CN108979835B - 一种柴油机水冷装置及水冷方法 - Google Patents

一种柴油机水冷装置及水冷方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及柴油机冷却设备技术领域，具体涉及一种柴油机水冷装置，包括安装有中冷器的柴油机组，所述中冷器连接有外置水箱；所述外置水箱通过冷却水管和回流水管与所述中冷器连通，所述冷却水管上设置有冷却自动阀，所述回流水管上设置有回流自动阀；所述冷却水管与所述外置水箱连接处设置于所述回流水管与所述外置水箱连接处的下方。本发明的有益效果在于：通过外置水箱的设置，可以将柴油机与冷却装置分开，避免了柴油机工作过程中产生的热量过多的影响到冷却装置，导致冷却效果下降。

Description

一种柴油机水冷装置及水冷方法
技术领域
本发明涉及柴油机冷却设备技术领域，具体涉及一种柴油机水冷装置及水冷方法。
背景技术
当前，柴油发电机组在军民用领域应用十分广泛，固定式柴油发电机组是通信局站、人防工程的重要供电要素，当市电因各种原因中断后，柴油发电机组便担负起备用供电电源的角色，成为了越来越多民用、军用、专用工程的“标配”；因此，其冷却问题也一直是行业关注的重点。
通常，空气对空气中冷器和空气对水中冷型器在开放式空间应用效果好，但在封闭或通风不佳的环境，特别是老旧地下工程、小型地面机房等，大多因建设年限久远，空间狭小，通风和空调系统效率低，散热效果较差。当柴油发电机组长时间运行后，机组风扇将自带水箱热量不断扩散至发电机房，导致室温快速上升，经试验，在通风效果一般，面积30平方米的发电机房，配置75KW机组2台，起用单台机组带载70％运行1小时，室温就达到了70℃以上，严重影响机组设备正常运行和值机人员正常作业。
另外，还能通过水对水中冷器对柴油机组进行降温，但是水对水中冷器主要应用于大型工程或船舶，需配套建设专用冷却水库，对场地和投资要求很高。一些老旧工程电站、小型发电机房因空间小，通风不畅等因素无法建设专用的冷却水库，无法有效的对柴油机组进行降温，导致工作室的室温和机组温度居高不下，从而造成机组无法长时间运行、持续高温工作加剧设备老化影响使用寿命及人员操作维护困难等问题。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺陷，本发明所要解决的技术问题是：提供一种在较小的空间内也能有效的降低柴油机组温度柴油机水冷装置及其控制方法。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种柴油机水冷装置，包括安装有中冷器的柴油机组，所述中冷器连接有外置水箱；
所述外置水箱通过冷却水管和回流水管与所述中冷器连通，所述冷却水管上设置有冷却自动阀，所述回流水管上设置有回流自动阀；所述冷却水管与所述外置水箱连接处设置于所述回流水管与所述外置水箱连接处的下方。
进一步的，所述外置水箱的底部并联设置有自动排水阀和手动排水阀，所述外置水箱的侧边通过进水管与自来水连通，所述进水管上并联设置有自动进水阀和浮球液位开关，所述浮球液位开关的浮球设置于所述外置水箱内。
进一步的，所述中冷器上还连接有备用水箱，所述备用水箱与所述外置水箱并联于所述中冷器上；所述备用水箱通过备用冷却水管和备用回流水管与所述中冷器连通，所述备用冷却水管上连接有备用冷却自动阀，所述备用回流管上设置有备用回流自动阀；所述备用冷却水管与所述备用水箱连接处设置于所述备用回流水管与所述备用水箱连接处的下方。
进一步的，还包括水位水温二合一控制器，所述水位水温二合一控制器与所述冷却自动阀、回流自动阀、自动排水阀、自动进水阀、备用冷却自动阀和备用回流自动阀电连接。
