Меню раздела

Контрольные и другие устройства системы охлаждения


Основным контролируемым параметром работы системы охлаждения является температура охлаждающей жидкости на выходе из двигателя, измеряемая с помощью датчиков температуры и дистанционных термометров. Датчики температур устанавливают обычно на выходе охлаждающей жидкости из системы охлаждения двигателя или агрегатов, например, турбокомпрессоров. В некоторых случаях, например в системах с теплыми ящиками, температура контролируется на входе в систему охлаждения двигателя; в сложных системах охлаждения судовых установок с двигателями большой мощности температуру контролируют и регулируют для каждого цилиндра, крышки цилиндра, охладителя или теплообменного устройства.
Судить о тепловом состоянии двигателя с воздушным охлаждением по температуре нагретого воздуха трудно, поэтому кроме температуры масла измеряют температуру стенок деталей, преимущественно головок цилиндров, с помощью термопар. Их показания или импульсный сигнал используют для ручного или автоматического регулирования расхода охлаждающего воздуха.
Регулированием работы систем охлаждения можно значительно сократить изменение температур деталей, их стыков, уплотнений в зависимости от режимов работы двигателей. Для этого наиболее целесообразно регулировать работу систем охлаждения так, чтобы температура охлаждающего тела на выходе из зарубашечных или подкапотных пространств (или входе в них) оставалась постоянной. Это обеспечивается следующим: регулированием количества тела, подаваемого в систему охлаждения (в проточных системах жидкостного охлаждения и в системах воздушного охлаждения);
изменением температуры охлаждающего тела на входе в систему охлаждения с помощью теплых ящиков, в которые добавляется различное количество холодной воды, или изменением количества нагретой охлаждающей жидкости, направляемой с помощью термостатов в охладители;
изменением интенсивности охлаждения жидкости в охладителях;
сочетанием нескольких способов регулирования, например, изменением количества жидкости, охлаждаемой в охладителях, и интенсивности охлаждения в них.
Стабилизация температуры охлаждающей жидкости с помощью термостатов при снижении нагрузки на двигатель транспортных и других установок, работающих при низких температурах окружающей среды, может привести к замерзанию воды в охладителе, поэтому она, как правило, сочетается с изменением интенсивности охлаждения жидкости.
В водо-водяных охладителях интенсивность охлаждения жидкости первого круга циркуляции регулируют протоком холодной воды через них, в жидкостно-воздушных охладителях -изменением поверхности охлаждения различными жалюзи, шторками и фартуками-уплотнителями или подач вентиляторов, прокачивающих воздух через решетку охладителя. Первый способ регулирования связан с увеличением затрат энергии на привод вентилятора, что повышает удельные расходы топлива двигателя. При втором способе, наоборот, по мере уменьшения интенсивности охлаждения двигателя снижается мощность, потребляемая вентилятором. Используют и оба способа одновременно.
Подачу осевых вентиляторов изменяют поворотом лопастей во втулке вентилятора специальными устройствами, периодическим отключением вентиляторов с помощью фрикционных или электромагнитных муфт или непрерывным изменением частоты вращения ротора вентилятора с помощью электродвигателей, вмонтированных в вентилятор, электромагнитных муфт и наиболее часто-с помощью гидравлических муфт, встроенных в механизм привода вентилятора. Примером конструкции гидромуфт в приводах вентиляторов может служить гидромуфта двигателя ЯМЗ-740 (рис. 255). Муфта расположена в корпусе кронштейна 7; ведущее колесо муфты (колесо насоса) 6 приводится во вращение кожухом 5 через ступицу 2 от ведущего вала 3. Ведомое колесо гидромуфты (колесо турбины) 4 через ведомый вал 11 вращает ступицу вентилятора 10.
Шкив 9 привода генератора вращается с частотой вращения вала 3 и приводится во вращение полым валом 8 привода генератора, соединенным с колесом 6 насоса.
