动柴油机对冷却水和机油保温的方法存在以下几点不足：
1、增加人工成本
图1、图2是内燃机车某柴油机的冷却水和机油在环境温度-40℃、-30℃、-20℃、-10℃时的温度下降曲线，该曲线是通过在不同环境温度下的实际测量数据所绘制的曲线，实际上导致冷却水和机油的温度下降的因素非常多，例如风力大小、机车当时的停放状态等都是冷却水和机油温度下降的重要因素，所以，不可以根据温降曲线来确定启动柴油机保温的间隔时间，曲线只能作为指导性依据。
虽然图1、图2不能作为启动柴油机保温的间隔时间的依据，但可以作为指导性依据。从图1、图2可以看出，在环境温度-40℃时，冷却水从80℃下降到10℃不到2个小时，机油从80℃下降到10℃不到3个小时，环境温度-40℃到-10℃变化，启动柴油机保温的间隔时间也相应增大，但最长不超过6个小时，说明通过启动柴油机保温的方式非常耗用人力，导致人工成本非常高。
2、加大燃油消耗和增加排放量
启动柴油机就会有燃油消耗，消耗燃油就会增加排放。通过启动柴油机对冷却水和机油的保温方法会造成不必要的燃油消耗和环境污染。随着世界性的能源紧张和环境污染等问题严重影响着全球的经济发展以及人类的生存环境，节能、环保课题逐渐提上日程，显然对于采用节能、环保理念的今天，节省燃油消耗和减少排放非常重要。
3、人为操作不当易造成损失
由于气候原因不可控制，突然降温或突然风力加大都会加快冷却水和机油温度的下降速度。使通过启动柴油机对冷却水和机油的保温时间间隔突然变短，会存在人工启动柴油机不及时后冷却水结冰冻坏设备，造成不必要的经济损失的隐患。
发明内容
本发明所解决的技术问题是提供一种可通过自动启停实现在低温环境下给柴油机冷却水和机油保温的方法及设备。
本发明采用的技术方案是：一种在低温环境下给柴油机冷却水和机油保温的方法，其特征在于：当检测到柴油机冷却水低温进水管路温度低于设定值时，控制计算机启动循环水泵并打开相应电控阀门，冷却水在循环水泵的动力下从柴油机的高、低温进水管路经加热器加热后，流回柴油机的高、低温出水管路，直至检测到柴油机冷却水低温进水管路温度高于设定值时，控制计算机停止循环水泵并关闭电控阀门，截断冷却水保温循环回路；当检测到柴油机油底壳远端的机油温度低于设定值时，控制计算机启动循环油泵并打开相应电控阀门，机油在循环油泵的动力下从油底壳远端经加热器加热后，流回油底壳近端，直至检测到油底壳远端机油的温度高于设定值时，控制计算机停止循环油泵并电控阀门，截断机油保温循环回路。
一种在低温环境下给柴油机冷却水和机油保温的设备，其特征在于：该设备主要包括控制计算机、循环水泵、循环油泵、冷却水加热器、机油加热器、电控阀、温度传感器及供电电源；在柴油机冷却水低温进水管路和柴油机油底壳远端分别配置温度传感器1和温度传感器2，在柴油机冷却水低温进水管路和高温进水管路配置电控阀1，在柴油机冷却水低温出水管路和高温出水管路配置电控阀2，在柴油机油底壳远端配置电控阀3，在柴油机油底壳近端配置电控阀4，温度传感器1和温度传感器2分别检测柴油机冷却水低温进水管路温度和柴油机油底壳远端油温；当冷却水进水管路的温度低于设定值时温度传感器1向控制计算机发送信号，控制计算机启动循环水泵，并同时打开电控阀1和电控阀2，冷却水在循环水泵的动力下从柴油机的高、低温进水管路经冷却水加热器加热后，流回柴油机的高、低温出水管路，形成冷却水保温循环回路，当冷却水进水管路的温度高于设定值时温度传感器1向控制计算机发送信号，控制计算机停止循环水泵并同时关闭电控阀1和电控阀2，截断冷却水保温循环回路；当温度传感器2检测到油底壳远端机油的温度低于设定值时，温度传感器2向控制计算机发送信号，控制计算机启动循环油泵并同时打开电控阀3和电控阀4，机油在循环油泵的动力下从油底壳远端进入机油加热器加热后，流回油底壳近端，形成机油保温循环回路，当油底壳远端机油的温度高于设定值时，温度传感器2向控制计算机发送信号，控制计算机停止循环油泵并同时关闭电控阀3和电控阀4，截断机油保温循环回路。
