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艇用小型柴油发电机常见进水原因分析和预防措
添加时间：2017-03-16 09:30:54
常见柴油机进水原因分析和预防措施
上节对小型艇用发电机组排气系统的特点作了简单的介绍。设计者在设计阶段一般都会考虑到防止艇外水倒灌现象的发生,为此会在设计中采取一些措施,有时为了更安全,还可以在排气出口处设计一个挡板,在发电机停机时,将排气出口关闭。但是,这样也不能完全保证柴油机不会进水,因为还有一个常常被设计者忽视的情况,那就是“虹吸现象”,这是导致柴油机进水的最常见也最易被设计者所忽视的罪魁祸首。
众所周知,自然界中有一种称作“虹吸效果”的现象。将两个盛水的容器置于不同的高度h2>h1),如果用一根内部充满水的连接管如图3所示那样将两个容器连接起来,由于大气压力(P)的存在,高位容器的水会沿向上的管路流向低位的容器。
而这种现象在小型艇发电机组的湿式排气系统中也会发生,并有可能造成柴油机进水。图4表示了柴油机冷却水是如何进入排气管与废气进行混合的,柴油机在工作时,冷却水自艇外经冷却水进口(1)、截止阀(2)、水滤器(3)后由机带冷却水泵(4)泵入,然后通过机上冷却水管(5)进入冷却器(6),再由机带冷却水管(7)进入废气和冷却水混合接头(8)与废气混合,借助废气的压力通过排气系统排到艇外。柴油机工作时,由于废气不间断地排出,进入排气系统中的冷却水不会自混合接头进入柴油机。但是,在柴油机停机后的最初时间内,接头内不再有高压的废气排出,而此时整个冷却水系统中(包括冷却器)还是充满水的,如果柴油机安装位置较低,冷却水进入排气管的入口点在水线附近,很显然,这时就会出现类似图3中的情况,也就是说此时极容易发生“虹吸现象”,尽管海水泵已停止工作,但艇外水仍有可能沿冷却水系统继续流入排气系统,而排气系统中的水这时已无法顺利排到艇外,一旦排气系统中完全被水充满,排气系统中的水就会沿柴油机排气管进入柴油机气缸,如图4中的箭头A所示。
为了避免“虹吸现象”的发生,这就要求发电机组的位置布置得尽可能高些,如果条件不允许,就必须采取必要措施,消除“虹吸现象”。从图3中可看出,很明显“虹吸现象”产生的前提是连接管中必需充满水,不能有空气存在,如果在连接管顶部如图5所示那样增加一个透气管,则上面容器中的水将无法通过连接管流到下面的容器中。
同样道理,如果在图4中所示的柴油机冷却水系统中增加一个透气管,则可避免停机时的柴油机进水。现在很多小型船用柴油机供应商可提供一种类似于空气阀的小部件,由塑料制造,价格很便宜,该部件称作“虹吸切断器”(Siphon Break)。其外形和结构如图6所示,顶部设有一个簧片阀,当有一定压力的水从“虹吸切断器”中流过时,簧片阀处于关闭位置,空气无法进入,一旦其中的水压力下降时,顶部的簧片阀打开,空气从顶部进入,“虹吸”即自动
切断。除“虹吸现象”会导致柴油机进水外,从图4也可以看出,如果柴油机位置非常低,以至冷却系统的最高点都处于水线以下,在截止阀(2)未关闭和柴油机未工作的情况下,艇外水也会充满冷却水系统和排气系统从而导致柴油机进水。另外,柴油机安装位置虽然较高,如果冷却水系统的艇底进水口的形状成铲形,进水管位置也刚好对准艇前进时的水流方
向,当艇处于高速航行时,进水口附近的艇外水是具有一定压力的(如图7所示),此时即使柴油机没有工作,艇外水也会自动沿冷却水系统进入排气系统导致柴油机进水。所以,除了在设计时引起重视外,在实际使用时,在柴油机停机状态下,最好将冷却系统中的截止阀关闭。
