Hvernig virkar kælikerfi dísilrafalls?

Hvernig virkar kælikerfi dísilrafalls?

Í þessum kafla er fjallað um mikilvægustu hluta kælikerfa dísilvéla og hvers vegna hver og einn er mikilvægur til að vélin virki vel.

Kælir vélina vélrænt
25–30 prósent af öllum hita sem kemur frá eldsneytinu og fer inn í vélina er tekið upp af kælikerfinu.
Ef þessi hiti losnar ekki af sjálfum sér mun innra hitastig vélarinnar hækka hratt að því marki að hlutar brotna og vélin hættir að virka. Allar dísilvélar í atvinnuskyni eru með kælikerfi til að safna þessum hita og flytja hann í miðil sem dregur í sig hita utan vélarinnar.
Margar nútímavélar eru með túrbóhleðslukerfi sem tryggja að það sé nóg loft til að eldsneytið brenni og framleiði það afl sem þarf. Vinnubúnaðurinn fyrir túrbóhleðslu gerir brennsluloftið heitara. Áður en brennsluloftið fer inn í strokka vélarinnar þarf að kæla það til að ganga úr skugga um að það séu nóg kíló af lofti til að brenna eldsneytinu (til að viðhalda loftþéttleikanum). Varmaskipti sem lítur út eins og ofn er settur í pípuna á milli úttaks þjöppu þjöppu þjöppu og loftgrein hreyfilsins. Þetta er kallað loftkælir eða eftirkælir. Hlutverk þessa ofns er að fjarlægja hita úr brennsluloftinu. Þessi varmaskiptir getur notað annað hvort jakkavatnskerfið eða þjónustuvatnskerfið til að fá vatnið sitt (fullkominn hitavaskur).
Þegar þjónustuvatn er notað getur verið auka varmaskipti á milli þjónustuvatnskerfisins og millikælivatnskerfisins til að hreinsa og viðhalda vatni í millikælivatnskerfinu þannig að það skemmi ekki loftkælirinn.

Undirstöðuatriði kælikerfis
Flestar dísilvélar eru með kælikerfi sem lítur út eins og jakki og er með lokaðri lykkju. Þegar kælivökvinn rennur í gegnum vélina tekur hann hita frá strokkfóðringum, strokkhausum og öðrum hlutum.

Því kaldari sem kælivökvinn er þegar hann fer úr vélinni, því betur virkar vélin. Aftur á móti getur of hátt hitastig kælivökva valdið skemmdum á byggingu með því að láta vélarhluta ofhitna. Einnig er hægt að kæla smurolíu með jakkavatni og varmaskipti. Flestar dísilvélar virka best með vatnslosunarhita í jakka upp á um 180oF og hækkun á hitastigi í gegnum vélina á milli 8 og 15oF.

Flestar dísilvélar kæla niður með vatni sem kælivökva. Samt sem áður getur vatn eitt og sér valdið ryð, steinefnauppsöfnun og frystingu.
Frostvörn, eins og etýlen glýkól eða própýlen glýkól, þarf að bæta við vélar sem gætu verið nálægt eða undir frostmarki. Algengasta lausnin er að blanda saman frostlegi og vatni, sem virkar við hitastig allt niður í -40 gráður F. Frostlögur til sölu hefur efni í sér sem hindra ryð í að myndast. Með því að bæta við frostlegi er erfiðara fyrir hita að hreyfast.
Oftast verða dísilvélar sem notaðar eru í kjarnakljúfum fyrir neyðarþjónustu ekki fyrir frostmarki. Við þessar aðstæður er engin þörf á frostlegi. Samt er hægt að stöðva tæringu með því að blanda efnum sem stöðva tæringu við vatn sem hefur verið svipt af steinefnum sínum.

