一种船用柴油机和柴油发电机多通路淡水互为预热加热系统及方法
阅读说明：本技术 一种船用柴油机和柴油发电机多通路淡水互为预热加热系统及方法 (Multi-channel fresh water mutual preheating heating system and method for marine diesel engine and diesel generator ) 是由 薛昌奇 李金光 赵翠 潘泽睿 马奇浩 陈加浩 于 2021-06-28 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种船用柴油机和柴油发电机多通路淡水互为预热加热方法,所述柴油发电机设置为多个,多个柴油发电机的淡水管路并联连接,其特征在于,包括以下步骤：步骤一、柴油发电机与柴油机均未启动,通过预加热器加热第五淡水循环管路内的水对多个柴油发电机中的一个柴油发电机进行预热；步骤二、预热后的柴油发电机启动,对柴油机进行预加热；步骤三、柴油机启动；步骤四、柴油机工作产生的热量加热第一淡水循环管路内的水,对未预热的柴油发电机进行预加热；步骤五、当柴油发电机达到预热温度后,启动该柴油发电机；步骤六、重复步骤四与步骤五。该方法互为预热速度快,减少了船舶电能的消耗,达到了节能效果。(The invention discloses a multi-channel fresh water mutual preheating heating method for a marine diesel engine and a plurality of diesel generators, wherein the diesel generators are arranged in a plurality, and the fresh water pipelines of the diesel generators are connected in parallel, and the method is characterized by comprising the following steps of: step one, the diesel generators and the diesel engine are not started, and a preheater is used for heating water in a fifth fresh water circulating pipeline to preheat one of the diesel generators; step two, starting the preheated diesel generator to preheat the diesel engine; step three, starting the diesel engine; step four, heating water in the first fresh water circulating pipeline by heat generated by the working of the diesel engine, and preheating the diesel generator which is not preheated; step five, starting the diesel generator after the diesel generator reaches the preheating temperature; and step six, repeating the step four and the step five. The method has the advantages that mutual preheating speed is high, consumption of ship electric energy is reduced, and an energy-saving effect is achieved.)
技术领域
本发明属于船舶建造技术领域，具体涉及一种船用柴油机和柴油发电机多通路淡水互为预热加热系统及方法。
背景技术
