一种集成两级中冷装置的高低温独立循环冷却系统 |
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| 申请号 | CN201710978192.7 | 申请日 | 2017-10-18 | 公开(公告)号 | CN107524512A | 公开(公告)日 | 2017-12-29 |
| 申请人 | 国营第六一六厂; | 发明人 | 郭俊宝; 高永胜; 石志勇; 郭巨寿; 康勇; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了一种集成两级中冷装置的高低温独立循环冷却系统，主要包括独立的两个循环回路和两级中冷装置，两个循环回路为高温循环回路和低温循环回路，两个不同的循环回路与两级中冷装置巧妙地集成在 发动机 上，共同组成大功率陆用电站动 力 发动机的整套冷却循环系统，两个循环回路独立运行，互不干扰；两级中冷装置内部设计有独立的高低温双路换热模 块 ，可满足两个循环回路的 冷却液 同时流经两级中冷装置，实现对 增压 后空气的两级冷却，即高温循环系统的中冷模块对增压空气完成初级冷却，而后由低温循环系统的中冷模块对增压空气进行二级冷却。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种集成两级中冷装置的高低温独立循环冷却系统，其特征在于，包括：两个循环回路和两级中冷装置，两个循环回路为高温循环回路和低温循环回路；高温循环回路包括：高温循环节温器(15)，与散热水箱高温侧(16)形成高温旁路连接；高温水泵(11)，一端连接高温旁路，另一端连接高温中冷模块(12)、左排发动机机体(131)、右排发动机机体(132)的输入端；高温中冷模块(12)的输出端分为两路，一路依次连接左增压器涡轮箱冷却壳体(133)和左排气总管冷却水套(141)，另一路依次连接右增压器涡轮箱冷却壳体(134)和右排气总管冷却水套(142)，左排发动机机体(131)、右排发动机机体(132)、左排气总管冷却水套(141)、右排气总管冷却水套(142)、汇合后连接高温循环节温器(15)；低温循环回路包括： |
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| 说明书全文 | 一种集成两级中冷装置的高低温独立循环冷却系统技术领域背景技术[0002] 目前，大功率电站动力发动机的冷却系统循环模式主要采用整机分流循环方式或串联循环方式，这两种循环方式均属于单一循环。 [0003] 分流循环方式为：冷却液自水泵出口处分流，1/3的水量流经中冷器，2/3的水量流经发动机机体和板式换热器，在水泵前发生汇合。这种冷却系统主要用于船用发动机上，依靠温度较低(一般不超过32℃)的外源海水对板式换热器内部冷却液进行冷却，来实现整机冷却系统热量交换，因外源海水和发动机内部冷却液在传热过程中对数平均温差较大，冷却效果较好。但是，当大功率电站动力发动机用于陆用工况时，因不具备温度极低的外源海水，经常采用风扇—水箱式散热装置实现整机散热，这使得原分流循环系统的冷却效能无法得到充分发挥，导致整机散热不良，造成冷却液高温。 [0004] 串联循环方式为：冷却液在水泵作用下强制循环，从水泵出口流出后，依次经过中冷器、机油热交换器、发动机机体等元件，然后回到散热水箱。这种循环方式需要匹配的散热水箱的散热面积更大，且无法保证获得更低的中冷器水温，因而无法获得更低的增压空气温度，这将影响发动机的充气效率，制约发动机功率进一步提高。 [0005] 另一方面，随着大功率陆用电站动力发动机增压器压比和功率密度的逐步提升，增压后的进气温度逐步升高，为进一步降低中冷后进气温度、优化燃烧过程，降低整机热负荷，需要发动机中冷系统和整个冷却系统具有更高的冷却效能。 发明内容[0006] (一)要解决的技术问题 [0007] 本发明要解决的技术问题是：提供一种集成两级中冷装置的高低温独立循环冷却系统，解决大功率陆用电站动力发动机的散热问题。