適用于船舶中央冷卻系統(tǒng)的變頻控制系統(tǒng)及控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種冷卻控制系統(tǒng)，特別涉及一種適用于船舶中央冷卻系統(tǒng)的變頻控制系統(tǒng)及控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)船舶中央冷卻系統(tǒng)如圖1所示。系統(tǒng)主要包含:海水、低溫淡水、高溫淡水三個(gè)冷卻水回路，由海水栗、中央冷卻器、低溫淡水溫控閥、淡水冷卻器、高溫淡水溫控閥等主要設(shè)備構(gòu)成。海水栗從舷外吸入海水后送入中央冷卻器，海水在中央冷卻器內(nèi)冷卻低溫淡水后直接排出舷外。低溫淡水在中央冷卻器中被海水冷卻，然后經(jīng)過低溫淡水溫控閥進(jìn)入被冷卻設(shè)備和淡水冷卻器，低溫淡水吸收被冷卻設(shè)備和淡水冷卻器中高溫淡水的熱量后，一部分進(jìn)入中央冷卻器被海水冷卻，一部分重新通過溫控閥進(jìn)入被冷卻設(shè)備和淡水冷卻器，低溫淡水溫控閥通過控制進(jìn)入中央冷卻器和重新進(jìn)入被冷卻設(shè)備、淡水冷卻器的低溫淡水流量，進(jìn)而控制進(jìn)入被冷卻設(shè)備的低溫淡水溫度。高溫淡水在淡水冷卻器中被低溫淡水冷卻后，通過溫控閥進(jìn)入被冷卻設(shè)備，高溫淡水吸收被冷卻設(shè)備的熱量后，一部分進(jìn)入淡水冷卻器，一部分重新通過溫控閥進(jìn)入被冷卻設(shè)備，高溫淡水溫控閥通過控制進(jìn)入淡水冷卻器和重新進(jìn)入被冷卻設(shè)備的高溫淡水流量，進(jìn)而控制進(jìn)入被冷卻設(shè)備的高溫淡水溫度。
[0003]傳統(tǒng)船舶中央冷卻系統(tǒng)中海水栗工頻運(yùn)行，淡水側(cè)利用溫控閥采用旁通調(diào)節(jié)方法保證淡水溫度穩(wěn)定在目標(biāo)值。這種方法雖然可以實(shí)現(xiàn)淡水溫度的有效控制，但是有較多能量損失在旁通管路和溫控閥開度減小后的節(jié)流損失上，經(jīng)濟(jì)性較差。在中央冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，為了保證船舶可以在所有海域航行，通常假定海水溫度為32°C，海水栗還要滿足所有被冷卻設(shè)備滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)需求的海水流量，但是船舶大部分時(shí)間航行在低溫海域，同時(shí)冷卻系統(tǒng)的熱負(fù)荷也不會(huì)長時(shí)間處于較高狀態(tài)，因此，海水栗的冷卻能力長期處于過剩狀態(tài)，浪費(fèi)大量電能。
[0004]針對(duì)傳統(tǒng)船舶中央冷卻系統(tǒng)存在的問題，專利CN202642088U公開一種用三臺(tái)50%流量的海水栗代替兩臺(tái)I 00%流量的海水栗，海水栗仍為工頻運(yùn)行的方法；專利CN103448899A公開一種淡水栗變頻運(yùn)行，海水側(cè)采用閥門分級(jí)調(diào)節(jié)海水流量的方法;上述兩種方法可以達(dá)到節(jié)能目的，但是節(jié)能效果有限。專利CN201916173U公開利用永磁同步電機(jī)加變頻驅(qū)動(dòng)技術(shù)控制海水栗;專利CN203127133U公開通過安裝在熱交換器淡水出口的溫度傳感器反饋的溫度信號(hào)來控制海水栗的排量從而控制熱交換器出口淡水溫度的方法;專利CN201330716Y公開了一種變頻控制海水栗排量的電路;這一類依靠海水栗變頻調(diào)速的方法，有一定的節(jié)能效果，但是受到海水栗出口壓力及海水栗效率的限制，海水栗的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)范圍較窄，因此節(jié)能效果有限，同時(shí)海水栗達(dá)到最低轉(zhuǎn)速后，無法實(shí)現(xiàn)熱負(fù)荷較低時(shí)的冷卻水溫度控制。