CN110001911A - 一种用于闭式水润滑尾轴承的润滑水供给装置及供水方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于闭式水润滑尾轴承的润滑水供给装置及供水方法，润滑水供给装置，包括润滑水供给泵、废热回收装置、尾轴尾管装置、润滑水抽吸泵、回水旁通管和高置水箱，润滑水供给泵的入口与高置水箱相连，润滑水供给泵的出口通过润滑水出口管连接到尾轴尾管装置的进水口，废热回收装置用于回收船舶主机废热并对润滑水进行加热，尾轴尾管装置的出口通过回水管道连接到润滑水抽吸泵的入口，润滑水抽吸泵的出口通过管道连接到高置水箱的顶部，所述润滑水抽吸泵还设有与其并联且带控制阀门的回水旁通管。本发明通过废热回收装置可以有效去除润滑水中的冰晶颗粒，提高闭式水润滑轴承在寒冷气候下的可靠性和使用寿命。

Description

一种用于闭式水润滑尾轴承的润滑水供给装置及供水方法

技术领域

本发明属于船舶领域，涉及一种水润滑尾轴承的附属部件，具体涉及一种用于闭式水润滑尾轴承的润滑水供给装置及供水方法，是一种使用主机废气余热来对寒冷水域的闭式水润滑尾轴承的润滑水进行加热，从而消除水中冰晶对轴承的影响、提高轴承可靠性与寿命的润滑水供给装置及方法。

背景技术

随着人们环保意识的提高，船舶污染问题引起了社会的广泛关注，目前船舶尾轴承以油润滑为主，这无法避免滑油泄露对航行水域造成的污染，而内海、内河和极地等特殊区域的环保法规日趋严格，油润滑轴承的污染问题愈加突出，发展一种环保的船舶尾轴承势在必行。水润滑尾轴承以水作为润滑介质，具有来源丰富、无污染的特点，而且省去了滑油的消耗，能够带来可观的经济效益和社会效益。水润滑尾轴承可分为开式和闭式两种，开式水润滑轴承已有数百年历史，但是无法避免泥沙侵蚀的问题，因此始终无法取代油润滑尾轴承；闭式水润滑尾轴承有专设的润滑水系统，可以使用洁净的淡水来对轴承进行润滑冷却，这完全避免了泥沙带来的危害，随着相关研究的深入，闭式水润滑尾轴承完全有可能取代油润滑轴承。闭式水润滑尾轴承润滑水的温度和流量对轴承性能的影响很大，而现有的润滑水供给装置基本上都只考虑到润滑水的冷却而忽略了在北极等寒冷水域时需要对润滑水进行加热。在北极等寒冷水域，气温低至零下几十摄氏度，海水的温度也会在0摄氏度以下，水润滑尾轴承的润滑水在此低温下会产生冰晶，冰晶进入到轴承间隙后会使得轴承磨损加剧，降低轴承的可靠性和寿命。因此有必要对寒冷水域使用的闭式水润滑尾轴承的润滑水进行加热，并对润滑水中的冰晶数量进行监测，这可以去除水中的冰晶、提高轴承在寒冷气候下的可靠性和寿命。

发明内容

本发明旨在提供一种利用主机排气余热加热在寒冷水域航行船舶的尾轴承润滑水，并对润滑水的温度、压力和水中的冰晶数量进行实时监控的润滑水供给装置和运行方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种用于闭式水润滑尾轴承的润滑水供给装置，其特征在于：包括润滑水供给泵、废热回收装置、尾轴尾管装置、润滑水抽吸泵、回水旁通管和高置水箱，所述高置水箱用于存储和补充润滑水，所述润滑水供给泵的入口与高置水箱相连，润滑水供给泵的出口通过润滑水出口管连接到尾轴尾管装置的进水口，所述废热回收装置用于对润滑水供给泵出口处的润滑水进行加热，所述尾轴尾管装置的出口通过回水管道连接到润滑水抽吸泵的入口，润滑水抽吸泵的出口通过管道连接到高置水箱的顶部，所述润滑水抽吸泵还设有与其并联且带控制阀门的回水旁通管。

作为改进，所述废热回收装置为换热器，所述润滑水出口管与换热器的冷端相连，换热器的热端连接到船舶主机上带有废气开度阀的废气管。

作为改进，所述换热器冷端出口的润滑水出口管上设有便于观察润滑水流动情况的视流器。

作为改进，所述的润滑水供给装置还包括控制器，所述尾轴尾管装置入口的润滑水出口管上设有与控制器相连的温度传感器、压力传感器和颗粒度传感器，所述尾轴尾管装置出口的回水管道上设有温度传感器，控制器根据各传感器的信息发出控制指令，根据尾轴尾管装置进出口温差和压力控制润滑水供给泵的转速，从而改变润滑水的流量和压力；根据颗粒度信号和温度信号控制废气开度阀的开度，从而改变加热量。

