柴油机余热利用加热器研究

王金广

（天津市大港油田渤海钻探第三钻井公司，天津 300280）

1 简介

石油钻机柴油机组循环预热节能装置是一种能够只利用一个控制系统和三条管路就能控制三台柴油机冷却系统中冷却液的可换向循环功能的装置，利用工作中的柴油机的余热为没有启动的柴油机进行预热，减少预启动柴油机的启动时间，达到降低能耗的目的，同时，也可以在所有车未启动时为系统加热（尤其室外温度低时）缩短柴油机的启动时间。

2 原理

用管路将三台发动机水套的进出水口分别相连，通过换向阀组，组成一个可由人为选择控制的其中两台发动机间的水路循环系统，介质在泵的驱动下，驱动一个柴油机冷却系统中的介质通过加热器不断加热后经由阀组、管汇输送到另一个柴油机冷却系统，从而建立起两个柴油机间的介质循环系统（图1）。

图1 原理图

3 技术参数

3.1 加热器

（1）电压：380V；

（2）额定功率：36kW；

（3）壳体材质：碳钢；

（4）尺寸：内筒Φ219×600mm；

（5）进口法兰规格：DN25；

（6）出口法兰规格：DN25；

（7）温度传感器：铂电阻，分度号“pt100”，共3支（一支为加热器进口测温，一支为加热器出口测温，一支为加热管温度测温）。

3.2 换向阀组

（1）工作电压：DC 24V；

（2）介质种类：水+防冻液；

（3）工作环境温度：-20～+65℃；

（4）阀体口径：DN20mm(BSPT3/4”)；

（5）阀体材质：不锈钢304；

（6）阀体类型：三片式高平台二通电动球阀（开关型）。

3.3 水泵

（1）功率：1.8kW；

（2）工作电压：220V；

（3）介质温度：-20～+60℃；

（4）流量：4～8m³；

（5）扬程：70～110m；

（6）吸程：10～20m；

（7）类型：单向螺杆自吸泵。

3.4 循环管汇（如表1）

表1

3.5 总成外箱

（1）体积：1100×580×1200；

（2）材质：碳钢喷漆。

4 安装（图2）

图2 安装示意图

（1）安装在距离发动机20米以内的范围，安装高度与发动机保持水平；

（2）加热器本体要安装在室内（偏房内），干燥通风的环境中；

（3）主电源：380V；

（4）加热器外壳、控制柜外壳应可靠接地，加热器应水平安装，底座螺母要拧紧使其稳固；

（5）所有接头处要连接牢固；

（6）安装前需做好柴油机与设备接口处的改造工作；

（7）安装前检查箱体外壳是否有破损、裂缝等缺陷；

（8）开门检查箱内内是否有金属杂物，并予以清理；

（9）按钮操作是否灵活，有无卡止现象。

5 使用方法

（1）管道加热器在使用前应测量电源接入端子与金属外壳绝缘电阻不得低于2MΩ，使用环境相对湿度不大于85%。电源线的出、入端应牢固可靠，不得松动。加热器三相间电阻值是否一致。使用前首先检查电源线、测温元件输出连线是否正确，控制柜元器件、螺母是否松动损坏，如有异常及时拧紧或更换，确认无误后可通电运行。

（2）具体操作步骤如下：①合上控制电源开关、空气开关，数显温控仪显示并显示所测温度指示值。②待电源指示灯亮后，然后进行调节“流向控制开关”。③“流向控制开关”调好后，设定仪表加热温度值。④观察执行器指示窗口确认阀已完全达到所需位置，按下“水泵启动”按钮，进行循环。⑤检查流量、压力正常且无异常情况即可将“关—加热——开”旋钮置于“开”位，此时交流接触器吸合，加热器进线端得电，由数显控温表所输出信号控制加热器工作。注：初次开机时，可能出现温度过冲现象，但逐渐趋向恒定范围之内。⑥改变流向状态时应先停止加热器的运行，将“关—加热--开”旋钮置于“关”位，再按下“水泵停止”按钮，然后可以操作流向控制开关进行流向更改→设定温度值→按下“水泵启动”按钮→加热器“开”位。注：在每次改变流向控制开关后 ，必须等待15秒钟，观察执行器指示窗口确认阀已完全达到所需位置，才能启动水泵运行。

6 结语

本装置主要作用是将工作中的柴油机产生的多余热量通过介质循环的方式加热冷车，使其在低温环境下迅速启动并达到带载运行温度；在低温环境下采用电加热器加热冷车，使其迅速启动并达到带载运行温度。降低工作车散热风扇运转时间的装置，从而达到节约能源的目的。