在低溫環境下給柴油機冷卻水和機油保溫的方法及設備與流程

2023-10-26 06:36:07 1

本發明涉及保溫方法及設備，具體涉及一種在低溫環境下給柴油機冷卻水和機油保溫的方法及設備。

背景技術：

內燃機車在環境溫度0℃或0℃以下停機後，柴油機的冷卻水和機油的溫度會因為與環境溫度的溫差而產生熱傳遞，導致冷卻水和機油的溫度都會下降。機油溫度低於10℃的粘度過大，會造成柴油機啟動困難。冷卻水溫度低於4℃同樣會造成柴油機的啟動困難，當冷卻水溫度下降到0℃或0℃以下就會結冰，冷卻水結冰膨脹後，會損壞柴油機或機車冷卻水系統的其他部件，從而造成嚴重的後果。

目前，內燃機車的運用方在環境溫度低於0℃以後就定義為進入冬季工作狀態，當冷卻水和機油溫度下降到10℃左右(以先到為準)，就會派人啟動柴油機，通過啟動柴油機的方式將冷卻水和機油加熱到70℃-80℃後停機，然後自然降溫到10℃左右，循環往復。

通過人工啟動柴油機對冷卻水和機油保溫的方法存在以下幾點不足：

1、增加人工成本

圖1、圖2是內燃機車某柴油機的冷卻水和機油在環境溫度-40℃、-30℃、-20℃、-10℃時的溫度下降曲線，該曲線是通過在不同環境溫度下的實際測量數據所繪製的曲線，實際上導致冷卻水和機油的溫度下降的因素非常多，例如風力大小、機車當時的停放狀態等都是冷卻水和機油溫度下降的重要因素，所以，不可以根據溫降曲線來確定啟動柴油機保溫的間隔時間，曲線只能作為指導性依據。

雖然圖1、圖2不能作為啟動柴油機保溫的間隔時間的依據，但可以作為指導性依據。從圖1、圖2可以看出，在環境溫度-40℃時，冷卻水從80℃下降到10℃不到2個小時，機油從80℃下降到10℃不到3個小時，環境溫度-40℃到-10℃變化，啟動柴油機保溫的間隔時間也相應增大，但最長不超過6個小時，說明通過啟動柴油機保溫的方式非常耗用人力，導致人工成本非常高。

2、加大燃油消耗和增加排放量

啟動柴油機就會有燃油消耗，消耗燃油就會增加排放。通過啟動柴油機對冷卻水和機油的保溫方法會造成不必要的燃油消耗和環境汙染。隨著世界性的能源緊張和環境汙染等問題嚴重影響著全球的經濟發展以及人類的生存環境，節能、環保課題逐漸提上日程，顯然對於採用節能、環保理念的今天，節省燃油消耗和減少排放非常重要。

3、人為操作不當易造成損失

由於氣候原因不可控制，突然降溫或突然風力加大都會加快冷卻水和機油溫度的下降速度。使通過啟動柴油機對冷卻水和機油的保溫時間間隔突然變短，會存在人工啟動柴油機不及時後冷卻水結冰凍壞設備，造成不必要的經濟損失的隱患。

技術實現要素：

本發明所解決的技術問題是提供一種可通過自動啟停實現在低溫環境下給柴油機冷卻水和機油保溫的方法及設備。

本發明採用的技術方案是：一種在低溫環境下給柴油機冷卻水和機油保溫的方法，其特徵在於：當檢測到柴油機冷卻水低溫進水管路溫度低於設定值時，控制計算機啟動循環水泵並打開相應電控閥門，冷卻水在循環水泵的動力下從柴油機的高、低溫進水管路經加熱器加熱後，流回柴油機的高、低溫出水管路，直至檢測到柴油機冷卻水低溫進水管路溫度高於設定值時，控制計算機停止循環水泵並關閉電控閥門，截斷冷卻水保溫循環迴路；當檢測到柴油機油底殼遠端的機油溫度低於設定值時，控制計算機啟動循環油泵並打開相應電控閥門，機油在循環油泵的動力下從油底殼遠端經加熱器加熱後，流回油底殼近端，直至檢測到油底殼遠端機油的溫度高於設定值時，控制計算機停止循環油泵並電控閥門，截斷機油保溫循環迴路。

一種在低溫環境下給柴油機冷卻水和機油保溫的設備，其特徵在於：該設備主要包括控制計算機、循環水泵、循環油泵、冷卻水加熱器、機油加熱器、電控閥、溫度傳感器及供電電源；在柴油機冷卻水低溫進水管路和柴油機油底殼遠端分別配置溫度傳感器1和溫度傳感器2，在柴油機冷卻水低溫進水管路和高溫進水管路配置電控閥1，在柴油機冷卻水低溫出水管路和高溫出水管路配置電控閥2，在柴油機油底殼遠端配置電控閥3，在柴油機油底殼近端配置電控閥4，溫度傳感器1和溫度傳感器2分別檢測柴油機冷卻水低溫進水管路溫度和柴油機油底殼遠端油溫；當冷卻水進水管路的溫度低於設定值時溫度傳感器1向控制計算機發送信號，控制計算機啟動循環水泵，並同時打開電控閥1和電控閥2，冷卻水在循環水泵的動力下從柴油機的高、低溫進水管路經冷卻水加熱器加熱後，流回柴油機的高、低溫出水管路，形成冷卻水保溫循環迴路，當冷卻水進水管路的溫度高於設定值時溫度傳感器1向控制計算機發送信號，控制計算機停止循環水泵並同時關閉電控閥1和電控閥2，截斷冷卻水保溫循環迴路；當溫度傳感器2檢測到油底殼遠端機油的溫度低於設定值時，溫度傳感器2向控制計算機發送信號，控制計算機啟動循環油泵並同時打開電控閥3和電控閥4，機油在循環油泵的動力下從油底殼遠端進入機油加熱器加熱後，流回油底殼近端，形成機油保溫循環迴路，當油底殼遠端機油的溫度高於設定值時，溫度傳感器2向控制計算機發送信號，控制計算機停止循環油泵並同時關閉電控閥3和電控閥4，截斷機油保溫循環迴路。