在控制计算机上设置有手动启停按钮。
所述的控制计算机、循环水泵、循环油泵、冷却水加热器、机油加热器集成为保温装置。
本发明的有益效果是：本发明通过自动启停的方式，实现了在低温环境下，柴油机冷却水和机油的自动保温，保证柴油机冷却水和机油的温度在机车允许的范围之内，确保了机车的正常运用。同时节省了人工成本，避免人为操作不当因素造成损失，节省燃油消耗并降低排放。
附图说明
图1是某柴油机的冷却水在环境温度-40℃、-30℃、-20℃、-10℃时的温度下降曲线。
图2是某柴油机的机油在环境温度-40℃、-30℃、-20℃、-10℃时的温度下降曲线。
图3是本发明的工作原理框图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。
本发明中的冷却水和机油是分别保温的，分别保温的优势在于可以提高效率和节省电能。
如图3所示，本发明中冷却水的保温方案如下：在柴油机的冷却水低温进水管路(柴油机冷却水的进水管路温度相对于柴油机冷却水的出水管路温度低，柴油机冷却水的低温管路相对于柴油机冷却水的高温管路温度低，因此柴油机冷却水的低温进水管路是整个冷却水系统温度的最低点。)上设置温度传感器1，机车停机后，当温度传感器1检测到柴油机冷却水的低温进水管路的温度低于10℃时，温度传感器1向控制计算机发出信号，控制计算机接收信号后启动循环水泵并同时打开电控阀1和电控阀2，整个冷却水保温系统通过循环水泵提供的动力形成一个回路，使冷却水从柴油机的高、低温进水管路进入冷却水加热器加热后，流回柴油机的高、低温出水管路，循环往复。当温度传感器1检测到柴油机冷却水的低温进水管路的温度高于20℃时，温度传感器1向控制计算机发出信号，控制计算机接收信号后停止循环水泵并同时关闭电控阀1和电控阀2，截断整个冷却水保温循环回路，使冷却水系统恢复到机车正常运行的状态。
如图3所示，本发明中机油的保温方案如下：在柴油机油底壳的远端设置温度传感器2，机车停机后，当温度传感器2检测到油底壳远端机油的温度低于10℃时，温度传感器2向控制计算机发出信号，控制计算机接收信号后启动循环油泵并同时打开电控阀3和电控阀4，整个机油保温系统通过循环油泵提供的动力形成一个回路，使机油从油底壳的远端进入机油加热器加热后，流回油底壳近端，循环往复。当温度传感器2检测到油底壳远端机油的温度高于25℃时，温度传感器2向控制计算机发出信号，控制计算机接收信号后停止循环油泵并同时关闭电控阀3和电控阀4，截断整个机油保温循环回路，使机油系统恢复到机车正常运行的状态。
本发明中整个控制是通过380V、50HZ电源来实现的，电源的来源可以通过外接或机车动力电池提供，以内燃机车现有的技术都可以实现。整个发明可实现自动控制逻辑，完全替代现有的通过人工启动柴油机的保温方式。在控制计算机上同时设置手动开关，来实现机车的特殊保温需求。
