船舶中央冷却水系统及其控制方法及船舶与流程

本发明涉及船舶冷却水技术领域，尤其是涉及一种船舶中央冷却水系统及其控制方法及船舶。

背景技术：

船舶中央冷却水系统是保证船舶动力装置安全可靠运行的重要系统之一；传统的船舶的冷却水系统是由海水冷却水系统和淡水冷却系统组成，它通过中央冷却器先利用海水冷却淡水，再用淡水作为冷却介质去冷却船舶上其他需要冷却的设备或者冷却器，使得整个动力系统设备的温度保持在有效工作范围内，以保证稳定正常的工作。

现有技术中的船舶中央冷却水系统，为了保证船舶上动力系统一直处于最安全的温度范围，需要船舶的中央冷却水系统一直都是以全功率进行运行。

但是船舶在运行过程中，系统其他配置装置一直处于最大功率运行，其使用寿命会降低，造成现有技术中的船舶中央冷却水系统的耗能高、利用率低的缺陷。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种船舶中央冷却水系统及其控制方法及船舶，以缓解现有技术中中央冷却水系统的使用寿命低、能耗高的技术问题。

本发明提供的一种船舶中央冷却水系统，包括：海水变频泵组、淡水变频泵组、温控三通阀、中央冷却器、支管总成、检测系统和中央管控系统；

所述海水变频泵组与所述中央冷却器连通，所述中央冷却器出口端通过所述温控三通阀与所述淡水变频泵组的入口端连通，所述淡水变频泵组的出口端与所述支管总成的入口端连通，且所述支管总成的出口端分别与所述中央冷却器和所述温控三通阀连通，以使所述支管总成内部的冷却水能够分别进入至所述中央冷却器和所述淡水变频泵组内；

所述淡水变频泵组设置有淡水变频动力装置，所述海水变频泵组设置有海水变频动力装置，所述中央管控系统分别与所述淡水变频动力装置和所述海水变频动力装置电连接；

所述检测系统与所述中央管控系统电连接，所述检测系统用于检测中央冷却器出口端的冷却水的温度和所述支管总成出口端的压力，并将此温度和压力信息传递至所述中央管控系统处，所述中央管控系统对应控制所述海水变频动力装置和所述淡水变频动力装置的运行频率；

所述温控三通阀与所述中央管控系统电连接，且所述中央管控系统用于控制所述温控三通阀的开度，且所述中央管控系统对于所述淡水变频动力装置和所述海水变频动力装置的控制指令优先于对于所述温控三通阀的控制指令。

在本发明较佳的实施例中，所述检测系统包括第一传感器和第二传感器；

所述第一传感器和第二传感器均与所述中央管控系统电连接，所述第一传感器设置于所述中央冷却器的出口端，用于检测该处的温度信息，并将此第一温度信息传递至所述中央管控系统处，所述中央管控系统对应控制所述海水变频动力装置的运行频率；

所述第二传感器设置于所述支管总成的出口端，用于检测该处的压力信息，并将此压力信息传递至所述中央管控系统处，所述中央管控系统对应控制所述淡水变频动力装置的运行频率。

在本发明较佳的实施例中，所述中央管控系统预设有温度阈值和压力阈值，当所述温度信息小于所述温度阈值，和/或，所述压力信息小于所述压力阈值，所述中央管控系统对应控制所述温控三通阀的开度。

在本发明较佳的实施例中，还包括第三传感器；所述支管总成与被冷却设备连通，所述第三传感器设置于所述支管总成靠近被冷却设备的出口端，用于检测被冷却设备出口端的冷却液的温度信息，并将此温度信息传递至所述中央管控系统处，所述中央管控系统对应控制所述淡水变频动力装置的运行频率。

