发明专利转让：一种分体式柴油机集群冷却系统及其使用方法

【专利名称】一种分体式柴油机集群冷却系统及其使用方法

【专利号】201811385038X

【申请日】2018年11月20日

【法律状态】专利权维持

【专利权人】黄涌芮

【专利摘要】本发明提供了一种分体式柴油机集群冷却系统及其使用方法，包括水冷系统、油冷系统、单风冷增压柴油机及控制系统；所述水冷系统主要包括水处理机组及冰水机组；多台所述单风冷增压柴油机组成柴油机集群；所述水处理机组及冰水机组分别通过管道连接单风冷增压柴油机；所述油冷系统设有热交换机组；在所述热交换机组中设有散热箱、冷水板式换热器及冰水板式换热器；所述水处理机组及冰水机组分别通过管道连接冷水板式换热器及冰水板式换热器；所述单风冷增压柴油机通过油管连接冷水板式换热器及冰水板式换热器内；所述热交换机组上还设有至少一组备用热交换机组；本发明冷却效果好，功能分区明确，方便布置检修，适合大型增压柴油机工作集群使用。

【发明内容】

技术领域

本发明属于发动机技术领域，具体涉及一种分体式柴油机集群冷却系统及其使用方法。

背景技术

柴油机在工作时会产生大量的热量，使零件强烈受热，如果没有适当的冷却，就不能保证柴油机机体的正常工作。现有的柴油机一般采用一体式水冷机构，但在产生更高热量的大型增压柴油机中，单靠传统水冷则需要配备体积巨大的水冷组件，给安装、使用以及检修带来极大的不便；同时随着现代工业的发展，传统单台柴油机独立运行早已不能满足现代工厂的生产需求，多组柴油机组成的生产集群并行才能符合大规模生产需要，而大型增压柴油机集群如依靠体积巨大的水冷机构，则不利于厂房布局，使用生产或检修时导致厂房混乱；如单台柴油机的冷却系统出现故障，则整台设备将停机检修，影响工业生产。因此，需设计一种符合现代大规模工业生产需求的柴油机集群冷却系统。

公开专利申请号为201710569616.4的中国发明专利公布了一种外置机油冷却系统，进水管、回水管、水泵和机油滤芯清洁器。通过外置的机油冷却系统，使得体积较小不便于布置一体式冷却系统的的柴油发动机在工作时能够得到冷却。该发明通过冷却系统外置的方式解决了小型柴油发动机的冷却问题，其结构相对简单，但无法运用在大型柴油机集群上，不符合大规模工业生产需求。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种分体式柴油机集群冷却系统及其使用方法。通过采用水冷及油冷组合的外置冷却系统，使大型增压柴油机工作集群厂房内功能区域划分明确，布局明了，方便检修；同时本冷却系统采用分级冷却模式，冷却效果优良，能耗小，并且可随意切换热交换机组，避免一旦发生冷却系统故障则整台设备无法运行的问题出现；本发明还采用纯水冷却，保护设备健康，自动化程度高。本发明冷却效果好，功能分区明确，方便布置及检修，非常适合大型增压柴油机工作集群使用。

本发明的技术方案如下：

一种分体式柴油机集群冷却系统，包括水冷系统、油冷系统、单风冷增压柴油机及控制系统；所述水冷系统主要包括水处理机组及冰水机组；所述水处理机组的进口处连接有原水管道，出口处连接有纯水出水管道；所述纯水出水管道分出纯水支管I及纯水支管II；所述纯水出水管道连接冰水机组；所述冰水机组的出口连有冰水出口管道，回水口连有冰水回水管道；所述冰水出口管道分出冰水支管；所述纯水支管II连入冰水出口管道的末端；所述单风冷增压柴油机包括柴油机组及风冷风扇，无传统的一体式冷却系统；在所述柴油机组上连接有水冷管道及水冷回水管道；若干台所述单风冷增压柴油机组成柴油机集群；所述冰水出口管道的末端连有横管；所述横管对应连接若干条水冷管道；若干条所述水冷回水管道汇合形成回水主管；所述回水主管通入水处理机组中；在所述回水主管上设有回水支管；所述油冷系统主要包括热交换机组；根据所述柴油机集群中单风冷增压柴油机的数量将热交换机组分为若干组；从一组所述热交换机组中连出一条油冷管道；所述油冷管道通入一台单风冷增压柴油机的柴油机组中；若干条所述油冷管道中设有一条贯通连接的通油支管I；从所述柴油机组中连出一条回油管；若干条所述回油管中设有一条贯通连接的通油支管II；所述热交换机组上还设有至少一组备用热交换机组；所述备用热交换机组连出若干条备用进油管和备用出油管；所述备用进油管及备用出油管与其他热交换机组相连；在所述水冷系统及油冷系统的各个管道上均分布连接有比例调节阀、温压一体表及管泵；所述控制系统基于PLC技术建立；所述水冷系统及油冷系统均连接控制系统。所述原水管道连接自来水管道；所述冰水机组使用水处理机组净化后得到的纯水通过压缩机得到冰水；所述冰水机组使用纯水的目的是降低水的硬度，避免管道堵塞；所述风冷风扇可对柴油机组进行简单风冷；所述备用进油管及备用出油管与其他热交换机组的连接处设有截止阀；所述控制系统根据柴油机内的温度控制比例调节阀调整开度，将温度维持在合适范围之内；所述管泵起到抽取管内液体的作用。