Efnafræði vatns: Vatn sem notað er til að kæla vél ætti ekki að innihalda nein efni sem valda útfellingum eða kalki. Oftast er afsaltað vatn notað. pH vatnsins ætti að vera einhvers staðar á milli 8 og 9,5.
Best er að bæta við tæringarhemli eins og Nalco 2000 til að koma í veg fyrir að kalk safnist upp á strokkfóðringum og strokkhausum. Einn sextándi úr tommu af mælikvarða er það sama og að bæta einum tommu af stáli í vélina til að gera það ólíklegra til að hleypa hita í gegn. Efnagreining á kælivökvanum er gerð öðru hvoru og réttu magni af tæringarhemli er bætt við til að halda efnafræði vatnsins í lagi.

Hvernig á að halda vél köldum
Í sumum uppsetningum er vatnið í millikælinum og vatnið í jakkanum kælt af mismunandi hlutum ofnsins. Oftast er jakkavatnsrásin notuð til að kæla smurolíuna við þessar aðstæður.
Með hjálp þenslutanks (einnig kallaður "haus" eða "farðatankur"), sem settur er fyrir ofan vélina til að halda haus á kerfinu, er kælivökvi geymdur í vélarkerfinu sjálfu. Vélin knýr dæluna sem dregur loft úr kerfinu og sendir kælivökva til vélarinnar. Í flestum kerfum fer vatnið úr vélinni í gegnum loki sem er stjórnað af hitastilli. Ef vatnið er of kalt hleypir lína því í kringum varmaskiptinn. Vatnið fer í gegnum varmaskiptinn ef það er of heitt.
Hitastýringarventillinn (TCV) finnur út hversu heitur kælivökvinn er og bregst við því.

Um leið og hitastig vélarkælivökvans fer niður fyrir viðmiðunarpunkt ventilsins er kælivökvi sendur í gegnum jakkavatnsvarmaskiptinn. Þegar hitastig kælivökvans er hærra en stillimarkið sendir lokinn kælivökvann í gegnum varmaskiptinn. Umframhitinn er síðan sendur í hrávatns- eða þjónustuvatnskerfið. Þegar dísilvél fer í gang byrjar flæði þjónustuvatns af sjálfu sér.
Í gegnum útgang varmaskiptisins, eða hjáveitulínu, fer vatn aftur í jakkavatnsdæluna og að lokum vélina. Í mörgum kerfum er smurolíukerfið kælt með varmaskipti í jakkavatnskerfinu. Fyrir vélar þar sem mikilvægt er að halda smurolíu kaldari en jakkavatnið er olíuhitinn sendur beint í þjónustu-/hrávatnskerfið í gegnum varmaskiptinn í smurolíukerfinu.
Þegar kælivökvinn kemst að strokkablokkinni flæðir það í gegnum innri rásir og/eða rör niður í botn strokkafóðranna. Þegar vökvinn fer upp, rennur hann í kringum strokkinn og inn í strokkhausana. Þegar kælivökvinn fer úr strokkhausnum fer hann inn í úttakshaus og síðan í hitastilla lokann.
Á vélum með millikæli eða eftirkæli fer eitthvað af jakkavatninu í gegnum millikælarana til að taka til sín varma frá lofthleðslunni sem kemur inn sem ekki er þörf á. Á mörgum vélum með millikæli eða eftirkæli er þessi aukahiti sendur í þjónustu/hrávatnskerfið með sérstökum varmaskipti. Þetta er gott vegna þess að vatnið í millikælinum ætti að vera kælt niður í lægra hitastig en vatnið í jakkavatnskerfinu. Flestar ALCO vélar nota jakkavatnskerfið til að kæla vatnið í millikælinum.

Stækkunargeymir - Margar vélar nota stækkunargeymi með þrýstilokun, eða stækkunargeymirinn er nógu hátt settur til að viðhalda nauðsynlegum höfuðhæð (nettó jákvæður þrýstingshöfuð - NPSH) á kerfinu. Oftast er stækkunargeymirinn staðsettur rétt fyrir ofan hæsta punkt kælivatnskerfisins í jakka og loftræstilínur eru notaðar til að halda kerfinu loftlausu. Sumum stækkunargeymum er hægt að dæla upp til að halda hærri þrýstingi, sem hjálpar til við að hækka suðumark kælivökvans.

