CN113047929B - 一种利用尾气余热的船舶柴油机缸套水预热系统及其控制方法 - Google Patents

一种利用尾气余热的船舶柴油机缸套水预热系统及其控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种利用尾气余热的船舶柴油机缸套水预热系统及其控制方法，包括柴油机、翅片式换热器、离心式风机、电动蝶阀、止回阀、循环泵、第一电磁阀、第二电磁阀、温度传感器、触摸显示器和控制器。本发明能够减少柴油机缸套水预热过程中消耗的时间和燃油，改善柴油机冷启动时的热应力状况，增强柴油机的动力性能和工作平稳性。

Description

一种利用尾气余热的船舶柴油机缸套水预热系统及其控制 方法
技术领域
本发明属于内燃机节能的技术领域，具体涉及一种利用尾气余热的船舶柴油机缸套水预热系统及其控制方法。
背景技术
船舶柴油机运转时向大气直接排放高温尾气，其中含有大量未被利用的热能，降低了能源的利用效率。
理想的柴油机缸套水温度有利于增强主机的动力性能和工作平稳性，有效减小热应力引起的机械疲劳，并在一定程度上减少废气的排放。
发明内容
发明目的：为了减少柴油机缸套水预热过程中消耗的时间和燃油，缓解柴油机由于热应力引起的机械疲劳，并在一定程度上减少柴油机的排放，本发明提供了一种利用尾气余热的船舶柴油机缸套水预热系统及控制方法。
技术方案：一种利用尾气余热的船舶柴油机缸套水预热系统，包括柴油机、翅片式换热器、离心式风机、止回阀、电动蝶阀、循环泵、第一电磁阀、第二电磁阀、温度传感器、触摸显示器和控制器；
所述的柴油机设有尾气出口，所述的柴油机缸套上设有缸套内循环水进口和缸套内循环水出口；
所述的翅片式换热器包括尾气进口、尾气出口、冷却水进口和冷却水出口；所述的尾气进口与尾气出口连通，所述的冷却水进口与冷却水出口连通；
所述的离心式风机与翅片式换热器的尾气出口连通，所述的离心式风机用于减小柴油机排气背压；
尾气的流通路径依次经过翅片式换热器的尾气进口、翅片式换热器的尾气出口和离心式风机；
所述的电动蝶阀进水口与循环泵出水口连通，所述的电动蝶阀出水口与翅片式换热器冷却水进口连通，所述的电动蝶阀用于调节开度改变冷却水流量，与控制器通讯连接；
所述的循环泵用于抽取冷却水，循环泵的出水口与电动蝶阀进水口连通；
所述的温度传感器安装在柴油机缸套内循环水出口与第二电磁阀进水口的管路上，与控制器通讯连接，所述的温度传感器用于监测柴油机缸套内循环水出口的水温；
所述的触摸显示器包括触摸屏和显示屏，支持触摸输入和显示输出，与控制器通讯连接；
所述的止回阀安装在翅片式换热器冷却水出口与第一电磁阀进水口的管路上，作用是防止柴油机缸套内循环水逆流至翅片式换热器。
所述的第一电磁阀安装在止回阀与柴油机缸套内循环水进口的管路上，与控制器通讯连接；
所述的第二电磁阀安装在柴油机缸套内循环水出口的管道上，与控制器通讯连接；
作为优化：当柴油机启动后即进入缸套水预热阶段，柴油机排出的高温尾气的热量经翅片式换热器传递给冷却水，此时第一电磁阀和第二电磁阀处于开启状态，水流依次流经循环泵、电动蝶阀、翅片式换热器冷却水进口、翅片式换热器冷却水出口、止回阀、第一电磁阀、柴油机缸套内循环水进口、柴油机缸套内循环水出口和第二电磁阀。
作为优化：所述的控制器内置的算法自动调节电动蝶阀的开度以改变冷却水流量，从而使柴油机缸套内循环水温稳定于合理温度。
作为优化：所述的触摸显示器实时显示柴油机缸套内循环水温，当水温达到设定目标时，控制器在触摸显示器上显示缸套水“预热完成”提示；当用户通过控制器发出柴油机“预热关闭”的指令时，控制器控制第一电磁阀和第二电磁阀处于关闭状态，控制器关闭循环泵，此时缸套水内循环水处于封闭状态。
一种根据所述的利用尾气余热的船舶柴油机缸套水预热系统的控制方法，包括以下步骤：
S1：控制器初始化柴油机缸套水预热目标温度T；
S2：控制器控制第一电磁阀和第二电磁阀处于开启状态；
S3：控制器启动循环泵；
S4：控制器读取温度传感器的温度T’，若T’<T，则进入步骤S5，否则进入步骤S6；
S5：控制器调整电动蝶阀的开度，使得柴油机缸套内循环水温T’趋近于目标温度T；
