流动机械散热器在粮食港口中的研究与应用

◎ 邢 萌，董良太，胡 松，王兆坤，郭凤琛

（日照港裕廊股份有限公司，山东 日照 276826）

日照港裕廊股份有限公司主要经营的货种有大豆、木薯干、木片、玉米及植物油等，公司现有散粮类货物疏港方式主要分为汽运疏港、火车疏港、转水疏港和流程疏港四大类，其中汽运疏港作业设备以流动机械为主[1]。随着港口接卸货种的不断增加，流动机械散热系统在日常接卸散杂货过程中易积攒大量粉尘、木屑，散热器被粉尘堵塞严重（如图1、图2 所示），降低了散热效果，发动机和液压系统工作时产生的热量不能及时有效散发，设备如果未能及时停机冲洗散热器，还会发生严重的高温机损事故，给设备使用方造成大量人力、物力等相关费用的投入，影响港口生产作业。本文重点分析流动机械散热系统中水冷散热器和油冷散热器结构对散热效果的影响，对比管带式散热器芯与管片式散热器芯在港口中的应用 效果。

图1 流动机械作业环境图

图2 散热器堵塞图

1 流动机械散热系统简介

流动机械设备种类主要有液压抓料机、装载机、叉车和射雾车，这四类设备散热系统主要由水冷散热器、油冷散热器、中冷器构成，发动机运转产生的热量通过水冷散热器降温，设备液压系统运行产生的热量通过油冷散热器降温，经过涡轮增压器加压后的高温空气温度通过中冷器降温，其中水冷散热器和油冷散热器通过各自的冷却液把吸收的热量通过发动机吸风扇旋转抽吸的方式散发到大气中去[2]。散热器由上储水（油）室、散热器芯和下储水（油）室等组成，其作用是增大散热面积，加速冷却液的冷却，保障发动机和液压系统在适宜的温度下工作运转[3]。

2 问题分析与可行性研究

（1）部分设备水冷散热器均为管带式散热器芯，散热器芯采用冷却管路和散热片沿纵向间隔排列的方式，散热片呈波浪形，结构如图3 所示。由于这种散热器芯结构刚度较差，在散热器冲洗时，会出现散热片大面积变形现象如图4 所示。

图3 管带式散热器芯图

图4 散热片变形图

（2）部分设备水冷散热器芯的冷却水管成交叉式不规则排列（如图5 所示），粉尘与水的混合物通过性较差，堵塞后的粉尘影响冷空气的通过，风阻较大。

图5 冷却水管排列方式图

（3）经现场测量，部分设备水冷散热器芯的散热片间隙为2 mm，散热器芯极易被粉尘堵塞，不仅降低了通过散热器的风量，而且延长了散热器冲洗时间，造成用水量增加。

（4）部分设备水冷散热器和油冷散热器成前后串联方式排列，水冷散热器靠近发动机吸风扇一侧，油冷散热器在外侧（如图6 所示）。由于冷风先经过油冷散热器散热，所以油冷散热器散热效果较好，而水冷散热器效果较差。水冷散热器和油冷散热器之间有32 mm 间隔（如图7 所示），间隔上方密封垫老化后，粉尘可以直接落到散热器之间，极大地降低了散热效果。

图6 散热器排列方式图

图7 散热器之间有间隔图

3 方案实施

根据上述问题，制订相应的改造方案并实施：①拆除设备散热器芯上所有管带式散热片，加装管片式散热片，结构如图8 所示。管片式散热片增大了散热器的强度和刚度，提高耐压性，解决散热片易被冲洗易变形的问题（如图9 所示）。②采用冷却管路直排式排列的散热器芯，减小风阻，提高粉尘与水的混合物的通过能力。③在保障水冷散热器的散热效果的基础上，尽可能地增大散热片间隙，散热片间隙由2 mm改为6 mm，降低散热器堵塞几率。④采用水冷和油冷散热器左右并列的结构方式组合，取消了散热器之间的间隔，保障两具散热器的散热效果，结构如图10所示。

图8 管片式散热器芯图

图9 管片式散热器实物图

图10 散热系统主要元件图

4 结语

本文调研了流动机械设备作业现场情况，总结了散热器在粮食港口中应用出现的问题，针对现存问题逐一制订改造方案，提出了管片式散热器在粮食港口中的应用优势，解决了散热器易被粉尘堵塞的问题，保障散热器最佳散热效果，降低了发动机和液压系统高温频次，延长发动机和液压元件使用寿命，保障港口作业设备的连续稳定运转。