在本发明较佳的实施例中，还包括支管调节阀；

所述支管调节阀设置于所述支管总成与所述中央冷却器之间，且所述支管调节阀与所述支管总成连通，用于调节所述支管总成内部的流量。

在本发明较佳的实施例中，所述支管总成包括多个分支支管；

每一个所述分支支管分别连通对应的冷却器。

本发明提供的一种船舶，包括所述的船舶中央冷却水系统。

本发明提供的一种船舶中央冷却水系统的控制方法，包括以下步骤：

预设海水变频泵组和淡水变频泵组均以最小频率运行；

预设温控三通阀的开度为最大值；

接收中央冷却器向淡水变频泵组输送的冷却水的温度信息；

根据所述温度信息，中央管控系统对应控制海水变频泵组的运行频率；

接收支管总成流出的冷却水的压力信息；

根据所述压力信息，中央管控系统对应控制淡水变频泵组的运行频率；

当海水变频泵组和淡水变频泵组均以最小运行频率运行，且检测到的温度信息和/或压力信息小于船舶需要运行状态的温度阈值和/或压力阈值时，中空管控系统控制温控三通阀的开度值。

在本发明较佳的实施例中，还包括以下步骤：

接收船舶运行状态的主机负荷运行的基础信息；

接收船舶提速、降速或者定速的主机负荷运行的控制信息；

根据控制信息与基础信息的对比，在主机负荷调节之前，控制海水变频泵组的运行频率；

中央管控系统根据船舶运行状态对于海水变频泵组的控制指令优先于根据淡水变频泵组输送的冷却水的温度信息对于海水变频泵组的控制指令。

在本发明较佳的实施例中，所述中央管控系统设置有手动控制界面，中央管控系统能够接收人机界面的信息，以控制所述淡水变频泵组、海水变频泵组的运行频率，或控制所述温控三通阀的开度值。

本发明实施例的有益效果是：

本发明提供的一种船舶中央冷却水系统，包括：海水变频泵组、淡水变频泵组、温控三通阀、中央冷却器、支管总成、检测系统和中央管控系统；在中央管控系统控制海水变频动力装置和淡水变频动力装置的运行频率的情况下，此时温控三通阀的开度一直是出于最大开度，当中央管控系统控制海水变频泵组和淡水变频泵组均以最小运行频率运行的状态下，仍然无法满足船舶的运行状态时，此时中央管控系统控制温控三通阀开度值，作为安全保障措施进行流量的调节。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

图1为本发明实施例提供的船舶中央冷却水系统的支管总成具有支管调节阀的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的船舶中央冷却水系统的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的船舶中央冷却水系统的整体结构示意图；

图4为本发明实施例提供的船舶中央冷却水系统的控制方法的淡水变频泵组的控制逻辑框图；

图5为本发明实施例提供的船舶中央冷却水系统的控制方法的海水变频泵组的控制逻辑框图；

图6为本发明实施例提供的船舶中央冷却水系统的控制方法的温控三通阀的控制逻辑框图。

图标：100-海水变频泵组；101-海水变频动力装置；200-淡水变频泵组；201-淡水变频动力装置；300-温控三通阀；400-中央冷却器；500-支管总成；600-检测系统；601-第一传感器；602-第二传感器；800-压力检测装置；900-膨胀水箱；110-海水箱；120-支管调节阀。

具体实施方式

如图1-6所示，本实施例提供一种船舶中央冷却水系统，包括：海水变频泵组100、淡水变频泵组200、温控三通阀300、中央冷却器400、支管总成500、检测系统600和中央管控系统；海水变频泵组100与中央冷却器400连通，中央冷却器400出口端通过温控三通阀300与淡水变频泵组200的入口端连通，淡水变频泵组200的出口端与支管总成500的入口端连通，且支管总成500的出口端分别与中央冷却器400和温控三通阀300连通，以使支管总成500内部的冷却水能够分别进入至中央冷却器400和淡水变频泵组200内；淡水变频泵组200设置有淡水变频动力装置201，海水变频泵组100设置有海水变频动力装置101，中央管控系统分别与淡水变频动力装置201和海水变频动力装置101电连接。