柴油机启动前，通常需要暖缸。如图1所示，在管路设计上，通常会在柴油机外部管路布置一个电加热单元，电加热单元加热淡水，再通过将预加热的淡水注入柴油机的内部，流出的但是再回到预加热淡水泵。循环的热淡水使得柴油机内部的缸套达到柴油机厂家要求的温度，这样才可以启动柴油机。柴油发电机同理。柴油机和柴油发电机各自配置一个电加热单元，柴油机的电加热单元的功率通常很大，比如机型为MAN B&W G50ME-C9.5-TII的柴油发电机的电加热单元的容量为110千瓦，每台柴油发电机MAN 6L28/32H也需要配置12千瓦的电加热单元，但是柴油机暖缸仍然需要很长时间，比如淡水从15℃加热到50℃大概需要12个小时，因此，电加热过程会消耗大量的船舶电能。
因此，怎样设计出一个柴油机的预热方式，既能减少大功率电加热单元的应用，又能达到节能的效果，是当前亟需解决的问题。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种船用柴油机和柴油发电机多通路淡水互为预热加热系统，本发明能够实现柴油机和柴油发电机互为预加热功能，减少柴油机大功率电加热单元的使用，互为预热速度快，减少了船舶电能的消耗，达到了节能的效果，节约了船舶成本，便于船员操作。此外，本发明还要提供一种船用柴油机和柴油发电机多通路淡水互为预热加热方法。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
本发明的第一方面，提供一种船用柴油机和柴油发电机多通路淡水互为预热加热方法，所述柴油发电机设置为多个，多个柴油发电机的淡水管路并联连接，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、柴油发电机与柴油机均未启动，柴油发电机的高温淡水出口、柴油发电机的淡水入口通过第五淡水循环管路连通，第五淡水循环管路上设置有预加热器及第三水泵，通过预加热器加热第五淡水循环管路内的水对多个柴油发电机中的一个柴油发电机进行预热；
步骤二、预热后的柴油发电机启动，第五淡水循环管路关闭，第三淡水循环管路、第四淡水循环管路开启；第三淡水循环管路依次连接预热后的柴油发电机的高温淡水出口、柴油机的淡水进口、柴油机的高温淡水出口、第二水泵、第二冷却器、柴油发电机的淡水进口；第四淡水循环管路依次连接预热后柴油发电机的高温淡水出口、第二水泵、第二冷却器、柴油发电机的淡水进口；柴油发电机工作产生的热量加热第三淡水循环管路内的水，对柴油机进行预加热；
步骤三、柴油机启动，第三淡水循环管路关闭，第二淡水循环管路开启；第二淡水循环管路依次连接柴油机的高温淡水出口、第一冷却器、第一水泵、柴油机的淡水进口；
步骤四、第一淡水循环管路开启，第一淡水循环管路依次连接柴油机的高温淡水出口、柴油发电机的淡水进口、柴油发电机的高温淡水出口、第一水泵、柴油机的淡水进口；柴油机工作产生的热量加热第一淡水循环管路内的水，对未预热的柴油发电机进行预加热；
步骤五、当柴油发电机达到预热温度后，启动柴油发电机，第一淡水循环管路关闭，该柴油发电机的第四淡水循环管路开启；
步骤六、重复步骤四与步骤五。
作为优选的技术方案，所述柴油机的高温淡水出口与所述柴油发电机的淡水进口之间设置有第一截止阀，所述柴油机的高温淡水出口与所述第二水泵之间设置有第二截止阀，所述柴油机的高温淡水出口与所述第一冷却器之间设置有第三截止阀，所述第一水泵与所述柴油机的淡水进口之间设置有第四截止阀，所述柴油发电机的高温淡水出口与所述第一水泵之间设置有第五截止阀，所述柴油发电机的高温淡水出口与所述柴油机的淡水进口之间设置有第六截止阀，所述第二冷却器与所述柴油发电机的淡水进口之前设置有第七截止阀；所述预加热器与所述柴油发电机的淡水进口之间设置有第八截止阀，所述柴油发电机的高温淡水出口与所述第三水泵之间设置有第九截止阀。
作为优选的技术方案，所述第一淡水循环管路、所述第二淡水循环管路、所述第三淡水循环管路、所述第四淡水循环管路、所述第五淡水循环管路内充满水。
作为优选的技术方案，所述柴油发电机设置为4个，4个柴油发电机的淡水管路并联连接。
作为优选的技术方案，所述柴油发电机包括第一柴油发电机、第二柴油发电机、第三柴油发电机、第四柴油发电机.
作为优选的技术方案，所述第一柴油发电机的淡水进口连接第一进水支管A、第一进水支管B，所述第二柴油发电机的淡水进口连接第二进水支管A、第二进水支管B，所述第三柴油发电机的淡水进口连接第三进水支管A、第三进水支管B，所述第四柴油发电机的淡水进口连接第四进水支管A，第四进水支管B，所述第一进水支管A、所述第二进水支管A、所述第三进水支管A、所述第四进水支管A连接第一淡水循环管路与第五淡水循环管路，所述第一进水支管A上设置有第一通断阀、所述第二进水支管A上设置有第二通断阀、所述第三进水支管A上设置有第三通断阀，所述第四进水支管A上设置有第四通断阀，
