一种中央冷却系统海水泵节能控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于淡水泵运行模式的中央冷却系统海水泵节能控制方法，包括以下步骤：步骤一：确定中央冷却系统淡水泵运行工况；步骤二：试验起始条件设定；步骤三：测定各台海水泵开启前后的温控阀开度；步骤四：完成各淡水泵工况下各台海水泵开启前后的温控阀开度测定；步骤五：根据淡水温控阀开度记录表设计海水泵控制逻辑。通过基于淡水泵运行模式的中央冷却系统海水泵节能控制方法，只需要判断当前海淡水泵的运行模式，然后利用唯一的温控阀开度信号即可实现中央冷却系统任意工作状态下海水泵运行数量的精准和方便控制，实现中央冷却系统节能的目的。

【技术实现步骤摘要】
一种中央冷却系统海水泵节能控制方法
本专利技术涉及船舶动力系统节能控制领域，特别属于船舶中央冷却系统的节能控制方法。
技术介绍
对于数量多且布置分散的船舶冷却水用户，采用中央冷却系统是一个较好的解决方案。中央冷却系统的特点是采用一组海水泵集中向若干台并联的海淡水换热器(即中央冷却器)供应冷却海水，采用一组淡水泵使冷却淡水在全船冷却水用户与中央冷却器内进行循环换热，并通过设置旁通管路和温控阀以维持冷却淡水温度恒定。在中央冷却系统设计中，为满足海水不同温度以及动力系统多种工况的冷却需要，一般选在海水温度32℃、淡水温度38℃、动力装置及其他冷却水用户满负荷运行的工况进行设计，据此计算总换热量和冷却水量、进行换热器和海淡水泵的选型与配置。而船舶实际运行的大部分工况中，海水温度低于32℃、动力系统大多时间处于巡航工况或经济航速下。此时动力系统的热负荷低很多，而海水温度降低后冷却能力提升，使得实际运行工况大幅偏离设计点，中央冷却系统处于冷却能力严重过剩状态。中央冷却系统一般选用较少数量的大功率海淡水泵，如果无视工况变化而使水泵一直全部满功率运行，无疑会造成巨大浪费。因此无论从节能减排还是提高运营经济性出发，对中央冷却系统进行节能控制都具有重要意义。船舶中央冷却系统运行过程中主要耗能设备是海淡水泵。由于各冷却淡水用户进口压力和流量分配问题，运行中一般不进行淡水泵的调度，而是主要对海水泵进行节能控制。普遍采用的一种方案是多海水泵并联，然后根据负荷情况对投入运行的海水泵数量进行控制。一种思路是采用淡水温控阀开度信号控制海水泵的运行数量：当海水温度降低或热负荷减小，引起淡水温控阀开度减小(即旁通增大)，当开度减小至设定参数时减少海水泵的运行数量；当海水温度升高或者热负荷增大，引起温控阀开度增大(即旁通减小)，当开度增大至设定参数时增加海水泵的运行数量。该思路虽然简单，实际应用时面临温控阀开度设定参数如何选取、能否适应动力装置不同运行工况等问题。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是多海水泵并联的中央冷却系统采用温控阀开度进行海水泵节能控制时，如何进行温控阀开度设定参数调试并适应动力装置不同运行工况的问题。为解决上述技术问题，本专利技术提出一种基于淡水泵运行模式的中央冷却系统海水泵节能控制方法，该方法通过测定不同淡水泵运行模式下海水泵开启前后的温控阀开度，得到一套仅依赖于温控阀开度和海淡水泵运行状态的海水泵控制逻辑。具体包括以下步骤：步骤一：确定中央冷却系统淡水泵运行工况本方法每组温控阀开度设定参数适应一种运行工况，该工况仅与中央冷却系统中运行中的淡水泵总排量有关。中央冷却系统的电动淡水泵一般持续运行而不进行调度，但系统中的柴油机(用作主机或主发电机)等设备一般自带淡水泵，其组合模式较多，会同时影响中央冷却系统的淡水总流量和总热负荷。通过分析该类设备运行模式对系统淡水总流量和总热负荷的影响，可确定待测试的中央冷却系统淡水泵运行工况数量(记为M)。确定方法如下(1)若系统无机带泵，则M＝1。(2)若系统有机带泵，由于柴油机热负荷占比较高，存在部分柴油机停机时1台海水泵即可满足最大负荷冷却需要的情况，对这些工况无须测试。(3)对于(2)之外的工况，每一种流量组合即为1个调试工况。利用该方法可大大减小后续工作和简化控制逻辑。步骤二：试验起始条件设定根据待测试的中央冷却系统淡水泵运行工况，开启对应的淡水泵；对于柴油机机带淡水泵，开启对应的柴油机(若为主机，需在最低稳定转速下进行试验，这样得到偏保守的结果)。该准备工作可选择在实际作业工况进行。调整海水回水温控阀设定值在32℃附近，以避免调试过程淡水温度过低。淡水温控阀温度设在38℃。每个中央冷却系统淡水泵运行工况，温控阀开度测定试验从1台海水泵运行工况做起。开启若干待冷却设备(或调整运行中的柴油机的功率)，使系统具有30％～100％单台海水泵对应的热负荷(设计热负荷总量除以对应海水泵数量——不计备用泵)。步骤三：测定各台海水泵开启前后的温控阀开度逐渐降低淡水温控阀温度设定值(或增大热负荷)，使温控阀开度逐渐增大，直至温控阀开度至最大(即旁通完全关闭)，或温控阀出口淡水温度与设定值开始出现偏差时。记录此时的温控阀开度信号V10(一般为4-20mA信号)，即为第2台海水泵开启前的温控阀开度。保持热负荷、温控阀设定值、淡水泵运行状态不变，另开1台海水泵，此时温控阀开度开始逐渐减小。待系统状态稳定后，记录此时的温控阀开度信号V11，即为第2台海水泵开启后的温控阀开度。保持2台海水泵运行，按步骤二中方法增加热负荷，使系统具有30％～100％的2台海水泵对应的热负荷。然后上述方法测定第3台海水泵开启前后的温控阀开度V20、V21。依此类推，直至测出最后1台海水泵(第N台)开启前后的温控阀开度VN0、VN1。步骤四：完成各淡水泵工况下各台海水泵开启前后的温控阀开度测定按照步骤二和步骤三，依次完成各淡水泵工况下各台海水泵开启前后的温控阀开度测定，形成淡水温控阀开度记录表。表1淡水温控阀开度记录表(mA)步骤五：根据淡水温控阀开度记录表设计海水泵控制逻辑海水泵控制逻辑：1、根据机带泵状态识别淡水泵运行工况；2、识别海水泵运行工况，假设共i台海水泵运行。温控阀开度为正逻辑时(即温控阀实际开度越大，反馈电流(4-20mA)越大)。若系统检测到淡水温控阀开度信号大于98％V(i-1)0，增加1台海水泵；若系统检测到淡水温控阀开度信号小于90％Vi1，增加1台海水泵。温控阀开度为反逻辑时(即温控阀实际开度越大，反馈电流(4-20mA)越小)。若系统检测到淡水温控阀开度信号小于102％V(i-1)0，增加1台海水泵；若系统检测到淡水温控阀开度信号大于110％Vi1，关闭1台海水泵。对Vi1、V(i-1)0取一定系数的目的是留足裕量，作为死区，避免负荷波动引起海水泵频繁起停和试验记录误差的影响。根据情况可对系数进行调整。与现有技术相比，本专利技术通过基于淡水泵运行模式的中央冷却系统海水泵节能控制方法，只需要判断当前海淡水泵的运行模式，然后利用唯一的温控阀开度信号即可实现中央冷却系统任意工作状态下海水泵运行数量的精准和方便控制，实现中央冷却系统节能的目的。附图说明以下将结合附图和实施例对本专利技术作进一步的说明。图1是本专利技术实施例的某型科学考察船中央冷却系统原理图。具体实施方式某型科学考察船中央冷却系统原理见图1所示，由3台电动海水泵(2用1备)向中央冷却器供水。淡水侧有3台电动淡水泵(2用1备)向首尾推进器、配电板、制动电阻、绞车等设备供水，另有2大2小共4台主柴油发电机组机带淡水泵，从淡水总管吸水。其中2台电动淡水泵同时运行，以维持冷却水压力。海水系统设有1只电动温控阀，可将高温海水回流至海水箱，以控制海水总管温度，防止冰区航行时碎冰进入系统本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种中央冷却系统海水泵节能控制方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤一：确定中央冷却系统淡水泵运行工况；/n步骤二：试验起始条件设定；/n步骤三：测定各台海水泵开启前后的温控阀开度；/n步骤四：完成各淡水泵工况下各台海水泵开启前后的温控阀开度测定；/n步骤五：根据淡水温控阀开度记录表设计海水泵控制逻辑。/n

