219383044_某主机淡水冷却系统膨胀水箱水位下降故障分析

中国修船
2023年6月
技术交流某主机淡水冷却系统膨胀水箱水位下降故障分析
张富国
（福建省白马船厂，福建宁德
355000）
摘要：针对某主机运行过程中主机淡水冷却系统膨胀水箱水位下降故障，文章在排除2台主机淡水冷却系统之间相通管路上的隔离阀、主机淡水冷却器问题的基础上，预判故障点在主机淡水加热器组件上。

对主机淡水加热器组件进行拆检，发现上盖板垫片有鼓包和安装不平整现象。

更换新垫片，在主机淡水加热器工作正常后，对主机淡水冷却系统进行调试试验，膨胀水箱水位未下降，故障解决。

关键词：主机；膨胀水箱；水位下降中图分类号：U672
文献标志码：A
doi ：10.13352/j.issn.1001-8328.2023.03.007
Abstract ：In view of the water level drop fault in the expansion tank of the freshwater cooling system of a main en⁃
gine in operation ，this paper troubleshoots the isolating valve on the pipeline connecting the freshwater cooling system
of two main engines and their freshwater coolers.In addition ，the paper predicts that the fault is located in the freshwa⁃ter heater assembly of the main engine ，and it is found that the gasket on the upper cover plate undergoes bulge and in⁃
stallation irregularity after disassembling and inspecting the freshwater heater assembly.Therefore ，the old gasket is replaced ，and the freshwater cooling system of the main engine is debugged after the freshwater heater works normally.
It is observed that the water level in the expansion tank does not drop.As a result ，the fault is removed.
Key words ：main engine ；expansion tank ；water level drop
主机淡水冷却系统是船舶动力管路系统之一,其主要任务是将柴油机运行时内部产生的热量有效地散发出来，以保证柴油机的正常连续运行。

目前柴油机的冷却方式分为强制液体冷却和自然风冷2种，绝大多数柴油机使用前者。

柴油机强制液体冷却系统中的冷却介质通常有淡水、海水、滑油3种。

淡水的水质稳定，传热效果好，并可采用水处理技术解决其腐蚀和结垢的问题，因而是目前使用广泛的一种理想冷却介质。

海水的水质难以控制且盐分含量高，对金属机件会产生强烈的电化学腐蚀，也容易产生结垢的问题，因而目前很少使用海水直接对柴油机进行冷却。

淡水冷却系统主要由淡水泵、淡水冷却器、膨胀水箱等组成，其主要作用是对柴油机内部进行有效的冷却，减小受热部件的热负荷，保护气缸
磨擦面之间的油膜等。

设置膨胀水箱的作用是使系统中的淡水受热后有膨胀的余地，补充系统中因蒸发和泄漏而损失的水量，保证淡水泵有足够的吸入压力；若膨胀水箱内设置加热装置，可对冷却用的淡水加热，用以主机暖机。

本文就某船主机淡水冷却系统膨胀水箱水位下降故障案例进行分析。

1故障现象及原因排查
该船配备2台主机，在左、右主机运行过程
中，均发现主机淡水冷却系统膨胀水箱水位下降，该现象在主机运行过程中是个很危险的信号，应及时解决，避免造成主机受损。

该主机淡水冷却系统为闭式循环，主机机带淡水泵压出的冷却水直接进入主机供冷却用，从主机出来的冷却水经过淡水冷却器冷却，然后进
作者简介：张富国（1984-），男，吉林松原人，工程师，大学本科，主要从事轮机技术工作。

26
第36卷第3期技术交流
入机带淡水泵进口进行循环工作。

主机淡水冷却系统中设有温度调节阀，自动控制淡水温度。

主机舱设有1台主机备用淡水泵，其流量满足1台主机最大工况时所需的冷却水量，当主机机带淡水泵损坏时投入工作。

每台主机均配有1只膨胀水箱，由洗涤水系统供水，用以补充主机淡水系统的淡水。

主机舱设1套主机淡水加热器组件，用于主机启动前预热淡水。

主机淡水冷却系统原理示意图见图1。

注水
推进柴油机
恒温阀
主机淡水冷却器
主机备用
淡水泵主机淡水加热器组件
主机淡水冷却器恒温阀
推进柴油机
备用淡水泵进口机带淡水泵进口主机淡水出口
主机淡水冷却系统膨胀水箱主机淡水出口机带淡水泵进口备用淡水泵进口
图1主机淡水冷却系统原理示意图
引起主机淡水冷却系统膨胀水箱水位下降的可能原因有：①膨胀水箱本体漏水及本体之间相连的截止阀存在故障；②主机内部冷却水道泄漏；③主机淡水加热器组件功能不正常；④2台主机淡
水冷却系统之间相通管路上的隔离阀存在故障；⑤主机淡水冷却器功能不正常；⑥主机备用淡水泵进、出阀存在故障。