(二)技术方案 [0008] 为了解决上述技术问题，本发明提供一种集成两级中冷装置的高低温独立循环冷却系统，其包括：两个循环回路和两级中冷装置，两个循环回路为高温循环回路和低温循环回路；高温循环回路包括：高温循环节温器15，与散热水箱高温侧16形成高温旁路连接；高温水泵11，一端连接高温旁路，另一端连接高温中冷模块12、左排发动机机体131、右排发动机机体132的输入端；高温中冷模块12的输出端分为两路，一路依次连接左增压器涡轮箱冷却壳体133和左排气总管冷却水套141，另一路依次连接右增压器涡轮箱冷却壳体134和右排气总管冷却水套142，左排发动机机体131、右排发动机机体132、左排气总管冷却水套141、右排气总管冷却水套142、汇合后连接高温循环节温器15；低温循环回路包括：低温循环节温器24，与散热水箱低温侧25形成低温旁路连接；低温水泵21，一端连接低温旁路，另一端连接低温中冷模块22，低温中冷模块22连接机油热交换器23，机油热交换器23连接低温循环节温器24；高温循环回路的中冷模块对增压空气完成初级冷却，而后由低温循环回路的中冷模块对增压空气进行二级冷却。 [0009] 其中，所述高温循环节温器15设定有开启温度，如果汇合后的冷却液未达到高温循环节温器15设定的开启温度，则高温循环节温器旁路打开——执行小循环，冷却液直接回到高温水泵11前，缩短冷却液升温时间，实现加速暖机；如果冷却液达到高温循环节温器15的开启温度，则高温循环节温器旁路关闭——执行大循环，冷却液回到散热水箱高温侧 16，由散热水箱完成热量交换。 [0010] 其中，所述低温循环节温器24设定有开启温度，如果汇合后的冷却液未达到低温循环节温器24设定的开启温度，则低温循环节温器旁路打开——执行小循环，冷却液直接回到高温水泵21前，缩短冷却液升温时间，实现加速暖机；如果冷却液达到低温循环节温器24的开启温度，则低温循环节温器旁路关闭——执行大循环，冷却液回到散热水箱低温侧 25，由散热水箱完成热量交换。 [0011] 其中，所述高温循环回路中，发动机开始运行后，在高温水泵11循环作用下，高温冷却液由散热水箱高温侧16被送入主水道，由主水道将冷却液分别送入高温中冷模块12、左排发动机机体131、右排发动机机体132，完成增压空气初级冷却和发动机机体冷却。 [0012] 其中，所述高温中冷模块12流出的冷却液分为两路，一路依次进入左增压器涡轮箱冷却壳体133和左排气总管冷却水套141，另一路依次进入右增压器涡轮箱冷却壳体134和右排气总管冷却水套142，在完成增压器涡轮箱和排气总管冷却的同时，对发动机上表面高温部件进行了防护。 [0013] 其中，所述经左排发动机机体131、右排发动机机体132流出的冷却液与经左排气总管冷却水套141、右排气总管冷却水套142流出的冷却液汇合后进入高温循环节温器15。 [0014] 其中，所述低温循环回路中，发动机开始运行后，在低温水泵21的循环作用下，低温冷却液由散热水箱低温侧25被送入两级中冷装置的低温中冷模块22，完成增压空气二级冷却。 [0015] 其中，所述低温中冷模块22流出的冷却液进入机油热交换器23，完成发动机润滑油冷却；从机油热交换器23流出的冷却液进入低温循环节温器24。 [0016] (三)有益效果 [0017] 上述技术方案所提供的集成两级中冷装置的高低温独立循环冷却系统，能大幅提高柴油机在作为陆用电站原动力时的冷却系统效能，可有效缩减发动机在机组成套时匹配散热水箱的容积，达到便于空间布置和节约成本的目的，能够实现低温环境时对增压空气进行初级预热，可提高柴油机的低温起动性能和缩短暖机时间。附图说明 [0018] 图1为本发明实施例冷却系统结构示意图。 具体实施方式[0019] 为使本发明的目的、内容、和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。 [0020] 本发明所提供的集成两级中冷装置的高低温独立循环冷却系统，主要包括独立的两个循环回路和两级中冷装置，两个循环回路为高温循环回路和低温循环回路，两个不同的循环回路与两级中冷装置巧妙地集成在发动机上，共同组成大功率陆用电站动力发动机的整套冷却循环系统，两个循环回路独立运行，互不干扰；两级中冷装置内部设计有独立的高低温双路换热模块，可满足两个循环回路的冷却液同时流经两级中冷装置，实现对增压后空气的两级冷却，即高温循环系统的中冷模块对增压空气完成初级冷却，而后由低温循环系统的中冷模块对增压空气进行二级冷却。 [0021] 如图1所示，本实施例冷却系统中，高温循环回路包括：高温循环节温器15，与散热水箱高温侧16形成高温旁路连接；高温水泵11，一端连接高温旁路，另一端连接高温中冷模块12、左排发动机机体131、右排发动机机体132的输入端；高温中冷模块12的输出端分为两路，一路依次连接左增压器涡轮箱冷却壳体133和左排气总管冷却水套141，另一路依次连接右增压器涡轮箱冷却壳体134和右排气总管冷却水套142，左排发动机机体131、右排发动机机体132、左排气总管冷却水套141、右排气总管冷却水套142、汇合后连接高温循环节温器15；低温循环回路包括：低温循环节温器24，与散热水箱低温侧25形成低温旁路连接；低温水泵21，一端连接低温旁路，另一端连接低温中冷模块22，低温中冷模块22连接机油热交换器23，机油热交换器23连接低温循环节温器24。 [0022] 系统运行描述如下： [0023] (1)高温循环冷却系统：发动机开始运行后，在高温水泵11的强制循环作用下，高温冷却液由散热水箱高温侧16被送入主水道，由主水道将冷却液分别送入两级中冷装置的高温中冷模块12、左排发动机机体131、右排发动机机体132，左排发动机机体131和右排发动机机体132均含缸盖，完成增压空气初级冷却(在低温环境中，高温中冷模块还可实现对增压空气加热)和发动机机体冷却。 [0024] 然后，由高温中冷模块12流出的冷却液分为两路，一路依次进入左增压器涡轮箱冷却壳体133和左排气总管冷却水套141，另一路依次进入右增压器涡轮箱冷却壳体134和右排气总管冷却水套142，在完成增压器涡轮箱和排气总管冷却的同时，对发动机上表面高温部件进行了防护。 [0025] 经左排发动机机体131、右排发动机机体132流出的冷却液与经左排气总管冷却水套141、右排气总管冷却水套142流出的冷却液汇合后进入高温循环节温器15，如果汇合后的冷却液未达到高温循环节温器15设定的开启温度，则高温循环节温器旁路打开——执行小循环，冷却液直接回到高温水泵11前，缩短冷却液升温时间，实现加速暖机；如果冷却液达到高温循环节温器15的开启温度，则高温循环节温器旁路关闭——执行大循环，冷却液回到散热水箱高温侧16，由散热水箱完成热量交换。 [0026] (2)低温循环冷却系统：发动机开始运行后，在低温水泵21的强制循环作用下，低温冷却液由散热水箱低温侧25被送入两级中冷装置的低温中冷模块22，完成增压空气二级冷却；然后由低温中冷模块22流出的冷却液进入机油热交换器23，完成发动机润滑油冷却；从机油热交换器23流出的冷却液进入低温循环节温器24，如果汇合后的冷却液未达到低温循环节温器24设定的开启温度，则低温循环节温器旁路打开——执行小循环，冷却液直接回到高温水泵21前，缩短冷却液升温时间，实现加速暖机；如果冷却液达到低温循环节温器 24的开启温度，则低温循环节温器旁路关闭——执行大循环，冷却液回到散热水箱低温侧 25，由散热水箱完成热量交换。 [0027] 由以上技术方案可以看出，本发明所提供的大功率陆用电站动力发动机用集成两级中冷装置的高低温独立循环冷却系统，能大幅提高柴油机在作为陆用电站原动力时的冷却系统效能，可有效缩减发动机在机组成套时匹配散热水箱的容积，达到便于空间布置和节约成本的目的；同时，由于本系统集成有两级中冷装置，在保持两级中冷装置的低温循环中冷模块的散热面积与原单一循环方式的中冷器散热面积相当的基础上，增加高温循环中冷模块，使发动机中冷装置的总散热面积大幅增加，实现增压空气的两级冷却，进一步降低增压空气温度，提高空气密度，增加进气充量，达到优化燃烧、降低NOx排放、提高可靠性的目的；同时，由于发动机的高温循环系统冷却液流经两级中冷装置的高温模块，这能够实现低温环境时对增压空气进行初级预热，可提高柴油机的低温起动性能和缩短暖机时间。 [0028] 以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。 |
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