專利CN203358863U公開了一種海水栗、淡水栗、溫控閥同時(shí)調(diào)節(jié)，共同控制冷卻水溫的方法，該方法執(zhí)行機(jī)構(gòu)較多，系統(tǒng)較為復(fù)雜，參數(shù)整定困難，容易引起冷卻水溫度震蕩，同時(shí)該專利采用兩臺(tái)100%流量海水栗，海水栗轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)范圍受到壓力、效率限制，節(jié)能效果有限。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明是針對(duì)傳統(tǒng)船舶中央冷卻系統(tǒng)存在的問題，提出了一種適用于船舶中央冷卻系統(tǒng)的變頻控制系統(tǒng)及控制方法，節(jié)能效果明顯、溫度控制精確、操作簡單方便。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案為:一種適用于船舶中央冷卻系統(tǒng)的變頻控制系統(tǒng)，包括三個(gè)海水栗、三個(gè)變頻器、中央冷卻器、溫控閥、被冷卻設(shè)備、電控箱、海水溫度傳感器、淡水溫度傳感器、海水壓力傳感器，三個(gè)海水栗并聯(lián)連接，并分別由三個(gè)變頻器--對(duì)應(yīng)驅(qū)動(dòng)，海水栗將舷外吸入的海水送到中央冷卻器，海水吸收中央冷卻器中淡水熱量后直接排出舷外，在中央冷卻器中被海水冷卻的淡水經(jīng)過溫控閥進(jìn)入被冷卻設(shè)備，吸收熱量后，從被冷卻設(shè)備輸出一部分進(jìn)入中央冷卻器被海水冷卻，另一部分再次經(jīng)過溫控閥回被冷卻設(shè)備，電控箱實(shí)時(shí)接收被冷卻設(shè)備入口管路上的淡水溫度傳感器所采集到的淡水溫度，電控箱輸出控制信號(hào)調(diào)節(jié)溫控閥的旁通量或三個(gè)海水栗的啟停及轉(zhuǎn)速，控制淡水溫度，電控箱實(shí)時(shí)接收中央冷卻器排海水口管路上海水溫度傳感器所采集到的海水溫度，電控箱實(shí)時(shí)接收中央冷卻器排海水口管路上海水壓力傳感器所采集到的海水壓力，電控箱實(shí)時(shí)采集三個(gè)海水栗輸出壓力，作為故障監(jiān)控信號(hào)。
[0007]所述適用于船舶中央冷卻系統(tǒng)的變頻控制系統(tǒng)的控制方法，具體包括如下步驟:
1)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，先啟動(dòng)I號(hào)海水栗并以最低轉(zhuǎn)速運(yùn)行；
2)電控箱接收中央冷卻器排海水口管路上海水溫度傳感器所采集到的海水溫度、中央冷卻器排海水口管路上海水壓力傳感器所采集到的海水壓力，以及三個(gè)海水栗輸出壓力，如果上述海水壓力、溫度均正常，則繼續(xù)，如果任意海水壓力、溫度不正常，則系統(tǒng)發(fā)出報(bào)馨.1=I ，
3)電控箱接收被冷卻設(shè)備入口管路上的淡水溫度傳感器采集到的淡水溫度并進(jìn)行判斷:
如果淡水溫度等于36°C，則保持溫控閥旁通量及I號(hào)海水栗轉(zhuǎn)速；
如果淡水溫度大于36°C，則減小溫控閥旁通量，如果溫控閥旁通量最小后，淡水溫度仍大于36°C，則升高I號(hào)海水栗轉(zhuǎn)速，如果I號(hào)海水栗達(dá)到額定轉(zhuǎn)速后，淡水溫度仍大于36°C，則啟動(dòng)2號(hào)海水栗，I號(hào)海水栗和2號(hào)海水栗同時(shí)在最低轉(zhuǎn)速運(yùn)行，如果淡水溫度仍大于360C，同時(shí)升高I號(hào)海水栗和2號(hào)海水栗的轉(zhuǎn)速；