所述第一进水支管B、所述第二进水支管B、所述第三进水支管B、所述第四进水支管B连接第三淡水循环管路与第四淡水循环管路，所述第一进水支管B上设置有第五通断阀，所述第二进水支管B上设置有第六通断阀，所述第三进水支管B上设置有第七通断阀，所述第四进水支管B上设置有第八通断阀，
所述第一柴油发电机的高温淡水出口连接第一排水支管A、第一排水支管B、第一排水支管C，所述第二柴油发电机的高温淡水出口连接第二排水支管A、第二排水支管B、第二排水支管C，所述第三柴油发电机的高温淡水出口连接第三排水支管A、第三排水支管B、第三排水支管C,所述第四柴油发电机的高温淡水出口连接第四排水支管A、第四排水支管B、第四排水支管C,所述第一排水支管A、所述第二排水支管A、所述第三排水支管A、所述第四排水支管A连接第一淡水循环管路与第三淡水循环管路，所述第一排水支管A上设置有第九通断阀，所述第二排水支管A上设置有第十通断阀，所述第三排水支管A上设置有第十一通断阀，所述第四排水支管A上设置有第十二通断阀，
所述第一排水支管B、所述第二排水支管B、所述第三排水支管B、所述第四排水支管B连接第四淡水循环管路，所述第一排水支管B上设置有第十三通断阀，所述第二排水支管B上设置有第十四通断阀，所述第三排水支管B上设置有第十五通断阀，所述第四排水支管B上设置有第十六通断阀，
所述第一排水支管C、所述第二排水支管C、所述第三排水支管C、所述第四排水支管C连接第五淡水循环管路，所述第一排水支管C上设置有第十七通断阀，所述第二排水支管C上设置有第十八通断阀，所述第三排水支管C上设置有第十九通断阀，所述第四排水支管C上设置有第二十通断阀。
本发明的第二方面，提供一种船用柴油机和柴油发电机多通路淡水互为预热加热方法，包括以下步骤：
步骤一、柴油发电机与柴油机均未启动，柴油发电机的高温淡水出口、柴油发电机的淡水入口通过第五淡水循环管路连通，第五淡水循环管路上设置有预加热器及第三水泵，通过预加热器加热第五淡水循环管路内的水对多个柴油发电机中的一个柴油发电机进行预热；
步骤二、预热后的柴油发电机启动，第五淡水循环管路关闭，第三淡水循环管路、第四淡水循环管路开启；第三淡水循环管路依次连接预热后的柴油发电机的高温淡水出口、柴油机的淡水进口、柴油机的高温淡水出口、第二水泵、第二冷却器、柴油发电机的淡水进口；第四淡水循环管路依次连接预热后柴油发电机的高温淡水出口、第二水泵、第二冷却器、柴油发电机的淡水进口，柴油发电机工作产生的热量加热第三淡水循环管路内的水，对柴油机进行预加热；
步骤三、柴油机启动，第三淡水循环管路关闭，第二淡水循环管路开启；第二淡水循环管路依次连接柴油机的高温淡水出口、第一冷却器、第一水泵、柴油机的淡水进口；
步骤四、第一淡水循环管路开启，第一淡水循环管路依次连接柴油机的高温淡水出口、柴油发电机的淡水进口、柴油发电机的高温淡水出口、第一水泵、柴油机的淡水进口；柴油机工作产生的热量加热第一淡水循环管路内的水，对未预热的柴油发电机进行预加热；
步骤五、当柴油发电机达到预热温度后，启动柴油发电机，第一淡水循环管路关闭，该柴油发电机的第四淡水循环管路开启；
步骤六、重复步骤四与步骤五。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：本发明实现了柴油机与柴油发电机互为加热的功能，当柴油机工作时，利用柴油机工作产生的热量加热水为柴油发电机预热，当柴油发电机工作时，利用柴油发电机工作产生的热量加热水为柴油机预热，减少了柴油机的大功率加热单元的使用。该方法互为预热速度快，减少了船舶电能的消耗，达到了节能效果，节约了船舶成本，便于船员操作。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为背景技术中柴油机电加热单元的结构示意图。
图2为实施例1柴油机和柴油发电机淡水互为预热加热系统的结构示意图。
图3为实施例2柴油机和柴油发电机淡水互为预热加热系统的结构示意图。
其中，附图标记具体说明如下：柴油机1、柴油发电机2、第一水泵3、第二水泵4、第三水泵5、预加热器6、第二冷却器7、第一冷却器8、第一截止阀9、第二截止阀10、第三截止阀11、第四截止阀12、第五截止阀13、第六截止阀14、第七截止阀15、第八截止阀16、第九截止阀17、第一柴油发电机18、第二柴油发电机19、第三柴油发电机20、第四柴油发电机21、第一通断阀22、第二通断阀23、第三通断阀24、第四通断阀25、第五通断阀26、第六通断阀27、第七通断阀28、第八通断阀29、第九通断阀30、第十通断阀31、第十一通断阀32、第十二通断阀33、第十三通断阀34、第十四通断阀35、第十五通断阀36、第十六通断阀37、第十七通断阀38、第十八通断阀39、第十九通断阀40、第二十通断阀41。