在控制計算機上設置有手動啟停按鈕。

所述的控制計算機、循環水泵、循環油泵、冷卻水加熱器、機油加熱器集成為保溫裝置。

本發明的有益效果是：本發明通過自動啟停的方式，實現了在低溫環境下，柴油機冷卻水和機油的自動保溫，保證柴油機冷卻水和機油的溫度在機車允許的範圍之內，確保了機車的正常運用。同時節省了人工成本，避免人為操作不當因素造成損失，節省燃油消耗並降低排放。

附圖說明

圖1是某柴油機的冷卻水在環境溫度-40℃、-30℃、-20℃、-10℃時的溫度下降曲線。

圖2是某柴油機的機油在環境溫度-40℃、-30℃、-20℃、-10℃時的溫度下降曲線。

圖3是本發明的工作原理框圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發明進行詳細說明。

本發明中的冷卻水和機油是分別保溫的，分別保溫的優勢在於可以提高效率和節省電能。

如圖3所示，本發明中冷卻水的保溫方案如下：在柴油機的冷卻水低溫進水管路(柴油機冷卻水的進水管路溫度相對於柴油機冷卻水的出水管路溫度低，柴油機冷卻水的低溫管路相對於柴油機冷卻水的高溫管路溫度低，因此柴油機冷卻水的低溫進水管路是整個冷卻水系統溫度的最低點。)上設置溫度傳感器1，機車停機後，當溫度傳感器1檢測到柴油機冷卻水的低溫進水管路的溫度低於10℃時，溫度傳感器1向控制計算機發出信號，控制計算機接收信號後啟動循環水泵並同時打開電控閥1和電控閥2，整個冷卻水保溫系統通過循環水泵提供的動力形成一個迴路，使冷卻水從柴油機的高、低溫進水管路進入冷卻水加熱器加熱後，流回柴油機的高、低溫出水管路，循環往復。當溫度傳感器1檢測到柴油機冷卻水的低溫進水管路的溫度高於20℃時，溫度傳感器1向控制計算機發出信號，控制計算機接收信號後停止循環水泵並同時關閉電控閥1和電控閥2，截斷整個冷卻水保溫循環迴路，使冷卻水系統恢復到機車正常運行的狀態。

如圖3所示，本發明中機油的保溫方案如下：在柴油機油底殼的遠端設置溫度傳感器2，機車停機後，當溫度傳感器2檢測到油底殼遠端機油的溫度低於10℃時，溫度傳感器2向控制計算機發出信號，控制計算機接收信號後啟動循環油泵並同時打開電控閥3和電控閥4，整個機油保溫系統通過循環油泵提供的動力形成一個迴路，使機油從油底殼的遠端進入機油加熱器加熱後，流回油底殼近端，循環往復。當溫度傳感器2檢測到油底殼遠端機油的溫度高於25℃時，溫度傳感器2向控制計算機發出信號，控制計算機接收信號後停止循環油泵並同時關閉電控閥3和電控閥4，截斷整個機油保溫循環迴路，使機油系統恢復到機車正常運行的狀態。

本發明中整個控制是通過380V、50HZ電源來實現的，電源的來源可以通過外接或機車動力電池提供，以內燃機車現有的技術都可以實現。整個發明可實現自動控制邏輯，完全替代現有的通過人工啟動柴油機的保溫方式。在控制計算機上同時設置手動開關，來實現機車的特殊保溫需求。

本發明的具體實施例中，首先將控制計算機、循環水泵、循環油泵、冷卻水加熱器、機油加熱器集成為一個保溫裝置，如圖4所示。控制計算機通過380V、50HZ電源提供電能給各設備提供能源，在控制計算機上設置有冷卻水保溫系統和機油保溫系統的手動啟停按鈕，如果冷卻水和機油需要提前預加熱來達到機車快速加載的目的或者機車在極寒地區冷卻水和機油溫降過快需要提前保溫，都可通過手動啟停按鈕來實現目的。手動啟停按鈕同時也是溫度傳感器等設備出現故障時的應急按鈕，保證機車的正常運用。在保溫裝置的外部設置溫度傳感器和電控閥，溫度傳感器可通過控制器上的調節按鈕來調節向控制計算機傳送信號的溫度點，溫度點通常設置為10℃，也可通過實際運用環境通過控制器對溫度點進行增減設置。溫度傳感器和控制器如圖5說示，控制器安裝在機車上容易操作的位置。最後，將保溫裝置、溫度傳感器、電控閥等設備通過管路連接到柴油機上，實現整個發明方案。