进一步的，所述外置水箱的箱体内还设置有液位传感器和温度传感器，所述液位传感器和所述温度传感器与所述水位水温二合一控制器电连接；还包括声光报警器，所述声光报警器与所述水位水温二合一控制器电连接。
进一步的，还包括溢流水管，所述溢流水管的一端穿过所述外置水箱的上方侧壁，另一端设置于所述外置水箱的下方用于排水。
一种基于上述的柴油机水冷装置的柴油机水冷方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：获取外置水箱内液体温度，判断所述温度是否低于阈值，若是，执行S2步骤；
S2：仅打开冷却自动阀和回流自动阀进行内循环操作；
S3：若否，获取外置水箱的液面高度，判断所述液面高度所处的预设区间并执行相应操作；
上述的预设区间及所执行的相应操作具体的如下：
所述预设区间包括液面高度≥上限水位、上限水位＞液面高度≥下限水位和下限水位＞液面高度；
当液面高度≥上限水位时，自动排水阀打开排水，此时液面高度下降，浮球液位开关的浮球高度下降，开启浮球液位开关，补入自来水，降低外置水箱内液体的温度；
当上限水位＞液面高度≥下限水位，自动进水阀打开，继续对外置水箱进行补水；
当下限水位＞液面高度时，关闭自动排水阀、冷却自动阀和回流自动阀，打开备用回流自动阀和备用冷却自动阀，通过备用水箱进行冷却。
进一步的，所述S2中，所述外置水箱内的液体从冷却自动阀流出，并流经中冷器后由回流自动阀流回外置水箱内。
本发明的有益效果在于：通过外置水箱的设置，可以将柴油机与冷却装置分开，避免了柴油机工作过程中产生的热量过多的影响到冷却装置，导致冷却效果下降；将所述外置水箱通过冷却水管和回流水管与所述中冷器连通，并且在所述冷却水管上设置冷却自动阀，在所述回流水管上设置回流自动阀，使得外置水箱中的液体能够形成一个回流通路实现了冷却液体的循环，能够持续带走柴油机所产生的热量；将所述冷却水管与所述外置水箱连接处设置于所述回流水管与所述外置水箱连接处的下方，能够增加循环的效率，同时保证供给给中冷器的液体温度较低。
附图说明
图1为本发明具体实施方式的一种柴油机水冷装置的正剖视图；
标号说明：
1、中冷器；
2、外置水箱；21、冷却自动阀；22、回流自动阀；23、自动排水阀；
24、手动排水阀；25、自动进水阀；26、浮球液位开关；27、液位传感器；28、温度传感器；
3、备用水箱；31、备用冷却自动阀；32、备用回流自动阀；
4、水位水温二合一控制器；
5、声光报警器；
6、溢流水管；
7、自来水。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。
本发明最关键的构思在于：通过外置水箱的设置，可以将柴油机与冷却装置分开，避免了柴油机工作过程中产生的热量过多的影响到冷却装置，导致冷却效果下降。
请参照图1所示，一种柴油机水冷装置，包括安装有中冷器1的柴油机组，所述中冷器1连接有外置水箱2；
所述外置水箱2通过冷却水管和回流水管与所述中冷器1连通，所述冷却水管上设置有冷却自动阀21，所述回流水管上设置有回流自动阀22；所述冷却水管与所述外置水箱2连接处设置于所述回流水管与所述外置水箱2连接处的下方。
由上述描述可知，所述的一种柴油机水冷装置的有益效果为：通过外置水箱2的设置，可以将柴油机与冷却装置分开，避免了柴油机工作过程中产生的热量过多的影响到冷却装置，导致冷却效果下降；将所述外置水箱2通过冷却水管和回流水管与所述中冷器1连通，并且在所述冷却水管上设置冷却自动阀21，在所述回流水管上设置回流自动阀22，使得外置水箱2中的液体能够形成一个回流通路实现了冷却液体的循环，能够持续带走柴油机所产生的热量；将所述冷却水管与所述外置水箱2连接处设置于所述回流水管与所述外置水箱2连接处的下方，能够增加循环的效率，同时保证供给给中冷器1的液体温度较低。