如果淡水溫度小于36°C，如果I號(hào)海水栗和2號(hào)海水栗在同時(shí)運(yùn)行，則同時(shí)降低兩臺(tái)海水栗轉(zhuǎn)速，如果兩臺(tái)海水栗全部降到最低轉(zhuǎn)速，淡水溫度仍小于36°C，則停止2號(hào)海水栗，I號(hào)海水栗升高到額定轉(zhuǎn)速，如果淡水溫度仍小于36°C，則降低I號(hào)海水栗轉(zhuǎn)速，如果I號(hào)海水栗降到最低轉(zhuǎn)速，淡水溫度仍小于36°C，則增加溫控閥旁通量；
3號(hào)海水栗作為備用栗，I號(hào)海水栗或2號(hào)海水栗發(fā)生故障時(shí)，3號(hào)海水栗啟動(dòng)。
[0008]所述適用于船舶中央冷卻系統(tǒng)的變頻方法，當(dāng)溫控閥發(fā)生故障時(shí)，手動(dòng)將溫控閥的旁通量調(diào)至最小，所有淡水全部進(jìn)入中央冷卻器，單獨(dú)通過調(diào)節(jié)海水栗的運(yùn)行數(shù)量及轉(zhuǎn)速進(jìn)而控制淡水溫度，此時(shí)冷卻量的調(diào)節(jié)范圍為一臺(tái)海水栗最低轉(zhuǎn)速運(yùn)行時(shí)的冷卻量至兩臺(tái)海水栗并聯(lián)運(yùn)彳丁最尚轉(zhuǎn)速時(shí)的冷卻量。
[0009]本發(fā)明的有益效果在于:本發(fā)明適用于船舶中央冷卻系統(tǒng)的變頻控制系統(tǒng)及控制方法，節(jié)能效果顯著。通過使用三臺(tái)50%流量的海水栗，以及應(yīng)用變頻控制技術(shù)，在中、低熱負(fù)荷時(shí)，僅使用一臺(tái)海水栗變頻運(yùn)行，在高熱負(fù)荷時(shí)，使用兩臺(tái)海水栗變頻運(yùn)行，節(jié)能效果非常明顯;溫度控制精度高，在低熱負(fù)荷時(shí)，通過調(diào)節(jié)溫控閥旁通量控制淡水溫度，在中、高熱負(fù)荷時(shí)，通過調(diào)節(jié)海水栗轉(zhuǎn)速控制淡水溫度，對(duì)淡水溫度控制的精度高，響應(yīng)速度快;操作簡單方便，操作人員只需啟動(dòng)一臺(tái)海水栗，第二臺(tái)海水栗的啟停，以及溫控閥旁通量、海水栗轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)，全靠電控箱自動(dòng)完成;可靠性高，溫控閥旁通量和海水栗轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)分別進(jìn)行，不會(huì)產(chǎn)生沖突。變頻器故障時(shí)可以單獨(dú)使用溫控閥控制淡水溫度，溫控閥故障時(shí)可以單獨(dú)使用變頻器控制淡水溫度，不會(huì)使淡水溫度處于不可控狀態(tài)。
【附圖說明】
[0010]圖1為傳統(tǒng)船舶中央冷卻系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為本發(fā)明適用于船舶中央冷卻系統(tǒng)的變頻控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3為本發(fā)明適用于船舶中央冷卻系統(tǒng)的變頻控制系統(tǒng)工作流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0011]如圖2所示適用于船舶中央冷卻系統(tǒng)的變頻控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖，系統(tǒng)主要由電控箱1、海水溫度傳感器2、1號(hào)變頻器3、1號(hào)海水栗4、2號(hào)變頻器5、2號(hào)海水栗6、3號(hào)變頻器7、3號(hào)海水栗8、3號(hào)壓力傳感器9、2號(hào)壓力傳感器10