S6：控制器通过触摸显示器向用户发出“预热完成”提示；
S7：控制器检测用户是否由触摸显示器发出“预热关闭”指令，若接收到“预热关闭”指令，则控制器关闭循环泵，控制器控制第一电磁阀和第二电磁阀处于关闭状态，否则进入步骤S4。
有益效果：本发明能够减少柴油机缸套水预热过程中消耗的时间和燃油，改善柴油机冷启动时的热应力状况，增强柴油机的动力性能和工作平稳性。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是本发明的控制流程示意图。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，以使本领域的技术人员能够更好的理解本发明的优点和特征，从而对本发明的保护范围做出更为清楚的界定。本发明所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例
如图1所示，一种利用尾气余热的船舶柴油机缸套水预热系统，包括柴油机15、翅片式换热器4、离心式风机1、电动蝶阀7、止回阀9、循环泵8、第一电磁阀10、第二电磁阀14、温度传感器13、触摸显示器和控制器；
所述的柴油机15设有尾气出口，所述的柴油机15缸套上设有缸套内循环水进口11和缸套内循环水出口12；
所述的翅片式换热器4包括尾气进口3、尾气出口2、冷却水进口5和冷却水出口6；所述的尾气进口3与尾气出口2连通，所述的冷却水进口5与冷却水出口6连通；
所述的离心式风机1与翅片式换热器的尾气出口2连通，所述的离心式风机1用于减小柴油机15排气背压；
尾气的流通路径依次经过翅片式换热器的尾气进口3、翅片式换热器的尾气出口2和离心式风机1；
所述的电动蝶阀7进水口与循环泵8出水口连通，所述的电动蝶阀7出水口与翅片式换热器冷却水进口5连通，所述的电动蝶阀7用于调节开度改变冷却水流量，与控制器通讯连接；
所述的循环泵8用于抽取冷却水，循环泵8的出水口与电动蝶阀7进水口连通；
所述的温度传感器13安装在柴油机缸套内循环水出口12与第二电磁阀14进水口的管路上，与控制器通讯连接，所述的温度传感器13用于监测柴油机缸套内循环水出口12的水温；
所述的触摸显示器包括触摸屏和显示屏，支持触摸输入和显示输出，与控制器通讯连接；
所述的止回阀9安装在翅片式换热器冷却水出口6与第一电磁阀10进水口的管路上，作用是防止柴油机15缸套内循环水逆流至翅片式换热器4。
本实施例中，当柴油机15启动后即进入缸套水预热阶段，柴油机15排出的高温尾气的热量经翅片式换热器4传递给冷却水，此时第一电磁阀10和第二电磁阀14处于开启状态，水流依次流经循环泵8、电动蝶阀7、翅片式换热器冷却水进口5、翅片式换热器冷却水出口6、止回阀10、第一电磁阀10、柴油机缸套内循环水进口11、柴油机缸套内循环水出口12和第二电磁阀14。
本实施例中，所述的控制器内置的算法自动调节电动蝶阀7的开度以改变冷却水流量，从而使柴油机15缸套内循环水温稳定于合理温度。
本实施例中，所述的触摸显示器实时显示柴油机15缸套内循环水温，当水温达到设定目标时，控制器在触摸显示器上显示缸套水“预热完成”提示；当用户通过控制器发出柴油机“预热关闭”的指令时，控制器控制第一电磁阀10和第二电磁阀14处于关闭状态，控制器关闭循环泵8，此时柴油机15缸套水内循环水处于封闭状态。
如图2所示，利用尾气余热的船舶柴油机缸套水预热系统的控制方法，包括以下步骤：
S1：控制器初始化柴油机15缸套水预热目标温度T；
S2：控制器控制第一电磁阀10和第二电磁阀14处于开启状态；
S3：控制器启动循环泵8；
S4：控制器读取温度传感器13的温度T’，若T’<T，则进入步骤S5，否则进入步骤S6；
S5：控制器调整电动蝶阀7的开度，使得柴油机15缸套内循环水温T’趋近于目标温度T；
S6：控制器通过触摸显示器向用户发出“预热完成”提示；
S7：控制器检测用户是否由触摸显示器发出“预热关闭”指令，若接收到“预热关闭”指令，则控制器关闭循环泵8，控制器控制第一电磁阀10和第二电磁阀14处于关闭状态，否则进入步骤S4。