进一步的，所述外置水箱2的底部并联设置有自动排水阀23和手动排水阀24，所述外置水箱2的侧边通过进水管与自来水7连通，所述进水管上并联设置有自动进水阀25和浮球液位开关26，所述浮球液位开关26的浮球设置于所述外置水箱2内。
由上述描述可知，通过手动排水阀24的设置，根据实际需要手动控制外置水箱2的液面高度，自动排水阀23的设置能够较为智能的实现对外置水箱2内液面高度的控制，减少人力支出；将外置水箱2连接自来水7，能够较为方便的对外置水箱2进行补水操作；浮球液位开关26为机械结构，保证了停电等情况出现时依然能够第一时间对外置水箱2进行补水操作；自动进水阀25的设置能够实现智能监控，当浮球液位开关26发生故障时，及时为外置水箱2进行补水。
进一步的，所述中冷器1上还连接有备用水箱3，所述备用水箱3与所述外置水箱2并联于所述中冷器1上；所述备用水箱3通过备用冷却水管和备用回流水管与所述中冷器1连通，所述备用冷却水管上连接有备用冷却自动阀31，所述备用回流管上设置有备用回流自动阀32；所述备用冷却水管与所述备用水箱3连接处设置于所述备用回流水管与所述备用水箱3连接处的下方。
由上述描述可知，通过备用水箱3的设置，能够保证在停水等情况发生时，依然能够对柴油机进行冷却降温，避免柴油机过热。
进一步的，还包括水位水温二合一控制器4，所述水位水温二合一控制器4与所述冷却自动阀21、回流自动阀22、自动排水阀23、自动进水阀25、备用冷却自动阀31和备用回流自动阀32电连接。
由上述描述可知，通过水位水温二合一控制器4的设置实现了智能化管控本发明所述的一种柴油机水冷却装置，能够大大降低人力支出成本，方便日常管理操作。
进一步的，所述外置水箱2的箱体内还设置有液位传感器27和温度传感器28，所述液位传感器27和所述温度传感器28与所述水位水温二合一控制器4电连接；还包括声光报警器5，所述声光报警器5与所述水位水温二合一控制器4电连接。
由上述描述可知，液位传感器27和温度传感器28的设置，能够及时监测外置水箱2能液面的高度和温度，并及时将信息传输给水位水温二合一控制器4，进一步方便了智能管控本发明所述的一种柴油机水冷却装置；声光报警器5的设置，能够在外置水箱2液面过低的情况下，发出警报，让工作人员及时处理，避免发生安全事故。
进一步的，还包括溢流水管6，所述溢流水管6的一端穿过所述外置水箱2的上方侧壁，另一端设置于所述外置水箱2的下方用于排水。
由上述描述可知，溢流水管6的设置，能够在自动进水阀25和浮球液位开关26都发生故障无法关闭的情况下，保证外置水箱2内的液体及时排出，避免出现液面过高满溢的情况。
一种基于上述的柴油机水冷装置的柴油机水冷方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：获取外置水箱2内液体温度，判断所述温度是否低于阈值，若是，执行S2步骤；
S2：仅打开冷却自动阀21和回流自动阀22进行内循环操作；
S3：若否，获取外置水箱2的液面高度，判断所述液面高度所处的预设区间并执行相应操作；
上述的预设区间及所执行的相应操作具体的如下：
所述预设区间包括液面高度≥上限水位、上限水位＞液面高度≥下限水位和下限水位＞液面高度；
当液面高度≥上限水位时，自动排水阀23打开排水，此时液面高度下降，浮球液位开关26的浮球高度下降，开启浮球液位开关26，补入自来水7，降低外置水箱2内液体的温度；
当上限水位＞液面高度≥下限水位，自动进水阀25打开，继续对外置水箱2进行补水；