进一步地，检测系统600与中央管控系统电连接，检测系统600用于检测中央冷却器400出口端的冷却水的温度和支管总成500出口端的压力，并将此温度和压力信息传递至中央管控系统处，中央管控系统对应控制海水变频动力装置101和淡水变频动力装置201的运行频率；温控三通阀300与中央管控系统电连接，且中央管控系统用于控制温控三通阀300的开度，且中央管控系统对于淡水变频动力装置201和海水变频动力装置101的控制指令优先于对于温控三通阀300的控制指令。

其中，中央管控系统作为船舶的控制系统，本实施例提供的船舶中央冷却水系统的所有控制方式是本领域技术人员能够基于现有船舶的内部控制系统进行获知，本实施例是针对船舶中央冷却水系统进行的结构改进，因此，中央管控系统的型号以及结构此处不再赘述。

作为变频控制的主体，海水变频泵组100和淡水变频泵组200的海水变频动力装置101和淡水变频动力装置201均设置有变频器。

可选地，中央管控系统与海水变频泵组100、淡水变频泵组200和温控三通阀300的电连接方式可以为多种，例如：无线信号传递或者有线信号传递等，优选地，中央管控系统与海水变频泵组100、淡水变频泵组200和温控三通阀300的电连接方式为无线信号传递，优选地，无线信号传递的方式为局域网控制信号传输。

优选地，温控三通阀300为电磁温控三通阀300，电磁温控三通阀300多种运行方式，例如：一进二出、二进一出或一进一出的运行方式。

中央冷却器400可以设置有两台，且每台中央冷却器400可以包括带压力、温度仪表及放气设施的钛板中央冷却器400构成，每台中央冷却器400的换热腔为总换热量的50％；在系统热负荷计算的基础上，根据全负荷工况下系统中各设备散热量总和，以系统配置二台中央冷却器400，每台占总换热量的50％计算，得出每台换热量的计算值，根据全负荷公开参数及支管总成500的管路和冷却器的压力降，从而可以确定与当下船舶系统匹配的高效的中央冷却器400。

本实施例提供的一种船舶中央冷却水系统，包括：海水变频泵组100、淡水变频泵组200、温控三通阀300、中央冷却器400、支管总成500、检测系统600和中央管控系统；通过海水变频泵组100和淡水变频泵组200分别采用海水变频动力装置101和淡水变频动力装置201，基于船舶的内部的中央管控系统，可以在实时检测中央冷却器400输出冷却水的温度，以及需要冷却的设备或者冷却器的支管总成500的压力信息后，通过中央管控系统控制海水变频动力装置101和淡水变频动力装置201的运行频率，进行可以调节海水变频泵组100和淡水变频泵组200的运行功率，在满足船舶需要冷却的设备或者冷却器的需求的基础上，实现了节能的技术效果，缓解现有技术中存在的海水冷却水系统和淡水冷却系统无法进行流量调节，造成能源的浪费以及中央冷却水系统的使用寿命降低的技术问题。

而且，在中央管控系统控制海水变频动力装置101和淡水变频动力装置201的运行频率的情况下，此时温控三通阀300的开度一直是出于最大开度，当中央管控系统控制海水变频泵组100和淡水变频泵组200均以最小运行频率运行的状态下，仍然无法满足船舶的运行状态时，此时中央管控系统控制温控三通阀300开度值，作为安全保障措施进行调节。

在上述实施例的基础上，在本发明较佳的实施例中，检测系统600包括第一传感器601和第二传感器602；第一传感器601和第二传感器602均与中央管控系统电连接，第一传感器601设置于中央冷却器400的出口端，用于检测该处的温度信息，并将此第一温度信息传递至中央管控系统处，中央管控系统对应控制海水变频动力装置101的运行频率；第二传感器602设置于支管总成500的出口端，用于检测该处的压力信息，并将此压力信息传递至中央管控系统处，中央管控系统对应控制淡水变频动力装置201的运行频率。

可选地，第一传感器601设置为温度传感器，第二传感器602设置为压力传感器，而且第一传感器601的数量可以根据中央冷却器400的多个管路进行具体设置，压力传感器的数量可以根据各个分支支管的数量以及汇总管路进行具体设置。