Standpípa er tankur sem er settur upp lóðrétt og er í sömu hæð og vélin. Það geymir kælivökva vélarinnar og hefur pláss fyrir loft til að bæta upp fyrir þenslu kælivökvans þegar það verður heitt.
Stöðlur eru venjulega loftræstar út í loftið, sem gerir kælikerfi sem er ekki undir þrýstingi. Vatnsborðið í standpípunni verður að vera nógu hátt til að ná tilskildum NPSH, eða tankurinn verður að vera undir þrýstingi.

Jacket Water Pump: Vélin knýr eins þrepa miðflótta jakka vatnsdæluna, sem er knúin af sveifarás hreyfilsins í gegnum röð gíra.

Eins og sést fer vatn inn í soginntak dælunnar. Vélargírlestin knýr drifgír dælunnar, sem aftur snýr dæluásnum og hjólinu. Hraði kælivökvans eykst með miðflóttaafli þegar hjólið snýst. Þegar kælivökvinn fer inn í dæluhlífina minnkar hraði hans og þrýstingur hækkar hlutfallslega. Kælivökvi lekur úr dæluhlífinni í vatnshaus jakkans að neðri enda strokkafóðranna við hærri þrýsting.

Kælivökvinn fyrir vélina kemur upp í gegnum botn hitastýrilokans. Þegar hitastig kælivökvans er lágt, eins og sýnt er hægra megin á skýringarmyndinni, helst rennaventilpoppurinn í uppri stöðu og kælivökvinn fer um varmaskiptinn.
Þegar hitastig kælivökvans hækkar stækka vaxkúlurnar inni í hitastýringareiningunum. Þetta ýtir frumefnisrörinu og ventilpoppinum niður. Þannig að flæðið í gegnum framhjáhlaupið er takmarkað eða stöðvað, eins og sýnt er vinstra megin á skýringarmyndinni, og kælivökvi er sendur í varmaskipti.
Í notkun breytir lokinn stöðu sinni á hitastigi á bilinu 10 til 150 gráður á Fahrenheit til að halda hitastigi kælivökvans nokkuð stöðugt.

Jacket Water Heat Exchanger - Jakkar vatnsvarmaskiptir eru venjulega gerðir úr skel og slöngum. Á skelhliðinni rennur kælivökvi vélar venjulega yfir rörin en þjónustuvatn rennur í gegnum rörin.

Jakkar vatnsvarnarkerfi
Þegar slökkt er á mótor í smá stund lækkar hitinn inni í vélinni mikið. Hröð gangsetning og hröð hleðsla á köldum hreyfli, sem er dæmigert fyrir dísilvélar með kjarnorkunotkun í neyðartilvikum, setur vélina undir miklu álagi og slitnar hraðar þar til hún kemst í eðlilegt hitastig.
Vatnskælikerfi jakka er sýnt á sömu teikningu og venjulegt vatnskælikerfi jakka. Þessi hluti heldur hitastigi vélkælivökvans við eða nálægt venjulegu vinnuhitastigi. Þetta þýðir ekki að allir hlutar séu við venjulegt hitastig.
Vegna þess að dísilvélar nota hitann frá þjöppun til ræsingar, með því að halda vélinni heitri fer hún mun hraðar í gang og minni líkur á að vélin fari ekki í gang vegna þess að hitastig inntaksloftsins er of lágt.

Keepwarm Pump: Keepwarm dælan er eins þrepa miðflótta dæla sem gengur fyrir rafmagni. Það er svipað og vélknúin dæla að því leyti að hún heldur upphituðum kælivökva í gegnum vélina jafnvel þegar slökkt er á vélinni.

Keepwarm hitari: Vatnsheldur hitari jakka er rafmagnshitari í dýfingarstíl, rétt eins og smurolíuvarmahitari.
Það er sett í sérstakan standpípu eða hitatank. Það er stjórnað af hitastilli til að halda vélinni á réttu hitastigi.