具体实施方式
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
实施例1
本实施例提供一种柴油机和柴油发电机淡水互为预热加热系统，柴油机1和柴油发电机2在工作时，其内部需要通入循环水，实现对柴油机1、柴油发电机2的内部降温与冷却。
本发明的预热加热系统包括柴油机1、柴油发电机2、第一淡水循环管路、第二淡水循环管路、第三淡水循环管路、第四淡水循环管路及第五淡水循环管路，
第一淡水循环管路依次连接柴油机1的高温淡水出口、柴油发电机2的淡水进口、柴油发电机2的高温淡水出口、第一水泵3、柴油机1的淡水进口。
第二淡水循环管路依次连接柴油机1的高温淡水出口、第一冷却器8、第一水泵3、柴油机1的淡水进口。
第三淡水循环管路依次连接柴油发电机2的高温淡水出口、柴油机1的淡水进口、柴油机1的高温淡水出口、第二水泵4、第二冷却器7、柴油发电机2的淡水进口。
第四淡水循环管路依次连接柴油发电机2的高温淡水出口、第二水泵4、第二冷却器7、柴油发电机2的淡水进口。
第五淡水循环管路依次连接柴油发电机2的高温淡水出口、第三水泵5、预加热器6、柴油发电机2的淡水进口。
第一淡水循环管路、第二淡水循环管路、第三淡水循环管路、第四淡水循环管路、第五淡水循环管路分别通过阀门控制通断。
柴油发电机2设置为4个，4个柴油发电机2的淡水管路并联连接。
柴油机1的高温淡水出口与柴油发电机2的淡水进口之间设置有第一截止阀9，柴油机1的高温淡水出口与第二水泵4之间设置有第二截止阀10，柴油机1的高温淡水出口与第一冷却器8之间设置有第三截止阀11，第一水泵3与柴油机1的淡水进口之间设置有第四截止阀12，柴油发电机2的高温淡水出口与第一水泵3之间设置有第五截止阀13，柴油发电机2的高温淡水出口与柴油机1的淡水进口之间设置有第六截止阀14，第二冷却器7与柴油发电机2的淡水进口之前设置有第七截止阀15；预加热器6与柴油发电机2的淡水进口之间设置有第八截止阀16，柴油发电机2的高温淡水出口与第三水泵5之间设置有第九截止阀17。第四截止阀12、第七截止阀15为电磁通断阀。
当柴油机1正常工作，柴油发电机2不工作时，第一淡水循环管路(abce)、第二淡水循环管路(afde)开启，第三淡水循环管路(cefgb)、第四淡水循环管路(bcg)、第五淡水循环管路关闭，具体为，第一截止阀9、第三截止阀11、第四截止阀12、第五截止阀13开启，其他截止阀关闭，利用柴油机1工作产生的热量对水进行加热，对柴油发电机2进行预热。
当柴油发电机2正常工作，柴油机1不工作时，第三淡水循环管路、第四淡水循环管路开启，第一淡水循环管路、第二淡水循环管路、第五淡水循环管路，具体为第二截止阀10、第六截止阀14、第七截止阀15开启，其他截止阀关闭，利用柴油发电机2工作产生的热量对水进行加热，对柴油机1进行预热。
当柴油机1、柴油发电机2均未开始工作时，第五淡水循环管路开启，第一淡水循环管路、第二淡水循环管路、第三淡水循环管路、第四淡水循环管路关闭，具体为，第八截止阀16、第九截止阀17开启，其他截止阀关闭，利用预加热器6产生的热量对柴油发电机2进行预热。
实施例2
本实施例提供一种柴油机和柴油发电机淡水互为预加热系统，本实施例的结构与实施例1大致相同，在实施例1的基础上，优化了柴油发电机的并联连接结构，具体为：柴油发电机包括第一柴油发电机18、第二柴油发电机19、第三柴油发电机20、第四柴油发电机21。
第一柴油发电机18的淡水进口连接第一进水支管A、第一进水支管B，第二柴油发电机19的淡水进口连接第二进水支管A、第二进水支管B，第三柴油发电机20的淡水进口连接第三进水支管A、第三进水支管B，第四柴油发电机21的淡水进口连接第四进水支管A，第四进水支管B，第一进水支管A、第二进水支管A、第三进水支管A、第四进水支管A连接第一淡水循环管路与第五淡水循环管路，第一进水支管A上设置有第一通断阀22、第二进水支管A上设置有第二通断阀23、第三进水支管A上设置有第三通断阀24，第四进水支管A上设置有第四通断阀25。
第一进水支管B、第二进水支管B、第三进水支管B、第四进水支管B连接第三淡水循环管路与第四淡水循环管路，第一进水支管B上设置有第五通断阀26，第二进水支管B上设置有第六通断阀27，第三进水支管B上设置有第七通断阀28，第四进水支管B上设置有第八通断阀29。