В зависимости от заполнения объемов между лопатками колес насоса и турбины через трубку 1 подвода масла в гидромуфту изменяется частота вращения колеса турбины и вентилятора от 0 до 95-98% частоты вращения вала. При этом температура воды Твых поддерживается в пределах 80-95°С в зависимости от режима работы двигателя. Количество подаваемого в гидромуфту масла регулируется автоматически по температуре воды на выходе.
Регулирование подачи центробежных вентиляторов применяется реже. С этой целью, как правило, устанавливают заслонки в нагнетающем трубопроводе.
Вторым контролируемым параметром является давление охлаждающего тела в системе охлаждения.
Давление воздуха вместе с его расходом определяют затраты мощности на привод вентиляторов, оно не контролируется, так как непосредственно влияет на конструкцию и работоспособность решеток охладителей, дефлекторов и кожухов.
В замкнутых системах жидкостного охлаждения вследствие парообразования при перегреве двигателя возможно увеличение давления; при водяном высокотемпературном охлаждении избыточное давление создается для повышения температуры кипения. Поэтому закрытые системы всегда оборудуют так называемыми паровыми клапанами, ограничивающими давление для предотвращения возможных разрушений рубашек цилиндров и блоков, трубопроводов, охладителей, расширительных баков, а также нарушения плотности соединений, в частности, уплотнений гильз и втулок цилиндров.
При выключении или уменьшении нагрузки двигателя, наоборот, вследствие конденсации паров в системе может создаться разрежение и возникнуть опасность разрушений элементов систем охлаждения давлением окружающей среды. Для устранения этого закрытые системы оборудуют воздушными клапанами, обеспечивающими вход воздуха в систему. Обычно паровые и воздушные клапаны объединяют в паровоздушный клапан, выполняемый в одном корпусе. Этот корпус часто является устройством, закрывающим заливное отверстие, располагаемое в верхней точке системы-патрубке, соединяющим двигатель с охладителем, охладителе, расширительном или смесительном бачке.
На рис. 256 представлена типичная конструкция паровоздушного клапана, смонтированного в пробке охладителя автомобильного двигателя. Паровой клапан 2 прижимается к седлу пружиной. При избыточных давлениях (2-6 кПа) он приподнимается и выпускает пар и воздух через пароотводную трубку 3. При понижении давления в системе ниже атмосферного на 0,1-0,2 кПа воздушный клапан 1 сжимает пружину, и через трубку 3 в систему поступает воздух.
Для устранения паровых и воздушных пробок в замкнутых системах охлаждения судовых двигателей все верхние точки отдельных участков соединяют пароотводной трубкой с расширительным бачком, устанавливаемым не ниже 1500 мм над верхними точками системы двигателя. В бачке от жидкости отделяются пары и растворенные газы, и они отводятся в атмосферу. Расширительные, смесительные и отдельные питательные бачки имеют указатели уровня. Системы охлаждения и входящие в них дополнительные перечисленные элементы имеют заливные и сливные отверстия, закрываемые пробками или кранами. Сливные устройства располагают в нижних точках участков систем и используют для слива не только охлаждающих жидкостей, но и промывочных, с помощью которых удаляют отложения и накипь.
Для предупреждения коррозии стенок рубашки их кадмируют, бакелитизируют или окрашивают масляными красками. В случае охлаждения судовых двигателей забортной водой в рубашках устанавливают цинковые протекторы-пластины, заменяемые по мере разрушения.
В установках с двигателями внутреннего сгорания нагретое охлаждающее тело часто используют для отопления кабин или других помещений, для чего системы охлаждения сообщают с отопительными системами.
Для быстрого прогрева двигателей с жидкостным охлаждением перед пуском в систему охлаждения монтируют подогревательные устройства: с горелками, работающими на бензине или дизельном топливе (двигатели наземного безрельсового транспорта), электрические (двигатели рельсового транспорта, судовые двигатели), паровые или водяные, питающиеся от внешних источников тепловой энергии (автомобильные двигатели при безгаражном хранении автомобилей, судовые двигатели).