进一步的，根据权利要求1所述的一种分体式柴油机集群冷却系统，其特征在于：所述热交换机组包括散热箱、冷水板式换热器及冰水板式换热器；所述散热箱的入口位于箱壁上部，并设有“v”字开口的喷油口；所述喷油口连接回油管；在所述回油管上设有油过滤器I；所述油过滤器I内设有密网眼滤网；所述散热箱的顶部设有若干组抽风机，底部两侧分别连有箱底出油管及箱底通油管；所述冷水板式换热器的下部设有冷水热交换接口I及冷水热交换接口II，上部设有冷水热交换接口III及冷水热交换接口IV；所述冰水板式换热器的上部设有冰水热交换接口I及冰水热交换接口II，下部设有冰水热交换接口III及冰水热交换接口IV；所述箱底出油管通入冷水热交换接口I内，并设有油过滤器II；所述冷水热交换接口III的出口连有板交出油管I；所述板交出油管I上接有油路支管；所述油路支管通入冰水热交换接口I内；所述冰水热交换接口III连有板交出油管II；所述板交出油管I与板交出油管II连通，并通入所述油冷管道中；所述冷水热交换接口IV与纯水支管I连接；所述冷水热交换接口II连有板交出水管I；所述冰水热交换接口IV与连接冰水支管；所述冰水热交换接口II连有板交出水管II；所述板交出水管I与板交出水管II汇合，并通入所述回水支管中。“v”字开口的所述喷油口上部比下部长，机油通过所述喷油口喷出后分化为小股油流或油珠，加强散热，但不会出现上溅的情况；经过观察所述油过滤器入口及出口的压力差，可判断所述油过滤器内的密网眼滤网的堵塞程度，如压力差过大，则说明密网眼滤网堵塞严重，需要及时清洁；所述抽风机将散热箱内的热量抽排出去；冷水及冰水分别进入冷水板式换热器及冰水板式换热器，与机油进行热交换，使机油冷却。

进一步的，所述纯水出水管道上设有比例阀I；所述纯水支管II上设有比例阀II；所述冰水回水管道上设有比例阀III；所述冰水出口管道上设有比例阀IV；所述冰水支管上设有比例阀V；每条所述水冷管道上均设有比例阀VI；每条所述水冷回水管道上均设有比例阀VII；所述回水主管上设有比例阀VIII；每条所述油冷管道上均设有比例阀IX及比例阀X；所述通油支管I上设有比例阀XI及比例阀XII；所述回油管上设有比例阀XIII、比例阀XIV、比例阀XV及比例阀XXI；所述通油支管II上设有比例阀XVI、比例阀XVII及比例阀XVIII；所述备用进油管及备用出油管上分别设有比例阀XIX及比例阀XX；所述箱底出油管上设有比例阀XXII；所述板交出油管I上设有比例阀XXIII；所述油路支管上设有比例阀XXIV及比例阀XXV；所述板交出油管II上设有比例阀XXVI；所述板交出水管I上设有比例阀XXVII；所述板交出水管II上设有比例阀XXVIII；所述通油管上设有比例阀XXIX。管道中的所有比例阀均与所述控制系统相连，所述控制系统根据实际需求调节比例阀的开度，控制机油温度。

进一步的，所述原水管道连接自来水管道；所述水处理机组包括原水机械过滤器及反渗透过滤系统，并设有控制柜；所述纯水出水管道及回水主管上均设有水质监测装置。自来水先由所述原水机械过滤器进行简单过来，再进入所述反渗透过滤系统，得到硬度低的纯水；当水质监测装置监测到回水管内的水硬度达到设定值时，则控制反渗透过滤系统开启。

进一步的，所述单风冷增压柴油机内围绕气缸体及汽缸盖设有水套；所述水冷系统的纯水及冰水通入单风冷增压柴油机的水套内；所述油冷系统连接单风冷增压柴油机的机油管路。所述纯水及冰水进入水套，通过热交换对单风冷增压柴油机进行冷却降温；机油通过油路在所述单风冷增压柴油机与油冷系统中循环。

进一步的，在所述水冷系统及油冷系统中，水管上的管泵均为水泵，油管上的管泵均为油泵；所述温压一体表为数显表，内置传感器，并与所述控制系统连接；在所述水冷系统及油冷系统中的水管及油管根据连接设备的不同选择公称直径为DN40至DN200的管道；所述冷水板式换热器及冰水板式换热器上均设有稳定杆。所述传感器将管道上的温度及压力数据传给控制系统；所述稳定杆用以稳定冷水板式换热器及冰水板式换热器。