作为改进，所述高置水箱上设有液位计、手动补水阀和与大气相通的透气管。

作为改进，所述高置水箱上设有自动补水装置，所述自动补水装置包括高位浮子开关、低位浮子开关、控制器和自动补水阀，所述高位浮子开关、低位浮子开关检测高置水箱内的水位触发信号传递给控制器，通过控制器控制自动补水阀开启和关闭，从而对高置水箱自动补水。

一种利用上述的润滑水供给装置进行润滑水供给方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)润滑水供应泵从高置水箱中抽取润滑水后，经过换热器、视流器和尾轴尾管装置润滑水进口阀进入到尾轴尾管装置，尾轴尾管装置的出口润滑水通过润滑水抽吸泵或者回水旁通管后进入到高置水箱，形成封闭式的冷却循环回路；

2)来自主机废气总管的废气通过废气进口阀进入到压气机中，被压缩的废气通过废气出口阀进入到换热器中换热，随后进入脱硫装置，并最终排放至大气中，形成一个开式的废气循环回路；

3)开启润滑水供给泵、压气机及循环管路上的阀门，润滑水与主机废气在换热器中进行换热，润滑水在封闭的冷却循环回路中循环，对尾轴尾管装置进行冷却，主机废气在开式循环中循环，对润滑水进行加热，高置水箱中的低位浮子开关动作时，单片机控制自动补水阀开启，进行补水操作，高位浮子开关动作时，关闭自动补水阀停止补水，若自动补水阀故障或需要检修则可由工作人员开启手动补水阀补水；

4)控制器根据尾轴尾管装置进出口传感器传送的信息，控制润滑水供给泵的转速和废气总管上废气进口阀的开度，使系统内润滑水的温度、压力、流量和冰晶颗粒数满足要求，当轴承的负荷较大时，还可以打开润滑水抽吸泵和进出口阀，关闭回水旁通管上的阀件，使润滑水满足极端工况的要求。

本发明与现有的技术相比，具有以下有益效果：1)本发明设置有对润滑水加热的废热回收装置，能够有效去除润滑水中的冰晶颗粒，提高闭式水润滑轴承在寒冷气候下的可靠性和使用寿命。2)本发明以主机废气作为热源对水润滑轴承的润滑水进行加热，提高了船舶的能效。3)本发明在润滑水回水管路上设置了润滑水抽吸泵及与之并联的回水旁通管，在尾轴承负荷较大时，可关闭旁通阀，开启润滑水抽吸泵及其进出口阀，通过泵的抽吸作用加快轴承中润滑水的流动速度，使轴承保证正常的润滑和冷却状态；在轴承负荷较小时可关闭润滑水抽吸泵及其进出口阀，开启旁通阀，让润滑水自然流至高置水箱。4)本发明在尾轴尾管装置的润滑水进口处布置有温度传感器、压力传感器和颗粒度传感器，在尾轴尾管装置的润滑水出口管上布置有温度传感器，在高置水箱布置有高低位浮子开关，可对润滑水的进口压力、进口冰晶颗粒数、进出口温差以及高置水箱的水位进行实时监控，并通过单片机控制润滑水供给泵的转速、废气进口阀的开度和自动补水阀的开关，减少轮机工作人员的工作量。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图中：1-润滑水供给泵，2-压气机，3-废气进口阀，4-换热器，5-视流器，6-进口温度传感器，7-压力传感器，8-颗粒度传感器，9-单片机，10-显示器，11-计算机，12-尾轴尾管装置，13-出口温度传感器，14-润滑水抽吸泵，15-回水旁通管，16-液位计，17-高位浮子开关，18-低位浮子开关，19-透气管，20-手动补水阀，21-自动补水阀，22-高置水箱。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的结构、原理和工作过程作进一步的说明。