第一柴油发电机18的高温淡水出口连接第一排水支管A、第一排水支管B、第一排水支管C，第二柴油发电机19的高温淡水出口连接第二排水支管A、第二排水支管B、第二排水支管C，第三柴油发电机20的高温淡水出口连接第三排水支管A、第三排水支管B、第三排水支管C,第四柴油发电机21的高温淡水出口连接第四排水支管A、第四排水支管B、第四排水支管C,第一排水支管A、第二排水支管A、第三排水支管A、第四排水支管A连接第一淡水循环管路与第三淡水循环管路，第一排水支管A上设置有第九通断阀30，第二排水支管A上设置有第十通断阀31，第三排水支管A上设置有第十一通断阀32，第四排水支管A上设置有第十二通断阀33。
第一排水支管B、第二排水支管B、第三排水支管B、第四排水支管B连接第四淡水循环管路，第一排水支管B上设置有第十三通断阀34，第二排水支管B上设置有第十四通断阀35，第三排水支管B上设置有第十五通断阀36，第四排水支管B上设置有第十六通断阀37。
第一排水支管C、第二排水支管C、第三排水支管C、第四排水支管C连接第五淡水循环管路，第一排水支管C上设置有第十七通断阀38，第二排水支管C上设置有第十八通断阀39，第三排水支管C上设置有第十九通断阀40，第四排水支管C上设置有第二十通断阀41。
本实施例还提供一种船用柴油机和柴油发电机多通路淡水互为预热加热方法，工作过程如下：
步骤一、预热第一柴油发电机18；柴油机1、第一柴油发电机18、第二柴油发电机19、第三柴油发电机20均未运行，第一通断阀22、第十七通断阀38打开，其他阀门关闭，水循环为第一柴油发电机18的高温淡水出口-预加热器-第一柴油发电机18的淡水进口，当第一柴油发电机18到达启动温度时，第一发电柴油机18运行。
步骤二、第一柴油发电机18预热柴油机；第五通断阀26、第九通断阀30、第十三通断阀34、第二截止阀10、第六截止阀14、第七截止阀15打开，其他阀门关闭，第一柴油发电机18对柴油机1进行预热；此时，为两个水循环，第一柴油发电机18的自循环、第一柴油发电机18与柴油机1之间的水循环。
步骤三、启动柴油机；当柴油机预热到指定温度时，在步骤二的基础上，第二截止阀10、第六截止阀14、第十三通断阀34关闭，第三通断阀24、第四通断阀25打开，第一柴油发电机18与柴油机1各自运行。此时，为两个水循环，第一柴油发电机18的自循环与柴油机1的自循环。
步骤四、柴油机1预热第二柴油发电机19，在步骤三的基础上，打开第一截止阀9、第二通断阀23、第十四通断阀35、第五截止阀13。此时，为三个水循环，第一柴油发电机18的自循环、柴油机1的自循环、柴油机1与第二柴油发电机19之间的水循环。
步骤五、启动第二柴油发电机19；当第二柴油发电机19达到启动温度时，在步骤四的基础上，打开第六通断阀27与第十通断阀31，关闭第一截止阀9、第五截止阀13、第十四通断阀35。此时，为三个水循环，柴油机1的自循环、第一柴油发电机18的自循环、第二柴油发电机19的自循环。
步骤六、柴油机1预热第三柴油发电机20，在步骤五的基础上，打开第一截止阀9、第三通断阀24、第十五通断阀36、第五截止阀13。此时，为四个水循环，第一柴油发电机18的自循环、第二柴油发电机19的自循环、柴油机1的自循环、柴油机1与第三柴油发电机20之间的水循环。
步骤七、启动第三柴油发电机20；当第三柴油发电机20达到启动温度时，在步骤六的基础上打开第七通断阀28与第十一通断阀32，关闭第一截止阀9、第五截止阀13、第十五通断阀36。此时，为四个水循环，柴油机1的自循环、第一柴油发电机18的自循环、第二柴油发电机19的自循环、第三柴油发电机20的自循环。
步骤八、柴油机1预热第四柴油发电机21，在步骤七的基础上，打开第一截止阀9、第四通断阀25、第十六通断阀37，第五截止阀13。此时为五个水循环，第一柴油发电机18的自循环、第二柴油发电机19的自循环、第三柴油发电机20的自循环、柴油机1的自循环、柴油机1与第四柴油发电机21之间的水循环。
步骤九、启动第四柴油发电机21；当第四柴油发电机21达到启动温度，在步骤八的基础上打开第八通断阀29与第十二通断阀33，关闭第一截止阀9、第五截止阀13、第十六通断阀37。此时，为五个水循环，柴油机1的自循环、第一柴油发电机18的自循环、第二柴油发电机19的自循环、第三柴油发电机20的自循环、第四柴油发电机21的自循环。
尽管上述实施例已对本发明作出具体描述，但是对于本领域的普通技术人员来说，应该理解为可以在不脱离本发明的精神以及范围之内基于本发明公开的内容进行修改或改进，这些修改和改进都在本发明的精神以及范围之内。
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