在本发明较佳的实施例中，中央管控系统预设有温度阈值和压力阈值，当温度信息小于温度阈值，和/或，压力信息小于压力阈值，中央管控系统对应控制温控三通阀300的开度。

其中，由于不同的船舶内部系统具有不同的数值设置，可以针对不同的船舶根据国标的要求进行预设的温度阈值和压力阈值进行具体的设定。

在本实施例中，温控三通阀300作为一个保护措施，当中央管控系统确定海水变频泵组100和淡水变频泵组200的无法满足支管总成500和待冷却设备的需求，而中央管控系统的判断依据则根据上述温度信息与温度阈值的对比，或者是上述压力信息与压力阈值的对比的结果。

在本发明较佳的实施例中，还包括第三传感器；支管总成500与被冷却设备连通，第三传感器设置于支管总成500靠近被冷却设备的出口端，用于检测被冷却设备出口端的冷却液的温度信息，并将此温度信息传递至中央管控系统处，中央管控系统对应控制淡水变频动力装置201的运行频率。

优选地，第三传感器可以为温度传感器，而且第三传感器的数量可以根据各个分支支管连接的被冷却的设备以及在汇总管路上多设置一个的方式进行具体设置。

在本发明较佳的实施例中，还包括支管调节阀120；支管调节阀120设置于支管总成500与中央冷却器400之间，且支管调节阀120与支管总成500连通，用于调节支管总成500内部的流量。

在本发明较佳的实施例中，支管总成500包括多个分支支管；每一个分支支管分别连通对应的冷却器；具体地，分支支管连通的设备包括主机空冷器、主机滑油冷却器、主机喷油嘴冷却器、齿轮箱滑油冷却器、可调桨液压油冷却器、中间轴承以及多个冷却淡水用户，多个分支支管汇总成一条总管路与淡水变频泵组200连通。

在本发明较佳的实施例中，支管调节阀120设置有多个，多个支管调节阀120分别与主机滑油冷却器、高温冷却器和大气冷凝器连通。

在本发明较佳的实施例中，主机滑油冷却器、高温冷却器和大气冷凝器分别设置有压力传感器，每个压力传感器均与中央管控系统电连接，每个压力传感器分别对应检测主机滑油冷却器、高温冷却器或大气冷凝器的压力信息，并将此压力信息传递至中央管控系统，中央管控系统对应控制主机滑油冷却器、高温冷却器或大气冷凝器上的支管调节阀120开度。

其中，支管调节阀120的开度根据不同冷却水用户需求，例如主机滑油冷却器、高温冷却器和大气冷凝器中的压力传感器采集信号进行自动调节，避免冷却水在不需要冷却的设备上产生浪费，如此设计对于冷却水的高消耗设备效果尤其显著；以大气冷凝器的分支支管处增设支管调节阀120为例，该处的支管调节阀120以大气冷凝器出口水温或锅炉蒸汽出口压力为依据进行调节，从而控制流经大气冷凝器的冷却淡水流量，节省冷却水资源的同时，使得船舶蒸汽系统运行在合理的设计工况。

本实施例中，中央冷却器400、淡水变频泵组200和支管总成500形成一个闭式的淡水系统，经过中央冷却器400冷却后的淡水由增设了液位开关和低位报警功能的淡水膨胀水箱900经淡水总管进入淡水变频泵组200经变频流量调节，经过对淡水的进一步微调，流向船舶各个需要冷却的用户端，其中支管总成500的分支管路主要进入以下几个用户端，冷却后的淡水会进入经辅机空气冷却器和辅机滑油冷却器对辅机的空气和滑油进行冷却，使得空气和滑油在有效的工作范围内，从而保证辅机设备能正常工作；冷却后的淡水还会进入到中间轴承、主机空冷器、主机滑油冷却器、主机缸套水冷却器，主机空冷器和主机缸套水冷却器淡水出口处的支管调节阀120优化为自力式调节阀，实现自动控制；冷却淡水分别流经中间轴承保，主机空气器和主机滑油冷却器，流经主机滑油冷却器的过程淡水，再进入主机缸套水冷却器用以冷却主机高温缸套水，从而保证各设备稳定运行；冷却后的淡水还会进入主机空气压缩机、集控室空调器、厨房空调器、空调压缩机冷凝器、冷藏压缩机；其中空调压缩机冷凝器淡水出口处的支管调节阀120优化为自力式调节阀，实现自动控制，冷却后淡水流经上述设备从而使之正常稳定运行。