Hvernig kerfið virkar: Þegar vélin er í „standby“-stillingu kviknar á „keepwarm“ kerfinu. Varmadælan skapar lofttæmi í kerfinu og sendir vatn inn í vatnsinntak vélarjakkans. Þegar vélin er í gangi geta afturlokar verið settir í varmakerfið til að stöðva flæði í ranga átt. Upphitaða kælivökvinn streymir í gegnum vélina og hitar strokkana, strokkhausa og aðra hluta sem eru kældir með vatni.

Kerfi fyrir kælivatn
Millikælivatnskerfið gefur vatn í millikælirinn eða eftirkælinn sem er settur á inntaksrör vélarinnar fyrir brunaloft. Það er varmaskipti eins og ofn sem kælir brennsluloftið á eftir túrbóþjöppunni og á undan loftgreinum/hylki hreyfilsins.
Kæling gerir loftið þéttara, sem gerir meira súrefni kleift að brenna meira eldsneyti og gera meira afl. Þar að auki kælir brennsluloftið stimpilkórónurnar.
Vatnið sem notað er til millikælingar verður venjulega að vera nokkuð nálægt hitastigi loftsins í kring. Af þessum sökum er venjulega betra að nota þjónustuvatn í stað jakkavatns, sem hefur mun hærra hitastig (160 til 180oF).
Dæmigerð millikælir og eftirkælir vatnskerfismynd
Vegna þess að þessir hlutar eru þeir sömu og notaðir eru í jakkavatnskerfinu, munum við ekki tala um þá meira.
Í sumum millikælivatnskerfum er hægt að nota hitastilli til að koma í veg fyrir að millikælivatnið verði of kalt, sérstaklega í köldu veðri eða þegar vélin er ekki að vinna mikið. Þetta kemur í veg fyrir að raka þéttist í brennsluloftinu eins mikið og mögulegt er. Í sumum kerfum eru jakkavatnskerfi og millikælivatnskerfi samtengd þannig að hægt er að hita millikælirinn þegar á þarf að halda.
Ef brennsluloftið sem kemur inn í vélina er of kalt getur það tekið lengri tíma fyrir vélina að fara í gang, hún virkar kannski ekki eins vel þegar álagið er lítið og strokkinn er ekki eins vel smurður. Til að draga úr þessum áhrifum takmarka nokkrir framleiðendur hitastillir flæði kælivatns til millikælisins og/eða veita heitu jakkavatni eftir þörfum.
Hitastillir loki í hringrásinni kemur í veg fyrir að vatnið í millikælinum verði of kalt, sem kemur í veg fyrir að loftið sem fer inn í vélina verði líka of kalt. Þegar loftið er of kalt getur það valdið þéttingu í vélinni og „hvítur“ reykur kemur út úr útrásinni.

Fleiri hlutir sem gera það flott
Oftast er dísilrafallinn geymdur í byggingu með fáum opum.
Það eru nokkrir hitagjafar í EDG herberginu, svo sem vélin og rafalinn. Til að ná sem bestum árangri verður að geyma rofabúnað, stjórnborð, vöktunarbúnað, eldsneytisgeymi, loftþjöppu og loftgeymi á þessu svæði við köldu hitastigi.
EDG herbergið getur ekki orðið heitara en 122 gráður F (50 gráður). Það er því nauðsynlegt að koma með nóg af köldu lofti (umhverfislofti) til að losna við hitann og halda hitastigi herbergisins undir hæsta stigi sem leyfilegt er. Jafnvel þó að stofuhiti hafi ekki mikil áhrif á vélina sjálfa, getur mjög hár EDG stofuhiti haft áhrif á rafalinn og aðra hluta. Ef loft fyrir brennslu hreyfilsins kemur úr herberginu getur heitt loft sem kemur inn í vélina gert hana aflminni.