当下限水位＞液面高度时，关闭自动排水阀23、冷却自动阀21和回流自动阀22，打开备用回流自动阀32和备用冷却自动阀31，通过备用水箱3进行冷却。
进一步的，所述S2中，所述外置水箱2内的液体从冷却自动阀21流出，并流经中冷器1后由回流自动阀22流回外置水箱2内。
实施例一
请参照图1所示，一种柴油机水冷装置，包括安装有中冷器1的柴油机组，所述中冷器1连接有外置水箱2；所述外置水箱2通过冷却水管和回流水管与所述中冷器1连通，所述冷却水管上设置有冷却自动阀21，所述回流水管上设置有回流自动阀22；所述冷却水管与所述外置水箱2连接处设置于所述回流水管与所述外置水箱2连接处的下方；所述外置水箱2的底部并联设置有自动排水阀23和手动排水阀24，所述外置水箱2的侧边通过进水管与自来水7连通，所述进水管上并联设置有自动进水阀25和浮球液位开关26，所述浮球液位开关26的浮球设置于所述外置水箱2内；所述中冷器1上还连接有备用水箱3，所述备用水箱3与所述外置水箱2并联于所述中冷器1上；所述备用水箱3通过备用冷却水管和备用回流水管与所述中冷器1连通，所述备用冷却水管上连接有备用冷却自动阀31，所述备用回流管上设置有备用回流自动阀32；所述备用冷却水管与所述备用水箱3连接处设置于所述备用回流水管与所述备用水箱3连接处的下方；还包括水位水温二合一控制器4，所述水位水温二合一控制器4与所述冷却自动阀21、回流自动阀22、自动排水阀23、自动进水阀25、备用冷却自动阀31和备用回流自动阀32电连接；所述外置水箱2的箱体内还设置有液位传感器27和温度传感器28，所述液位传感器27和所述温度传感器28与所述水位水温二合一控制器4电连接；还包括声光报警器5，所述声光报警器5与所述水位水温二合一控制器4电连接；还包括溢流水管6，所述溢流水管6的一端穿过所述外置水箱2的上方侧壁，另一端设置于所述外置水箱2的下方用于排水。
上述的一种柴油机水冷装置的工作过程为：
在外置水箱2和备用水箱3内装满水，当外置水箱2温度正常时，仅有冷却自动阀21和回流自动阀22打开，外置水箱2内的液体从冷却自动阀21流出，并流经中冷器1后由回流自动阀22流回外置水箱2内；
当外置水箱2内的温度超过预设上限温度时，水位水温二合一控制器4控制自动排水阀23打开，此时外置水箱2内液面下降，浮球液位开关26中的浮球下沉，打开浮球开关，注入自来水7以降低外置水箱2内液体的温度；若此时浮球开关发生故障未正常开启，外置水箱2内的液面继续下降，当液面高度低于上限水位时，液位传感器27监测到此时液面高度并将液面高度的信息发送给水位水温二合一控制器4，水位水温二合一控制器4控制自动进水阀25开启；
若出现停水等情况，外置水箱2内的液面高度持续下降至低于下限水位，液位传感器27监测到此时液面高度并将液面高度的信息发送给水位水温二合一控制器4，水位水温二合一控制器4关闭自动排水阀23、冷却自动阀21和回流自动阀22，打开备用回流自动阀32和备用冷却自动阀31，通过备用水箱3进行冷却；
重新恢复供水后，随着液面高度的上升，当达到相应的下限水位及上限水位时，水位水温二合一控制器4控制相应的自动阀执行上述步骤中相反的操作；
若自动进水阀25和浮球液位开关26均发生故障无法关闭，导致外置水箱2内的液面高度持续上升，当液面高度达到溢流水管6所处的位置时，外置水箱2内的液体通过溢流水管6排出。
实施例二
一种基于实施例一所述的柴油机水冷装置的柴油机水冷方法，包括以下步骤：
S1：获取外置水箱2内液体温度，判断所述温度是否低于阈值，若是，执行S2步骤；
S2：仅打开冷却自动阀21和回流自动阀22进行内循环操作；