本发明是一种用于闭式水润滑尾轴承的润滑水供给装置，如图1所示，包括润滑水供给泵1、换热器4、尾轴尾管装置12、润滑水抽吸泵14、回水旁通管15、高置水箱22、压气机2、高位浮子开关17、低位浮子开关18、出口温度传感器13、进口温度传感器6、压力传感器7、颗粒度传感器8、单片机9、显示器10和计算机11。润滑水供给泵1的进口通过管路与高置水箱22的润滑水供水口连通，润滑水供给泵1的出口设有润滑水出口管，润滑水出口管通过换热器4、视流器5和尾轴尾管装置12进口阀进入到尾轴尾管装置12；所述润滑水出口管与换热器4的冷端相连，换热器4的热端连接到船舶上主机的废气管，换热器4利用主机废气余热加热润滑水，润滑水供给泵1出口管路和压气机2(用于压缩主机的排出的废气)出口管路在换热器4中进行热交换；压气机2的进气口与废气总管连通，进气口前设置有一个废气进口阀3，压气机2出口管路通过出口阀后进入到换热器4，换热器4内换热完成后的气体通入到脱硫装置，随后排放至大气中；尾轴尾管装置12的出水管路上布置有一个润滑水抽吸泵14、与润滑水抽吸泵并联的回水旁通管15和一个出口温度传感器13，出口润滑水通过润滑水抽吸泵14或者回水旁通管15后进入到高置水箱22中(与高置水箱22的润滑水回水口相连)，尾轴尾管装置12的进水管路上布置有进口温度传感器6、压力传感器7和颗粒度传感器8，并通过进口阀、视流器5和换热器4与润滑水供给泵1的出口管路相通；高置水箱22上布置有液位计16、通气管19、高位浮子开关17、低位浮子开关18及淡水补给管系，淡水补给管系上布置有一个自动补水阀21和一个与之相并联的手动补水阀20，两个阀的进口均与船舶淡水系统相连；所有传感器均接至单片机9，单片机9与计算机11和显示器10相连。

本发明实施例中，高置水箱22的自动补水阀21为电动开关阀，单片机9根据高低位浮子开关的电位信息来控制电动开关阀的开关，需要指出的是本发明实施例中，高低位浮子开关可用液位遥测系统替代，实时显示液位，并传送至单片机控制；单片机也可用其它形式的控制器替代。

本发明实施例中，润滑水供给泵1为变量泵、压气机2的废气进口阀3为电动开度阀，变量泵的转速和电动开度阀的开度均由单片机9控制，润滑水抽吸泵14也可以是变量泵，其进出口阀及旁通管路15上的阀也可以是电动开关阀或者电动开度阀，且旁通管路15上的阀、润滑水抽吸泵和其进出口阀均可由单片机控制，以便于对不同工况下尾轴尾管装置12的润滑水流通量进行快速和精准调节。

本发明实施例中，尾轴尾管装置12的进水管路上布置有视流器5和润滑水进口阀，所述视流器5可以为玻璃视窗。

本发明实施例中，润滑水抽吸泵14的进口和出口各布置了一个阀门，回水旁通管15上也布置了一个阀门。

本发明润滑水供给装置进行尾轴润滑水循环供给方法如下：

润滑水供给泵1从高置水箱22中抽取润滑水，供给泵的出口管通过换热器4被压气机2压缩的主机废气加热，这样既能加热润滑水，又减少了主机的能量消耗，加热完润滑水的废气通过除硫装置脱硫后排至大气；通过换热器4的润滑水出口管上有一个视流器5，用于观察润滑水流动的情况；润滑水在通过进口阀后进入到尾轴尾管装置12，润滑水出口管上布置有一个润滑水抽吸泵14，还有一个与润滑水抽吸泵并联的回水旁通管15，在尾轴承负荷较大时，可关闭回水旁通管15上的旁通阀，开启润滑水抽吸泵14及其进出口阀，通过润滑水抽吸泵14的抽吸作用加快润滑水的流动速度，保证轴承的润滑和冷却状态正常，在轴承负荷较小时可关闭润滑水抽吸泵14及其进出口阀，开启回水旁通管15上的旁通阀，让润滑水在尾轴尾管装置12内压力作用下流至高置水箱22中；高置水箱22可实现润滑水的储存和处理、润滑水的补充、系统内气体的排出、容纳润滑水升温后的膨胀等功能，其上布置有液位计16、透气管19、高位浮子开关17、低位浮子开关18、淡水补水口、润滑水供水口和润滑水回水口，液位计16用于观察高置水箱22的水位，既可以是电子液位计16，也可以是成本低的玻璃液位计16，透气管19用于排出系统中的气体，设于高置水箱22顶部，高位浮子开关17和低位浮子开关18用于检测极限水位，淡水补给管系上有手动补水阀20和自动补水阀21，自动补水阀21通过单片机9控制，单片机9接收高位浮子开关17和低位浮子开关18的限位信号来控制自动补水阀21的开关，用于对损失的润滑水进行补充。