逐一对可能发生的故障进
行排查，故障排查如表1所示。

通过表1，重点排查2台主机淡水冷却系统之间相通管路上的隔离阀是否存在故障、主机淡水加热器组件功能是否正常和主机淡水冷却器功能是否正常这几方面。

2故障原因分析
1）2台主机淡水冷却系统之间相通管路上的
隔离阀是否存在故障。

该隔离阀为截止阀，其工
作原理为利用阀杆压力，使阀瓣密封面与阀座密封面紧密贴合，阻止介质流通。

系统不在运行状态时，拆解截止阀，仔细清洁各部件，对阀体做试水试验，结果显示不泄漏，阀杆操作伸缩自如，阀瓣密封面与阀座密封面紧密贴合，说明该隔离阀工作正常。

2）主机淡水冷却器功能是否正常。

主机淡水冷
却器设备主要由固定压紧板、板片、密封垫片、活
动压紧板、上导杆、下导杆、夹紧螺栓、支撑架等组成，主机淡水冷却器设备组成示意图见图2。

主机淡水冷却器通过海水降低淡水的温度，其工作原理示意图如图3所示。

主机淡水冷却器是由许多换热板片（冲压有波纹槽的金属薄板，共67片）组成，换热板片按一定间隔形成分隔区，分隔区四周通过密
封垫片密封，并用框架和压紧螺柱重叠压紧而成，
表1
故障排查
张富国：某主机淡水冷却系统膨胀水箱水位下降故障分析
27
中国修船
2023年6月
技术交流下导杆
固定压紧板
板片
密封垫片夹紧螺栓活动压紧板
上导杆
支撑架
图2主机淡水冷却器设备组成示意图
其角上的孔构成了连续的通道，介质从入口进入通道，并被分配到换热板片之间的流道内，因为每张换热板片都有密封垫片，并且板与板之间的位置是交替放置的，海水、淡水分别进入各自的通道，由换热板片隔开。

海水、淡水的流向相反，介质在通道内流动，淡水将部分热能传递给换热板片，换热板片又将热能传递给另一侧的海水，从而达到淡水温度降低被冷却而海水温度升高被加热的目的。

图3主机淡水冷却器工作原理示意图
活动压紧板工艺口C 换热板片
固定压紧板
海水进口
淡水出口海水出口淡水进口C
B
D A 系统不在运行状态时，拆解主机淡水冷却器，仔细清洁各部件，对每张换热板片的密封垫片进行检查，查看是否存在老化及沙眼腐蚀的情况，经检查，各部件均正常。

将两端进出口管路拆掉，从淡水通道侧加水，观察海水侧是否有水渗出。

通过试验观察，换热板片不泄漏，海水、淡水各自的通道流水畅通，每张换热板片上密封垫片与密封面紧密贴合，说明主机淡水冷却器工作正常。

3）主机淡水加热器组件功能是否正常。

主机
淡水加热器通过自身控制系统，将加热器内的主机淡水温度保持在需要的范围内，从而使主机正常启
动。

主机淡水从进口接管进入壳腔内，通过电加热管对主机淡水进行预热，而使主机淡水达到需要的温度。

淡水加热器组件主要由本体、水泵、电加热
器、电控箱、隔热层、管路附件及基座等组成。

主机淡水加热器示意图见图4。

图4主机淡水加热器示意图
电加热器
淡水出口
加热器本体
隔热层
管路附件
基座
水泵
电控箱
淡水进口
经上述排查，可确认故障点在淡水加热器上。

本船采用组合式主机淡水加热器，本体中间分隔2个水腔，优点是节约船上空间，缺点是设备功能共享，要为2台主机同时服务，维护保养复杂、维修成本高，出现故障较难排查。

经分析可能存在2个故障点：故障点1为本体内两水腔相通。

在车间修理清洁后，本体上分隔2个水腔盖板的垫片未安装平整，2个水腔盖板垫片在压力状态下错位，导致两腔相通；故障点2为2个水腔横隔板有沙眼腐蚀，造成渗漏，导致两腔相通。

在充分评估分析故障点风险后，决定实施设备拆解，首先排查预测故障点1，拆解主机淡水加热器
本体上盖板，清洁各部件，对上盖板的密封垫片进行检查，发现有鼓包和安装不平整现象，证实实际情况与预测一致。

其次排查预测故障点2，从一侧淡水腔加水，观察另外一侧淡水腔是否有水渗出，试验观察2个水腔横隔板不泄漏，各自淡水的通道流水畅通，排除故障点2。

故障点排查后，制定更换新垫片的方案，换好新垫片并复装后，对该设备分隔的2个水腔做试验，观察2个水腔无相通。

在确保主机淡水加热器工作正常后，对主机淡水冷却系统进行回装调试，膨胀水箱水位未下降，故障排除。

3结束语
本文结合实例，首先分析了故障可能产生的原
因，然后通过排查，准确定位了故障点，解决了主机淡水冷却膨胀水箱水位下降故障。

收稿日期：2022-11-03
28。