S3：若否，获取外置水箱2的液面高度，判断所述液面高度所处的预设区间并执行相应操作；
上述的预设区间及所执行的相应操作具体的如下：
所述预设区间包括液面高度≥上限水位、上限水位＞液面高度≥下限水位和下限水位＞液面高度；
当液面高度≥上限水位时，自动排水阀23打开排水，此时液面高度下降，浮球液位开关26的浮球高度下降，开启浮球液位开关26，补入自来水7，降低外置水箱2内液体的温度；
当上限水位＞液面高度≥下限水位，自动进水阀25打开，继续对外置水箱2进行补水；
当下限水位＞液面高度时，关闭自动排水阀23、冷却自动阀21和回流自动阀22，打开备用回流自动阀32和备用冷却自动阀31，通过备用水箱3进行冷却。
所述S2中，所述外置水箱2内的液体从冷却自动阀21流出，并流经中冷器1后由回流自动阀22流回外置水箱2内。
实施例三
将实施例一所述的一种柴油机水冷装置在夏季(8月)设置于某地下工程电站，面积25平方米(5米(长)×5米(宽))，室温28℃条件下，温湿度表置于发电机房不与测试设备接触的固定位置，用于室温取值；自带水箱内部增加1个温感测试水温，回水温度通过机组自带水温表测试；外加水箱水温、液位从显示器观测。设定水温上限40℃，下限35℃，液位上限110cm，下限80cm条件下，关键实验结果如下表所示：
表1实验结果
表2实验器材仪表
序号 设备\器材\仪表 厂家 型号 数量 备注
1 柴油机水冷装置 自制 1套
2 水温、液位显示器 虹润仪器 NHR 5200 1套
3 声光报警系统 通用 1套
4 50KW柴油发电机组 上海鼎新 DWM55 2部
5 万用表 美国FLUKE 18B 1个
6 温湿度表 衡水沈拓 WS-A6 1个
7 市电-油机切换柜 DP-200 1个
8 水表 通用 1个
实验结论：未安装柴油机水冷装置前，机组空载运行仅30min，水温就快速上升至65℃，对应室温达到45℃，再加载运行30min后，水温已达到98℃，此后水温基本恒定不变，此时室温也快速上升至70℃以上，甚至在2小时后达到78℃，维护人员已完全无法在现场进行操作。
通过对比可以看到，柴油机水冷装置安装后，经现场测试，在机组持续加载运行12小时以上，期间无论机组工况如何变化，均能保持外置水箱水温控制在设定上下限值之间，低于50℃，发电机房室温稳定保持在35℃左右，利于机组工作，同时也利于人员正常操作维护。
综上所述，本发明提供的一种柴油机水冷装置，通过外置水箱的设置，可以将柴油机与冷却装置分开，避免了柴油机工作过程中产生的热量过多的影响到冷却装置，导致冷却效果下降；将所述外置水箱通过冷却水管和回流水管与所述中冷器连通，并且在所述冷却水管上设置冷却自动阀，在所述回流水管上设置回流自动阀，使得外置水箱中的液体能够形成一个回流通路实现了冷却液体的循环，能够持续带走柴油机所产生的热量；将所述冷却水管与所述外置水箱连接处设置于所述回流水管与所述外置水箱连接处的下方，能够增加循环的效率，同时保证供给给中冷器的液体温度较低；通过手动排水阀的设置，根据实际需要手动控制外置水箱的液面高度，自动排水阀的设置能够较为智能的实现对外置水箱内液面高度的控制，减少人力支出；将外置水箱连接自来水，能够较为方便的对外置水箱进行补水操作；浮球液位开关为机械结构，保证了停电等情况出现时依然能够第一时间对外置水箱进行补水操作；自动进水阀的设置能够实现智能监控，当浮球液位开关发生故障时，及时为外置水箱进行补水；通过备用水箱的设置，能够保证在停水等情况发生时，依然能够对柴油机进行冷却降温，避免柴油机过热；通过水位水温二合一控制器的设置实现了智能化管控本发明所述的一种柴油机水冷却装置，能够大大降低人力支出成本，方便日常管理操作；液位传感器和温度传感器的设置，能够及时监测外置水箱能液面的高度和温度，并及时将信息传输给水位水温二合一控制器，进一步方便了智能管控本发明所述的一种柴油机水冷却装置；声光报警器的设置，能够在外置水箱液面过低的情况下，发出警报，让工作人员及时处理，避免发生安全事故；溢流水管的设置，能够在自动进水阀和浮球液位开关都发生故障无法关闭的情况下，保证外置水箱内的液体及时排出，避免出现液面过高满溢的情况。