8NVD柴油机燃油、淡水系统技术改造的研究

李 军 毕别荣 刘 学 左贤华

（武汉船舶职业技术学院，湖北武汉 430050）

实训室是高职院校开展实践教学、科学研究、对外服务的重要场所，是培养具有实践能力和科学研究能力人才的基地［1］，特别对实践能力要求很高的轮管专业更是如此。为了保证办学质量，国家海事局建立了船员培训许可证制度，制定了轮机管理专业实训设备最低标准。

1 主机操纵实训室现状和存在的问题

为了配合开设轮机管理专业，满足海事局对轮管专业设备标准的要求，学校在办学经费紧缺的情况下，购买了一条1320HP 的长江拖轮拆解上岸，利用其主机和附属设备组建主机操纵和拆装实训室，2009年通过了国家海事局对我校轮管专业实训室设备标准验收。自建立主机操纵实训室以来，先后培训了五届轮管专业的学生，总计一千人次以上，提高了学生的动手能力和解决实际问题的能力，但是该型主机毕竟是上个世纪七十年代的产品，无论设计理念还是技术参数都与现在大型主流柴油机有很大差距。当学生完成《主推进动力装置》理论课程学习时，他们已经接受了现代大型柴油机的设计理念，在大脑中初步建立起现代大型柴油机的模型，也了解到现代化柴油机的操作管理方法，再让他们在如此老旧的柴油机上学习柴油机的操作和管理，感情上有点接受不了，心理落差比较大，影响了教学效果，另外《STCW 公约马尼拉修正案》已于2012年1月1日正式生效，作为履约国国家海事局迅速地修改了《中华人民共和国船员培训管理规则》，提高了轮管专业实训室设备标准，要求培训机构增加轮机自动化的实训，而我校主机操纵实训室里的主机已经老旧并没有附带相关的自动化设备，教师只能以挂图演示操作，教学效果不明显。

2 技术改造思路

为了利用有限的资金解决上述问题，同时也为了锻炼教师解决实际问题的能力，学校鼓励相关教师主动承担实训室设备的技术改造任务。轮管教研室教师抓住契机，迅速组建团队设计技术改造方案，初步确定以主机操纵实训室的8NVD柴油机为基础改造其燃油系统和淡水系统，添加燃油粘度自动调节系统和淡水温度自动控制系统，既满足了海事局对轮机自动化实训设备的要求，又达到技术改造8NVD 柴油机的目的，特别是燃油供给系统由原来的无压力供应变为压力供应，较好地改善了柴油机的启动性能和怠速性能。

3 设计方案

为了使设计的方案真正地切实可行，必须摸清楚8NVD 柴油机的技术参数和各系统状况。

3.1 8NVD 柴油机的技术参数

额定功率：1320HP；额定转速：428r／min；缸数：8 缸；排气温度：425℃-475℃（全负荷）；单位耗 油 量：228-239g／kw-h；燃 油 泵 供 油 量：0.6m3／h；滑油冷却器的冷却面积：3.64m2；滑油冷却器里滑油压力：6 ㎏／㎝2；淡水循环泵流量：50m3／h；淡水冷却泵压力：3 ㎏／㎝2；淡水冷却器冷却面积：6.5m2［2］。

3.2 8NVD 柴油机燃油系统和淡水系统状况

图1 燃油系统图

当初建设主机操纵实训室时，确定柴油机使用零号轻柴油，因此在施工时，施工单位对燃油系统改变较大，去掉了燃油加温设备，也去掉了燃油沉淀柜，甚至燃油回油管系也没有接回燃油日用柜，燃油只能从燃油日用柜单向流出不能循环，现在的燃油系统由燃油日用柜、粗滤器、燃油泵、细滤器和管系阀门共同组成，由于设备老化，燃油泵失效，柴油机无法启动。为了不影响教学，实验员采取临时措施，直接用一条直径12cm 的胶管连接燃油日用柜和细滤器，由原来燃油泵压力供油变为现在燃油日用柜重力供油，虽然不影响柴油机启动，但是柴油机负荷较重时，重力供油的缺陷便显露无疑，柴油机负荷越重，供油量越不足，严重时，各高压油泵抢油，导致个别缸不发火，柴油机转速波动。淡水系统主要由膨胀水箱、淡水泵、淡水冷却器组成，是一个典型的闭式水循环系统，淡水泵为轴带泵，由柴油机曲轴通过齿轮传动，无暖缸设备，备车时不能提前对柴油机暖缸，柴油机运转时水温由冷却器前的三通阀人工调节，总之柴油机燃油系统和淡水系统基本完整，为下一步的升级改造提供了良好的条件。

