Устройство для регулирования температуры охлаждающей жидкости в системе охлаждения судового двигателя внутреннего сгорания

Полезная модель относится к автоматическому регулированию температуры жидкости в системе охлаждения двигателя внутреннего сгорания (ДВС) и может быть использована судовыми двигателями внутреннего сгорания.
Известен патент №2031216 «Устройство для регулирования температуры охлаждающей жидкости ДВС с турбокомпрессором, имеющим газовыхлопной выхлоп»/ Тимофеев В.Н., Киселев Е.А., Кротов Е.В. и др.[1]. Устройство содержит систему трубопроводов, трехходовой кран, датчик температуры, электрический исполнительный механизм постоянной скорости, снабженной сумматором и корректирующей обратной связью. Кроме того, устройство снабжено релейно-импульсной системой, которая установлена между сумматором и импульсным механизмом.
Данное устройство позволяет эффективно поддерживать заданную температуру, однако устройство автоматически не позволяет поддерживать требуемую температуру на переменных режимах работы дизеля.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является выбранное в качестве прототипа патент №2270923 «Электрический термостат»/ Тимофеев В.Н., Кузин Н.П., Краснов А.Н. [2]. Данный патент содержит электрический термостат, который кроме механического термостата состоит из твердого наполнителя и электронагревательного элемента, датчиков температуры, нагрузки и элементов автоматики: задатчика, блока сравнения и управления.
Электронный термостат позволяет поддерживать на режимах частичных нагрузок и холостого хода более высокую температуру, чем на номинальной нагрузке.
Основным недостатком данного патента является то, что при остановке дизеля у данного устройства появляются трудности.
Аварийная остановка дизеля может быть выполнена по патенту №76983 Россия, F02D 17/04, F01Р 5/14. Система аварийной остановки судового дизеля/ В.Н. Тимофеев, Д.В. Тимофеев. Опубл. 10.10.2008 в БИ №28 [3].
Особую опасность представляет плановая аварийная остановка дизеля, когда его температурный режим высокий, например, согласно сказанному выше температура охлаждающей воды в системе охлаждения составляет 95-98°С. При этом в деталях дизеля наблюдаются высокие тепловые напряжения вследствие неравномерного остывания деталей ЦПГ. Поэтому при повторном пуске дизеля могло бы привести выход из строя деталей ЦПГ. В этом случае во избежание резкого повышения температур деталей ЦПГ необходимо прокачку охлаждающей воды и масла в течение 10-25 минут и в течение 10 минут следует проворачивать дизель валоповоротным устройством.
Исходя из этого, следует, что прототип может охладить основные детали дизеля только по патенту №76983, что осложняет эксплуатацию судового дизеля и является основным недостатком взятого прототипа.
Заявляемая полезная модель решает задачу создания устройства, позволяющего снижать температуру охлаждающей жидкости перед плановой остановкой судового двигателя.
Техническим результатом при этом является снижение температуры охлаждающей жидкости в системе охлаждения до заданного значения перед плановой остановкой судового двигателя.
Технический результат достигается тем, что в известном устройстве, содержащем систему охлаждения, состоящей из внутреннего и внешнего контуров, электронный программируемый терморегулятор, электрические датчики температуры и нагрузки, программируемый блок управления, электронный пульт управления с переключателем «Работа» и элементы автоматики дополнительно содержит переключатель «Остановка»,вход которого подключен к программируемому блоку управления, выход через контакты электромагнитное реле связан с электронным трехходовым вентилем.
Программируемый блок управления может быть выполнен по патенту №2227218 Россия, МКИ F01Р 7/16. Программируемый термостат /В.Н.Тимофеев, A.M. Юферев, Д.В. Тимофеев и др. (Россия). Опубл. В БИ 20.04.04 [4].
В электронном блоке управления реализуется программируемый алгоритм управления температурой охлаждающей жидкости в системе охлаждения путем включения электронного трехходового крана и изменения величины силы тока.
Устройство позволяет применять комбинированное регулирование, т.е. сигнал, формирующийся на выходе блока управления, зависит от отклонений, как регулируемой температуры, так и текущего значения нагрузки. Это позволяет уменьшить время запаздывания и повысить качество регулирования температурного режима на всех режимах работы двигателя, увеличивая его энергоэкономические и экологические показатели.
На фиг. 1 представлено устройство для регулирования температуры охлаждающей жидкости в системе охлаждения судового двигателя внутреннего сгорания, которое содержит судовой нереверсивный двигатель 1, теплообменник 2, циркуляционный насос 3, электронный трехходовой вентиль 4, датчики температуры и нагрузки 5, 6; электронный блок управления 7; электромагнитные реле 8, 9; блок сравнения 10, 11; задатчики 12, 13; электронный пульт управления 14; переключатель 15-«Работа»; переключатель 16 - «Остановка»; перекидывающие контакты 17, 18; каналы охлаждающей жидкости внутреннего контура 19, 20, 21, 22, 23; каналы электрической энергии 24, 25, 26, 27, 28; каналы электрических сигналов 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38.