本发明的使用方法包括以下步骤：

1）水冷：水处理机组将自来水软化处理为符合管路要求的纯水；比例阀I及比例阀III打开，一路纯水通过纯水出水管道进入冰水机组后得到温度在5-10℃内的冰水，另一路纯水通过纯水支管II及打开的比例阀II进入横管，还有一路纯水流入纯水支管I；比例阀IV打开，冰水流入冰水支管及横管；比例阀VI打开，纯水和冰水在横管内混合后通过水冷管道进入单风冷增压柴油机的水套内，对单风冷增压柴油机进行水冷；参与水冷的回水从水冷回水管道流出，比例阀VII打开，回水进入回水主管，并通过打开的比例阀VIII流回水处理机组中进行循环处理；比例阀IV及比例阀II根据单风冷增压柴油机内的温度调整开度，使混合的纯水及冰水比例改变，维持单风冷增压柴油机内的温度在合适范围；

2）油冷：如柴油机集群中的各个单风冷增压柴油机均正常工作时，则通油支管I与通油支管II上的比例阀全都关闭；比例阀XIII、比例阀XIV、比例阀XV及比例阀XXI均打开，高温的机油从单风冷增压柴油机内流入散热箱内，并通过喷油口喷出；抽风机打开，将散热箱内的油温向外抽排；比例阀XXII打开，机油通过箱底出油管流进冷水板式换热器的冷水热交换接口I内；纯水支管I内的纯水流入冷水板式换热器的冷水热交换接口IV内；机油在冷水板式换热器内与纯水进行热交换降温后从冷水热交换接口III进入板交出油管I，纯水从冷水热交换接口II流入板交出水管I；比例阀XXIV打开，一部分机油流入油路支管内；比例阀XXV打开，机油从冰水热交换接口I进入冰水板式换热器；比例阀V及比例阀XXX打开，冰水从冰水支管通过冰水热交换接口IV进入冰水板式换热器；机油在冰水板式换热器内与冰水进行热交换降温后从冰水热交换接口III流入板交出油管II内；冰水从冰水热交换接口II流入板交出水管II内；板交出油管I与板交出油管II内的机油汇合进入油冷管道中；板交出水管I与板交出水管II内的水汇合，进入回水支管中；油冷管道上的比例阀IX及比例阀X打开，经过冷却的机油从油冷管道进入单风冷增压柴油机内；比例阀XXIV、比例阀V及比例阀XXX跟进机油温度调整开度，使机油维持在适合范围内；

3）特殊情况：遇到某一组热交换机组损坏时，关闭该损坏的热交换机组对应的油冷管道上的比例阀IX及相对应的回油管上的比例阀XIV；打开通油支管I上与之相邻的XI或比例阀XII以及通油支管II上的比例阀XVI或比例阀XVII或比例阀XVIII；则单风冷增压柴油机可切换使用正常的坏热交换机组进行机油冷却；如无空闲的热交换机组时，可不必改变原本油冷系统相应的管道及阀门，将损坏热交换机组的油冷管道和回油管与备用热交换机组上的备用出油管和备用进油管连接，同时打开比例阀XIX及比例阀XX，即可使用备用热交换机组来替代损坏的热交换机组。

与现有技术相比，本发明的优点：

1.本发明通过外置的冷却系统改变了传统柴油机一体式冷却的模式，大大降低了单台大型增压柴油机的体积，在厂房的布置上可进行冷却系统及柴油机工作区域的分划，更利于多台大型增压柴油机集群的整体整洁布局、安装和检修。

2.本发明由水冷系统及油冷系统共同组成外置的柴油机冷却系统，可根据实际温度需求对大型增压柴油机进行分级冷却，冷却效果优良，在确保柴油机温度适中的情况下还能降低能耗。

3.本发明通过水处理机组产生纯水并用于整个冷却系统，能够确保各个管道及板式换热器内部无结垢问题出现，保护了设备热交换机组健康，增加了设备寿命。

4.本发明通过阀门的开关组合以及备用热交换机组的设计，使得柴油机集群内的柴油机能够更换使用任意一组热交换机组，避免出现传统柴油机一旦发生冷却系统故障则整台设备无法运行的问题出现。

5.本发明通过带有传感器的数显温压一体表对系统进行监控，并配以PLC控制系统进行控制，能够自动根据实际情况对各个管道阀门进行调整，自动化程度高。

6.本发明采用水冷及油冷组合的外置冷却系统，使大型增压柴油机工作集群厂房内功能区域划分明确，布局明了，方便检修；同时本冷却系统采用分级冷却模式，冷却效果优良，能耗小，并且可随意切换热交换机组，避免一旦发生冷却系统故障则整台设备无法运行的问题出现；本发明还采用纯水冷却，保护设备健康，自动化程度高。

【附图】

【合作方式】专利权转让

【价格】面议