3.3 燃油系统升级改造方案

抛弃现有的燃油系统，在满足柴油机全负荷工况下重新设计一套燃油系统如图1所示，该系统由燃油供给泵、流量计、循环泵、雾化加热器、粘度计和自动蒸汽调节阀等组成，既能供应重油又能供应轻油，当供应重油时粘度计测量进机燃油粘度与设定值进行比较，结果送到控制单元，指挥电动蒸汽调节阀调节进雾化加热器的蒸汽流量，从而控制进机燃油粘度维持在设定值，当供应轻油时，控制单元自动识别燃油种类指挥关闭电动蒸汽调节阀。由于该系统能实现燃油粘度的设定和自动控制，并能从数显上清晰地显示出设定的粘度值和实际值，因此完全满足海事局对燃油粘度自动化设备标准的要求，另外采用燃油压力供应后，能较好地改善柴油机的启动性能和怠速性能。

图2 淡水循环系统图

3.4 淡水系统的改造方案

基本保留原淡水循环系统，加装电加热器、温度传感器和控制单元，抛弃轴带淡水泵，换用同排量独立布置的离心泵，这样备机时，可以提前启动淡水泵开启电加热器对淡水加温以便对柴油机暖缸，同时抛弃淡水冷却器前的手动温度调节三通阀，换用机械式自动温度调节三通阀。改造后的淡水循环系统如图2所示。当柴油机运转时，实验员只要设定好淡水温度，自动温度调节三通阀根据出机淡水温度自动调节水温。由于添加了淡水加温和自动温度控制设备，因此完全满足海事局对柴油机冷却水温度自动控制设备标准的要求，另外采用自动温度调节三通阀，可以满足柴油机在全负荷工况下保持淡水温度恒定，免去人工调节之苦，减轻实验员的工作量。

4 实施方案

4.1 燃油系统实施方案

购买散件自己动手组装，此方案经济，能锻炼教师的动手能力和解决实际问题的能力，但是耗费教师大量的时间和精力，还涉及到系统集成，特别是控制单元与测量元件和执行元件的有效整合，团队中的教师都没有系统集成的经验，有较大的风险，为了确保技术改造的成功，决定联合相关厂家共同完成技术改造的任务。

与厂家联合除了能获得技术支持外，还能享受到厂家研究的最新成果，保证改造的成功率［3］。经过筛选，决定选择靖江市东孚机械制造有限公司生产的四泵粘控型供油单元，该供油单元由增压泵、循环泵、蒸汽雾化加热器、泵控性粘度计、除气筒和自动反冲洗滤器组成，整体安装在一个框架中，如图3所示，能匹配功率范围宽广的中低速柴油机，适用于雷氏粘度3500秒以下的重油，能为柴油机提供1.0m3／h 以上的燃油流量，满足8NVD 柴油机额定功率下对燃油流量的要求，具有自控精准，操作方便，结构紧凑，吊装方便等优点。其中由粘度计、雾化加热器、自动蒸汽调节阀和控制单元组成的燃油粘度自动控制系统能实时地显示设定值和实际值，完全满足海事局对“燃油粘度自动控制设备”标准的要求。

秉着为学校节约资金，保留核心设备，国有资产增值的原则，在不影响教学效果的情况下，决定砍掉备用增压泵、循环泵和雾化加热器以及自动反冲洗滤器，总计节约资金四万多元。

4.2 淡水系统实施方案

淡水系统可以采取购买散件，系统集成的方式。首先根据8NVD 柴油机轴带淡水泵的流量、压力选购替代立式离心泵，再根据柴油机循环淡水总体积，淡水泵额定流量选购分级式电加热器和温度传感器，最后依据淡水管系尺寸选购机械式自动温度调节阀，控制箱可以订做，最后系统集成。改造后的淡水系统不仅完全满足海事局对“冷却水温度控制系统”设备标准的要求，而且备机时能提前对主机暖缸，柴油机运转时能自动调节淡水温度，能有效地改善柴油机的冷却效果，减轻了柴油机的热负荷，提升柴油机的性能。

图3 燃油供应单元

5 结 语

总之，对8NVD 柴油机燃油系统和淡水系统的技术改造，不仅挖掘了老旧柴油机的潜能，提升其性能，而且解决了轮机自动化无实训设备的问题，更重要的是经过技术改造探明了一条思路：高职院校老旧的实训设备完全可以利用有限的资金，采用现代化的技术手段对其升级改造，使其重新焕发青春。

1 雷竞业.高职院校实验室建设及教学改革刍议［J］.中国成人教育，2007（11）：119-120

2 裘立群.搞好仪器技术改造，提高使用效率的思考［J］.高校实验室工作研究，2010（1）：90-91