На фиг. 1 представлен только внутренний контур системы охлаждения. В жидкостно-жидкостном теплообменнике 2 происходит теплообмен между охлаждающей жидкостью внутреннего контура, куда входят дизель 1, датчик температуры 5, электронный трехходовой вентиль 4, теплообменник 2, циркуляционный насос 3 и каналы внутреннего контура 19, 20, 21, 34, 23 и внешним контуром (забортной водой). Каналы забортной воды не показаны.
Электронный трехходовой вентиль 4 выполняется по патенту №2270923 и позволяет внутреннему контуру СО работать по типу «перепуск», то есть в зависимости от нагрузки и температуры дизеля направляет поток охлаждающей жидкости по каналу 20 на теплообменник 2 или по каналу 23 на перепуск.
Электромагнитные реле 8,9 со своими контактами 17, 18 обеспечивают блоку управления работать на двух алгоритмах: «Работа», «Остановка».
Пульт управления 14 располагается в ходовой (штурманской) рубке судна и в зависимости от условий эксплуатации вахтенный начальник принимает нужное ему решение по эксплуатации дизельной установки, используя переключатели: «Работа-15» или «Остановка-16».
Электронный блок управления 14 имеет два алгоритма программируемого управления: I алгоритм позволяет блоку управления 7 поддерживать температуру охлаждающей жидкости системы охлаждения двигателя на нагрузках холостого и частичных нагрузок более высокую температуру, чем на номинальных; II алгоритм - поддерживать температуру охлаждающей жидкости двигателя на нагрузках частичных нагрузок и холостого хода более низкую температуру, чем на номинальных нагрузках, т.е. двигатель подготавливается к плановой остановке.
Предлагаемое устройство для регулирования температуры охлаждающей жидкости судового двигателя внутреннего сгорания работает следующим образом.
После пуска двигателя 1 вахтенный начальник (пользователь), который находится в штурманской рубке на пульте управление 14 включает в положение «Работа-15», тогда электронная часть устройства начинает работать по АЛГОРИТМУ I. Основной задачей программируемого блока управления 7 является поддержание высокой температуры на частичных и режимах холостого хода более высокую температуру, чем на номинальных нагрузках. При этом сигнал от датчика температуры 5 через канал 29, переключающий контакт 18, канал 30 поступает в блок сравнения 10, одновременно сигнал из датчика нагрузки 6, канал 34, переключающий контакт 17, канал 35 поступает в блок сравнения 10, а из задатчика 12 сигнал по каналу 37 подается в блок сравнения 10. В блоке сравнения 10 происходит вычисление полученных сигналов, а сигнал рассогласования поступает в блок управления 7, который подает электроэнергию по каналу 26 на трехходовой электронный вентиль 4. При этом, благодаря действию вентиля 4 происходит закрытие канала 20, открытие канала 23 и весь поток охлаждающей жидкости направляется через каналы 23, 22, происходит повышение температуры охлаждающей жидкости двигателя.
Для плановой остановки двигателя 1 перед окончанием рейса пользователь (вахтенный начальник) на пульте управления выключает переключатель 15, включает переключатель 16. При этом, электроэнергия по каналу 24 поступает в блок управления 7, где происходит выключение алгоритма I и включение алгоритма II. И блок управления 7 переходит на работу по алгоритму II. Тогда подачей требуемой электроэнергии по каналу 26 на электронный трехходовой вентиль 4 начинается подача потока охлаждающей жидкости системы охлаждения на перепуск по каналу 23 и на теплообменник по каналу 20 и происходит снижение температуры охлаждающей жидкости СО до заданного значения.
Таким образом, предлагаемое устройство для регулирования температуры охлаждающей жидкости судового двигателя внутреннего сгорания позволяет поддерживать требуемую температуру СО на всех режимах его работы, и осуществить понижение температуры охлаждающей жидкости СО при плановой остановке дизеля. Данное техническое решение способствует повышению технико-экономических показателей судового ДВС.
Источник информации
1. Патент №2031216 Россия, МКИ F01Р 7/14. Устройство для регулирования температуры охлаждающей жидкости ДВС с турбокомпрессором, имеющим газовыхлопной патрубок /В.Н. Тимофеев, Е.А. Киселев, Е.В. Кротов и др.(Россия). Опубл. в БИ 20.03.95.
2. Патент №2270923. Россия, МПК F01P 7/16. Электрический термостат/ В.Н. Тимофеев, Н.П. Кузин, А.Н. Краснов. Опубл. 27.02.06. Бюл. №6.
3. Патент №76983 Россия, F02D 17/04, F01Р 5/14. Система аварийной остановки судового дизеля/ В.Н. Тимофеев, Д.В. Тимофеев. Опубл. 10.10.2008 в БИ №28.
4. Патент №2227218 Россия, МКИ F01Р 7/16. Программируемый термостат /В.Н. Тимофеев, A.M. Юферев, Д.В. Тимофеев и др. (Россия). Опубл. В БИ 20.04.04.