【技术特征摘要】
1.一种中央冷却系统海水泵节能控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：确定中央冷却系统淡水泵运行工况；
步骤二：试验起始条件设定；
步骤三：测定各台海水泵开启前后的温控阀开度；
步骤四：完成各淡水泵工况下各台海水泵开启前后的温控阀开度测定；
步骤五：根据淡水温控阀开度记录表设计海水泵控制逻辑。


2.根据权利要求1所述的中央冷却系统海水泵节能控制方法，其特征在于，所述步骤一：每组温控阀开度设定参数适应一种运行工况，该工况仅与中央冷却系统中运行中的淡水泵总排量有关；中央冷却系统的电动淡水泵一般持续运行而不进行调度，但系统中的柴油机设备一般自带淡水泵，其组合模式较多，会同时影响中央冷却系统的淡水总流量和总热负荷，通过分析该类设备运行模式对系统淡水总流量和总热负荷的影响，可确定待测试的中央冷却系统淡水泵运行工况数量，记为M；确定方法如下：
(1)若系统无机带泵，则M＝1；
(2)若系统有机带泵，由于柴油机热负荷占比较高，存在部分柴油机停机时1台海水泵即可满足最大负荷冷却需要的情况，对这些工况无须测试；
(3)对于(2)之外的工况，每一种流量组合即为1个调试工况。


3.根据权利要求2所述的中央冷却系统海水泵节能控制方法，其特征在于，所述步骤二：根据待测试的中央冷却系统淡水泵运行工况，开启对应的淡水泵；对于柴油机机带淡水泵，开启对应的该准备工作可选择在实际作业工况进行；调整海水回水温控阀设定值在32℃附近，以避免调试过程淡水温度过低；淡水温控阀温度设在38℃；每个中央冷却系统淡水泵运行工况，温控阀开度测定试验从1台海水泵运行工况做起；开启若干待冷却设备；，使系统具有30％～100％单台海水泵对应的热负荷。


4.根据权利要求3所述的中央冷却系统海水泵节能控制方法，其特征在于，所述柴油机若为主机，需在最低稳定转速下进行试验，...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵辉，王波，李增光，何文强，杨建，
申请(专利权)人：中国舰船研究设计中心，
类型：发明
国别省市：上海;31