本实施例还提供一种船舶，包括上述的船舶中央冷却水系统；由于本实施例提供的船舶的技术效果与上述实施例提供的船舶中央冷却水系统的技术效果相同，此处不再赘述。

本实施例还提供一种船舶中央冷却水系统的控制方法，该控制方法基于本发明实施例提供的船舶中央冷却水系统，具体方法包括以下步骤：预设海水变频泵组100和淡水变频泵组200均以最小频率运行；预设温控三通阀300的开度为最大值；接收中央冷却器400向淡水变频泵组200输送的冷却水的温度信息；根据所述温度信息，中央管控系统对应控制海水变频泵组100的运行频率；接收支管总成500流出的冷却水的压力信息；根据所述压力信息，中央管控系统对应控制淡水变频泵组200的运行频率；当海水变频泵组100和淡水变频泵组200均以最小运行频率运行，且检测到的温度信息和/或压力信息小于船舶需要运行状态的温度阈值和/或压力阈值时，中空管控系统控制温控三通阀300的开度值。

在本发明较佳的实施例中，接收船舶运行状态的主机负荷运行的基础信息；接收船舶提速、降速或者定速的主机负荷运行的控制信息；根据控制信息与基础信息的对比，在主机负荷调节之前，控制海水变频泵组100的运行频率；中央管控系统根据船舶运行状态对于海水变频泵组100的控制指令优先于根据淡水变频泵组200输送的冷却水的温度信息对于海水变频泵组100的控制指令。

本实施例船舶中央冷却水系统的控制方法基于本发明实施例提供的船舶中央冷却水系统的设计环境，除依据检测系统600的实时传递信息外，增加了基于船舶运行状态的控制判断；以主机负荷提升为例，当主机负荷由30％提升到80％时，该信息将传递给中央管控系统，中央管控系统向海水变频泵组100内部的变频控制器发送信号，海水变频泵组100内部的变频控制器将依据该信号，在主机负荷提升前，先将海水变频泵组100的转速提升，直到该信号消失后，重新根据检测系统600的信号调整海水变频泵组100的转速。

在本发明较佳的实施例中，中央管控系统设置有手动控制界面，中央管控系统能够接收人机界面的信息，以控制淡水变频泵组200、海水变频泵组100的运行频率，或控制温控三通阀300的开度值。

本实施例提供的船舶中央冷却水系统的控制方法，针对海水变频泵组100、淡水变频泵组200以及温控三通阀300的控制优先级调整后可实现系统调节功能，可以在实时检测中央冷却器400输出冷却水的温度，以及需要冷却的设备或者冷却器的支管总成500的压力信息后，通过中央管控系统控制海水变频动力装置101和淡水变频动力装置201的运行频率，进行可以调节海水变频泵组100和淡水变频泵组200的运行功率，在满足船舶需要冷却的设备或者冷却器的需求的基础上，实现了节能的技术效果，缓解现有技术中存在的海水冷却水系统和淡水冷却系统无法进行流量调节，造成能源的浪费以及中央冷却水系统的使用寿命降低的技术问题。

而且，在中央管控系统控制海水变频动力装置101和淡水变频动力装置201的运行频率的情况下，此时温控三通阀300的开度一直是出于最大开度，当中央管控系统控制海水变频泵组100和淡水变频泵组200均以最小运行频率运行的状态下，仍然无法满足船舶的运行状态时，此时中央管控系统控制温控三通阀300开度值，作为安全保障措施进行调节。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。