上节对小型艇用发电机组排气系统的特点作了简单的介绍。设计者在设计阶段一般都会考虑到防止艇外水倒灌现象的发生,为此会在设计中采取一些措施,有时为了更安全,还可以在排气出口处设计一个挡板,在发电机停机时,将排气出口关闭。但是,这样也不能完全保证柴油机不会进水,因为还有一个常常被设计者忽视的情况,那就是“虹吸现象”,这是导致柴油机进水的最常见也最易被设计者所忽视的罪魁祸首。
众所周知,自然界中有一种称作“虹吸效果”的现象。将两个盛水的容器置于不同的高度h2>h1),如果用一根内部充满水的连接管如图3所示那样将两个容器连接起来,由于大气压力(P)的存在,高位容器的水会沿向上的管路流向低位的容器。
而这种现象在小型艇发电机组的湿式排气系统中也会发生,并有可能造成柴油机进水。图4表示了柴油机冷却水是如何进入排气管与废气进行混合的,柴油机在工作时,冷却水自艇外经冷却水进口(1)、截止阀(2)、水滤器(3)后由机带冷却水泵(4)泵入,然后通过机上冷却水管(5)进入冷却器(6),再由机带冷却水管(7)进入废气和冷却水混合接头(8)与废气混合,借助废气的压力通过排气系统排到艇外。柴油机工作时,由于废气不间断地排出,进入排气系统中的冷却水不会自混合接头进入柴油机。但是,在柴油机停机后的最初时间内,接头内不再有高压的废气排出,而此时整个冷却水系统中(包括冷却器)还是充满水的,如果柴油机安装位置较低,冷却水进入排气管的入口点在水线附近,很显然,这时就会出现类似图3中的情况,也就是说此时极容易发生“虹吸现象”,尽管海水泵已停止工作,但艇外水仍有可能沿冷却水系统继续流入排气系统,而排气系统中的水这时已无法顺利排到艇外,一旦排气系统中完全被水充满,排气系统中的水就会沿柴油机排气管进入柴油机气缸,如图4中的箭头A所示。
为了避免“虹吸现象”的发生,这就要求发电机组的位置布置得尽可能高些,如果条件不允许,就必须采取必要措施,消除“虹吸现象”。从图3中可看出,很明显“虹吸现象”产生的前提是连接管中必需充满水,不能有空气存在,如果在连接管顶部如图5所示那样增加一个透气管,则上面容器中的水将无法通过连接管流到下面的容器中。
同样道理,如果在图4中所示的柴油机冷却水系统中增加一个透气管,则可避免停机时的柴油机进水。现在很多小型船用柴油机供应商可提供一种类似于空气阀的小部件,由塑料制造,价格很便宜,该部件称作“虹吸切断器”(Siphon Break)。其外形和结构如图6所示,顶部设有一个簧片阀,当有一定压力的水从“虹吸切断器”中流过时,簧片阀处于关闭位置,空气无法进入,一旦其中的水压力下降时,顶部的簧片阀打开,空气从顶部进入,“虹吸”即自动
切断。除“虹吸现象”会导致柴油机进水外,从图4也可以看出,如果柴油机位置非常低,以至冷却系统的最高点都处于水线以下,在截止阀(2)未关闭和柴油机未工作的情况下,艇外水也会充满冷却水系统和排气系统从而导致柴油机进水。另外,柴油机安装位置虽然较高,如果冷却水系统的艇底进水口的形状成铲形,进水管位置也刚好对准艇前进时的水流方
向,当艇处于高速航行时,进水口附近的艇外水是具有一定压力的(如图7所示),此时即使柴油机没有工作,艇外水也会自动沿冷却水系统进入排气系统导致柴油机进水。所以,除了在设计时引起重视外,在实际使用时,在柴油机停机状态下,最好将冷却系统中的截止阀关闭。