高低位浮子开关可将高置水箱22的极限水位转化为电位信号并传送至单片机9，此外在尾轴尾管装置12的润滑水进口处布置有进口温度传感器6、压力传感器7和颗粒度传感器8，在尾轴尾管装置12的润滑水出口管上布置有出口温度传感器13，这些传感器的信号也传至单片机9；单片机9根据预设的程序调节废气进口的废气进口阀3的开度和润滑水供给泵1的驱动电机的转速，根据高低位开关的电位信息控制自动补水阀21的开关，从而使高置水箱22的水位处于正常范围，并实现对润滑水温度、压力、流量及冰晶颗粒数的控制，确保寒冷气候条件下的闭式水润滑轴承处于良好的工作状态，提高其可靠性和使用寿命。另外单片机9还能将相关信息传至显示器10和计算机11，供机舱工作人员参考，减少机舱人员的工作量。本发明实施例中，来自废气总管中的含硫废气经过换热器4对其内的润滑水进行加热后，还要通过船舶上的脱硫装置进行脱硫处理，脱硫处理后即可排放。

本发明实施例中采用的除硫装置为现有技术中船舶上已有设备，其结构对本发明技术方案实施例不构成影响，故不再赘述，本实施例中采用的颗粒度传感器8为现有技术检测水中颗粒物浓度的传感器，比如散射浊度测定传感器或者激光光度传感器等等。

综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种用于闭式水润滑尾轴承的润滑水供给装置，其特征在于：包括润滑水供给泵、废热回收装置、尾轴尾管装置、润滑水抽吸泵、回水旁通管和高置水箱，所述高置水箱用于存储和补充润滑水，所述润滑水供给泵的入口与高置水箱相连，润滑水供给泵的出口通过润滑水出口管连接到尾轴尾管装置的进水口，所述废热回收装置用于回收船舶主机废热并对润滑水供给泵出口处的润滑水进行加热，所述尾轴尾管装置的出口通过回水管道连接到润滑水抽吸泵的入口，润滑水抽吸泵的出口通过管道连接到高置水箱的顶部，所述润滑水抽吸泵还设有与其并联且带控制阀门的回水旁通管。

2.如权利要求1所述的润滑水供给装置，其特征在于：所述废热回收装置为换热器，所述润滑水出口管与换热器的冷端相连，换热器的热端连接到船舶主机上带有废气开度阀的废气管。

3.如权利要求2所述的润滑水供给装置，其特征在于：所述换热器冷端出口的润滑水出口管上设有便于观察润滑水流动情况的视流器。

4.如权利要求2所述的润滑水供给装置，其特征在于：还包括控制器，所述尾轴尾管装置入口的润滑水出口管上设有与控制器相连的温度传感器、压力传感器和颗粒度传感器，所述尾轴尾管装置出口的回水管道上设有温度传感器，控制器根据各传感器的信息发出控制指令，根据尾轴尾管装置进出口温差和压力控制润滑水供给泵的转速，从而改变润滑水的流量和压力；根据颗粒度信号和温度信号控制废气开度阀的开度，从而改变加热量。

5.如权利要求1至4任意一项所述的润滑水供给装置，其特征在于：所述高置水箱上设有液位计、手动补水阀和与大气相通的透气管。

6.如权利要求5所述的润滑水供给装置，其特征在于：所述高置水箱上设有自动补水装置，所述自动补水装置包括高位浮子开关、低位浮子开关、控制器和自动补水阀，所述高位浮子开关、低位浮子开关检测高置水箱内的水位触发信号传递给控制器，通过控制器控制自动补水阀开启和关闭，从而对高置水箱自动补水。

7.一种利用权利要求6所述的润滑水供给装置进行润滑水供给方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)润滑水供应泵从高置水箱中抽取润滑水后，经过换热器、视流器和尾轴尾管装置润滑水进口阀进入到尾轴尾管装置，尾轴尾管装置的出口润滑水通过润滑水抽吸泵或者回水旁通管后进入到高置水箱，形成封闭式的冷却循环回路；

2)来自主机废气总管的废气通过废气进口阀进入到压气机中，被压缩的废气通过废气出口阀进入到换热器中换热，随后进入脱硫装置，并最终排放至大气中，形成一个开式的废气循环回路；

3)开启润滑水供给泵、压气机及循环管路上的阀门，润滑水与主机废气在换热器中进行换热，润滑水在封闭的冷却循环回路中循环，对尾轴尾管装置进行冷却，主机废气在开式循环中循环，对润滑水进行加热，高置水箱中的低位浮子开关动作时，单片机控制自动补水阀开启，进行补水操作，高位浮子开关动作时，关闭自动补水阀停止补水，若自动补水阀故障或检修则可由工作人员开启手动补水阀补水；

4)控制器根据尾轴尾管装置进出口传感器传送的信息，控制润滑水供给泵的转速和废气总管上废气进口阀的开度，使系统内润滑水的温度、压力、流量和冰晶颗粒数满足要求，当轴承的负荷较大时，还可以打开润滑水抽吸泵和进出口阀，关闭回水旁通管上的阀件，使润滑水满足极端工况的要求。