Claims (1)

1.一种利用尾气余热的船舶柴油机缸套水预热系统，其特征在于：包括柴油机(15)、翅片式换热器(4)、离心式风机(1)、电动蝶阀(7)、止回阀(9)、循环泵(8)、第一电磁阀(10)、第二电磁阀(14)、温度传感器(13)、触摸显示器和控制器；
所述的柴油机(15)设有尾气出口，所述的柴油机(15)缸套上设有缸套内循环水进口(11)和缸套内循环水出口(12)；
所述的翅片式换热器包括尾气进口(3)、尾气出口(2)、冷却水进口(5)和冷却水出口(6)；所述的尾气进口(3)与尾气出口(2)连通，所述的冷却水进口(5)与冷却水出口(6)连通；
所述的离心式风机(1)与翅片式换热器的尾气出口(2)连通，所述的离心式风机(1)用于减小柴油机排气背压；
尾气的流通路径依次经过翅片式换热器的尾气进口(3)、翅片式换热器的尾气出口(2)和离心式风机(1)；
所述的电动蝶阀(7)进水口与循环泵(8)出水口连通，所述的电动蝶阀(7)出水口与翅片式换热器冷却水进口连通，所述的电动蝶阀(7)用于调节开度改变冷却水流量，与控制器通讯连接；
所述的循环泵(8)用于抽取冷却水；
所述的温度传感器(13)安装在柴油机(15)缸套内循环水出口与第二电磁阀(14)进水口的管路上，与控制器通讯连接，所述的温度传感器(13)用于监测柴油机(15)缸套内循环水出口的水温；
所述的触摸显示器包括触摸屏和显示屏，支持触摸输入和显示输出，与控制器通讯连接；
所述的止回阀(9)安装在翅片式换热器冷却水出口(6)与第一电磁阀(10)进水口的管路上，作用是防止柴油机(15)缸套内循环水逆流至翅片式换热器(4)；
当柴油机(15)启动后即进入缸套水预热阶段，柴油机(15)排出的高温尾气的热量经翅片式换热器(4)传递给冷却水，此时第一电磁阀(10)和第二电磁阀(14)处于开启状态，水流依次流经循环泵(8)、电动蝶阀(7)、翅片式换热器冷却水进口(5)、翅片式换热器冷却水出口(6)、止回阀(9)、第一电磁阀(10)、柴油机缸套内循环水进口(11)、柴油机缸套内循环水出口(12)和第二电磁阀(14)；
所述的控制器内置的算法自动调节电动蝶阀(7)的开度以改变冷却水流量，从而使柴油机(15)缸套内循环水温稳定于合理温度；
所述的触摸显示器实时显示柴油机(15)缸套内循环水温，当水温达到设定目标时，控制器在触摸显示器上显示缸套水“预热完成”提示；当用户通过控制器发出柴油机“预热关闭”的指令时，控制器控制第一电磁阀(10)和第二电磁阀(14)处于关闭状态，控制器关闭循环泵(8)，此时柴油机(15)缸套水内循环水处于封闭状态；
所述的利用尾气余热的船舶柴油机缸套水预热系统的控制方法，包括以下步骤：
S1：控制器初始化柴油机(15)缸套水预热目标温度T；
S2：控制器控制第一电磁阀(10)和第二电磁阀(14)处于开启状态；
S3：控制器启动循环泵(8)；
S4：控制器读取温度传感器(13)的温度T’，若T’<T，则进入步骤S5，否则进入步骤S6；
S5：控制器调整电动蝶阀(7)的开度，使得柴油机(15)缸套内循环水温T’趋近于目标温度T；
S6：控制器通过触摸显示器向用户发出“预热完成”提示；
S7：控制器检测用户是否由触摸显示器发出“预热关闭”指令，若接收到“预热关闭”指令，则控制器关闭循环泵(8)，控制器控制第一电磁阀(10)和第二电磁阀(14)处于关闭状态，否则进入步骤S4。
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