船舶柴油机冷却系统的维护和保养

刘红亮 罗双泉

目前，柴油机是船舶的主要动力装置之一，如何加强对船舶柴油机冷却系统的维护和保养，已成为各单位装备建设中研究的新课题。下面，笔者就船舶柴油机冷却系统的维护和保养谈一些粗浅看法。

一、船舶柴油机的设计特点

从结构设计、工作条件等角度来看，船舶柴油机的设计特点有以下三个方面：

一是强化程度高，气缸爆发压力高，输出功率大，燃烧产生的热量多，冷却系统负荷大：

二是湿式气缸套，发动机缸径大，刚性差，工作时缸套外表面和冷却频繁接触，振动频繁且剧烈：

三是工作条件差，工作频率高，可靠性及耐久性要求高。

这些特点决定了船舶柴油机需要对其冷却系统进行不同于其他一般发动机的特别维护和保养。

二、冷却系统对冷却液的要求

船舶柴油机冷却系统中的冷却液应有良好的质量，需含有适当数量优质、高效的化学添加剂（以抑制和防止冷却系统零部件腐蚀和穴蚀、积垢等），并能基本滤除诸如芯砂、沉淀物、油泥、灰尘、腐蚀产物、磨损的密封件碎片等杂质。具体要求为：

（一）防穴蚀（或点蚀）

穴蚀是快速运动或振动的表面或其附近因为压力和湿度变化而引起的高压真空小气泡突然破裂而发生的一种剥离金属材料表面层的腐蚀现象，是机械式和腐蚀式破坏的共同体现，穴蚀影响水泵轴、水泵壳体、缸套、调温器等正常工作。缸套和水泵叶轮的穴蚀，进一步增加了冷却液对零部件的腐蚀速度。因此，船舶柴油机冷却液中必须加入防穴蚀的添加剂，以便在铸铁零件、钢制零件等表面形成一种薄的、致密的而且很坚韧的薄膜状保护层（膜），使缸套、水泵叶轮等零件免遇穴蚀破坏。

（二）防腐蚀作用

柴油机冷却系统中，经常使用诸如铜、铸铁、钢、钢制零部件和焊锡等多种金属，这些金属在不同的冷却液中受到不同程度的腐蚀。因腐蚀作用而引起的腐蚀产物会堵塞冷却液通道，并淀积于传热零件表面，引起零部件过热，恶化热传导，降低冷却系统的传热效率，并引起许多零部件的不必要的更换。因此，冷却液必须具有防腐蚀作用。

（三）防垢作用

水中的钙盐、镁盐及其它化学物质在热的柴油机冷却液中会沉淀并沉积于传热表面，形成积垢；另外，冷却液中的添加剂的浓缩物和分解物等也会形成积垢。积垢破坏了热传导，削弱了冷却系统的传热效率。导致不均匀的热量分布，引发“热点”，引起缸盖等零部件的炸裂，加速了引起发动机损坏的主要因素即活塞环的磨损，刮伤缸套和活塞、烧坏气门，适当的防垢剂可以抑制和防止矿物质、泊泥、消耗的添加剂等沉积于传热表面。因此要求冷却液必须含有适量的防垢剂。

（四）防泡和消泡作用

在发动机冷却系统中，当冷却液循环过程中存在大量气泡时，由于氧气存在而引起氧化腐蚀：气泡还会使液体导热性能、水泵工作压力下降，对发动机冷却、传热极不利，而且空气中应有一种消泡和防泡剂。在发动机工作过程中，不断消除、抑制冷却液中产生的空气泡或泡沫。

三、冷却系统的维护和保养

（一）对冷却水、防冻液和清洗剂的要求

1.冷却水的要求

柴油机常用的冷却水有泉水、河水、湖水、井水和自来水等，这些水的成分、清洁程度和矿物质含量等不尽相同，对发动机的负面作用也不一样。水中的氯化物和硫化物会增加缸套和铝合金的穴蚀以及钢、铸铁和铝的腐蚀速率：硫化物及硬水（钙盐和镁盐）在传热表面引起沉淀，硬度过高，不仅将引起化学添加剂沉淀，还会引起冷却系统零件水侧形成积垢，这种垢物质是一种影响零件传热能力、引起“热点”的垢物，严重时还会引起缸盖、喷油器等零件炸裂、气门烧坏等等。

2.防冻液的要求

在气温低于0℃的地区，应该在冷却液中使用有效的防冻液。这样，不但有利于提高发动机冷却液的沸点，还有利于防止发动机冷却液开锅。

一般选择水与乙二醇的混合液作为发动机冷却系统中的防凍液。因为乙二醇可以与水无限制的混合；二是乙二醇可以提高发动机冷却液的沸点，对避免柴油机开锅有利，可以大大提高设备的工作效率：三是乙二醇比较安全，其挥发量小，可以回收利用，反复使用比较节约。

3.清洗剂的要求

常用的清洗剂有碱性清洗剂和酸洗清洗剂两种，主要有乙二醇（草酸）、碳酸氢钠和硫酸、盐酸等。其中碱性清洗剂可以清除冷却系统中的硅凝胶，“锡花”和油渣等，酸性清洗剂则用于清洗冷却系统中较厚的油泥等。

（二）冷却系统的净化

新柴油机使用前或柴油机大修后，应对冷却系统进行清洗，并检查冷却系统各零部件的密封情况，确保冷却系统清洁又密封。

冷却系统净化后，即可根据所使用的柴油机的冷却系统容量向冷却系统加入适量的软化水或去离子水，待水满后，再开机运转约五分钟，以完全排除残存在冷却系统中的空气，之后再向冷却系统加水至规定的容量或水位。

（三）使用中的柴油机冷却系统维护和保养

冷却液中的化学添加剂随着柴油机工作时间的延长，不断地被消耗和稀释，冷却液中添加剂浓度也在不断地降低，因此对冷却系统必须进行定期的维护和保养。

在船舶柴油机的的第一次常规保养（或更换机油）时，必须将水滤器预加芯子更换或换成水滤器工作（或维修）芯子。在以后的每一次常规保养检查时，都要换装水滤器工作（或维修）芯子。但是，如在水滤器芯子更换期中间向冷却系统加入了配制的冷却液，则应使用水滤器预加芯子进行更换：或者每一次放完冷却系统时，应安装水滤器预加芯子。

（四）定期清洗冷却系统

柴油机在使用过程中，其冷却系统出现下列问题：

一是变质，即引起防冻液中的乙二醇化学变质成为有机酸。

二是化学添加剂沉淀。即冷却液中的化学添加剂在完成应该完成的作用后并未消失，而是在冷却液中沉淀出来。

三是污染。即泄入冷却液中的机油和燃烧废气会污染柴油机冷却液。

四是矿物质浓度升高。

因此，不能无限期的使用已加入柴油机冷却系统中的冷却液。正常情况下，就经济角度而言，一般推荐柴油机冷却液使用一年。对于一个经过滤清和定期维护保养的冷却液，一般推荐使用两年时间。