本发明的具体实施例中，首先将控制计算机、循环水泵、循环油泵、冷却水加热器、机油加热器集成为一个保温装置，如图4所示。控制计算机通过380V、50HZ电源提供电能给各设备提供能源，在控制计算机上设置有冷却水保温系统和机油保温系统的手动启停按钮，如果冷却水和机油需要提前预加热来达到机车快速加载的目的或者机车在极寒地区冷却水和机油温降过快需要提前保温，都可通过手动启停按钮来实现目的。手动启停按钮同时也是温度传感器等设备出现故障时的应急按钮，保证机车的正常运用。在保温装置的外部设置温度传感器和电控阀，温度传感器可通过控制器上的调节按钮来调节向控制计算机传送信号的温度点，温度点通常设置为10℃，也可通过实际运用环境通过控制器对温度点进行增减设置。温度传感器和控制器如图5说示，控制器安装在机车上容易操作的位置。最后，将保温装置、温度传感器、电控阀等设备通过管路连接到柴油机上，实现整个发明方案。

Claims (4)

1.一种在低温环境下给柴油机冷却水和机油保温的方法，其特征在于：当检测到柴油机冷却水低温进水管路温度低于设定值时，控制计算机启动循环水泵并打开相应电控阀门，冷却水在循环水泵的动力下从柴油机的高、低温进水管路经加热器加热后，流回柴油机的高、低温出水管路，直至检测到柴油机冷却水低温进水管路温度高于设定值时，控制计算机停止循环水泵并关闭电控阀门，截断冷却水保温循环回路；当检测到柴油机油底壳远端的机油温度低于设定值时，控制计算机启动循环油泵并打开相应电控阀门，机油在循环油泵的动力下从油底壳远端经加热器加热后，流回油底壳近端，直至检测到油底壳远端机油的温度高于设定值时，控制计算机停止循环油泵并电控阀门，截断机油保温循环回路。
2.一种在低温环境下给柴油机冷却水和机油保温的设备，其特征在于：该设备主要包括控制计算机、循环水泵、循环油泵、冷却水加热器、机油加热器、电控阀、温度传感器及供电电源；在柴油机冷却水低温进水管路和柴油机油底壳远端分别配置温度传感器1和温度传感器2，在柴油机冷却水低温进水管路和高温进水管路配置电控阀1，在柴油机冷却水低温出水管路和高温出水管路配置电控阀2，在柴油机油底壳远端配置电控阀3，在柴油机油底壳近端配置电控阀4，温度传感器1和温度传感器2分别检测柴油机冷却水低温进水管路温度和柴油机油底壳远端油温；当冷却水进水管路的温度低于设定值时温度传感器1向控制计算机发送信号，控制计算机启动循环水泵，并同时打开电控阀1和电控阀2，冷却水在循环水泵的动力下从柴油机的高、低温进水管路经冷却水加热器加热后，流回柴油机的高、低温出水管路，形成冷却水保温循环回路，当冷却水进水管路的温度高于设定值时温度传感器1向控制计算机发送信号，控制计算机停止循环水泵并同时关闭电控阀1和电控阀2，截断冷却水保温循环回路；当温度传感器2检测到油底壳远端机油的温度低于设定值时，温度传感器2向控制计算机发送信号，控制计算机启动循环油泵并同时打开电控阀3和电控阀4，机油在循环油泵的动力下从油底壳远端进入机油加热器加热后，流回油底壳近端，形成机油保温循环回路，当油底壳远端机油的温度高于设定值时，温度传感器2向控制计算机发送信号，控制计算机停止循环油泵并同时关闭电控阀3和电控阀4，截断机油保温循环回路。
3.如权利要求2所述的在低温环境下给柴油机冷却水和机油保温的设备，其特征在于：在控制计算机上设置有手动启停按钮。
4.如权利要求2所述的在低温环境下给柴油机冷却水和机油保温的设备，其特征在于：所述的控制计算机、循环水泵、循环油泵、冷却水加热器、机油加热器集成为保温装置。
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