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (7)

1.一种基于柴油机水冷装置的柴油机水冷方法，其特征在于，所述柴油机水冷装置包括安装有中冷器的柴油机组，所述中冷器连接有外置水箱；
所述外置水箱通过冷却水管和回流水管与所述中冷器连通，所述冷却水管上设置有冷却自动阀，所述回流水管上设置有回流自动阀；所述冷却水管与所述外置水箱连接处设置于所述回流水管与所述外置水箱连接处的下方；
所述柴油机水冷方法包括以下步骤：
S1：获取外置水箱内液体温度，判断所述温度是否低于阈值，若是，执行S2步骤；
S2：仅打开冷却自动阀和回流自动阀进行内循环操作；
S3：若否，获取外置水箱的液面高度，判断所述液面高度所处的预设区间并执行相应操作；
上述的预设区间及所执行的相应操作具体的如下：
所述预设区间包括液面高度≥上限水位、上限水位＞液面高度≥下限水位和下限水位＞液面高度；
当液面高度≥上限水位时，自动排水阀打开排水，此时液面高度下降，浮球液位开关的浮球高度下降，开启浮球液位开关，补入自来水，降低外置水箱内液体的温度；
当上限水位＞液面高度≥下限水位，自动进水阀打开，继续对外置水箱进行补水；
当下限水位＞液面高度时，关闭自动排水阀、冷却自动阀和回流自动阀，打开备用回流自动阀和备用冷却自动阀，通过备用水箱进行冷却。
2.根据权利要求1所述的基于柴油机水冷装置的柴油机水冷方法，其特征在于，所述S2中，所述外置水箱内的液体从冷却自动阀流出，并流经中冷器后由回流自动阀流回外置水箱内。
3.根据权利要求1所述的基于柴油机水冷装置的柴油机水冷方法，其特征在于，所述外置水箱的底部并联设置有自动排水阀和手动排水阀，所述外置水箱的侧边通过进水管与自来水连通，所述进水管上并联设置有自动进水阀和浮球液位开关，所述浮球液位开关的浮球设置于所述外置水箱内。
4.根据权利要求1所述的基于柴油机水冷装置的柴油机水冷方法，其特征在于，所述中冷器上还连接有备用水箱，所述备用水箱与所述外置水箱并联于所述中冷器上；所述备用水箱通过备用冷却水管和备用回流水管与所述中冷器连通，所述备用冷却水管上连接有备用冷却自动阀，所述备用回流水管上设置有备用回流自动阀；所述备用冷却水管与所述备用水箱连接处设置于所述备用回流水管与所述备用水箱连接处的下方。
5.根据权利要求1所述的基于柴油机水冷装置的柴油机水冷方法，其特征在于，所述柴油机水冷装置还包括水位水温二合一控制器，所述水位水温二合一控制器与所述冷却自动阀、回流自动阀、自动排水阀、自动进水阀、备用冷却自动阀和备用回流自动阀电连接。
6.根据权利要求5所述的基于柴油机水冷装置的柴油机水冷方法，其特征在于，所述外置水箱的箱体内还设置有液位传感器和温度传感器，所述液位传感器和所述温度传感器与所述水位水温二合一控制器电连接；还包括声光报警器，所述声光报警器与所述水位水温二合一控制器电连接。
7.根据权利要求1所述的基于柴油机水冷装置的柴油机水冷方法，其特征在于，所述柴油机水冷装置还包括溢流水管，所述溢流水管的一端穿过所述外置水箱的上方侧壁，另一端设置于所述外置水箱的下方用于排水。
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