船舶冷却管路系统变工况低噪声配置调控方法技术方案

本发明专利技术涉及一种船舶冷却管路系统变工况低噪声配置调控方法，包括建立系统设备综合特性数据库；根据系统运行参数判断当前运行工况下冷却管路系统内所需要的冷却流体流量，实现系统换热平衡；建立管路系统一维模型，对整个冷却管路系统进行水力匹配计算，得到多个设备组合运行方案实现系统水力平衡；根据数据库内各设备的噪声源特性，计算传递到管路通海口处的噪声值，评估不同方案的声学水平，从而确定最优低噪声配置调控方案。本发明专利技术实现了对管路系统变工况运行时噪声水平的定量评估，形成了完整的管路系统低噪声配置调控技术体系。

Low Noise Configuration Control Method for Ship Cooling Pipeline System under Variable Working Conditions

【技术实现步骤摘要】
船舶冷却管路系统变工况低噪声配置调控方法
本专利技术涉及船舶管路系统的水力计算、振动噪声分析配置调控系统
，尤其是一种船舶冷却管路系统变工况低噪声配置调控方法。
技术介绍
船舶管路系统主要包括动力管路系统和辅助管路系统，由泵、风机等设备驱动水、油、气等流体介质在管路中运行，从而实现冷却、润滑、通风等系统功能。管路系统的噪声既包括驱动设备的源噪声及其沿管路的传播，也包括流体介质流经管路系统设备元器件如阀门、三通等时所产生的水动力噪声。船舶管路系统在设计过程中，出于功能安全性的考虑，一般按最大工况需求进行设备选型，这不仅造成了较高的功率冗余，也使得设备的运行工况偏离设计工况点，而管路系统声学特性与其水力特性密切相关，只有当设备与管路系统的水力特性匹配时，系统的噪声水平才有可能降到最低。降低管路系统噪声水平需要从系统配置的角度考虑，针对不同工况下的运行需求，对各设备的运行工况点进行匹配及调控。目前，针对管路系统的变工况配置调控大多以降低系统能耗为目的，以设备的运行功率作为调控目标参数，未发现以声学目标作为调控目标参数的配置调控方法，而且所使用的调节手段较为单一，当运行工况发生较大变化时无法有效完成系统配置调控任务。
技术实现思路
本申请人针对上述现有生产技术中存在的问题，提供一种船舶冷却管路系统变工况低噪声配置调控方法，从而建立和完善管路系统低噪声智能调控技术，在掌握设备元器件综合特性的基础上，根据实时监测系统所采集到的系统运行参数判断当前工况下所需的管路流量需求，在此基础上依据优化配置调控策略给出噪声水平最低的各设备匹配运行方案，并最终转换成对应设备的调控参数，从而实现管路系统的全工况低噪声运行。本专利技术所采用的技术方案如下：一种船舶冷却管路系统变工况低噪声配置调控方法，包括如下操作步骤：S1：建立系统设备综合特性数据库，数据库中包含冷却系统中绝大部分设备及系统元器件的综合特性，设备元器件的综合特性通过前期测试获得，将测试结果拟合为曲线输入数据库中；S2：根据系统运行参数判断当前系统运行工况是否发生变化，并计算当前运行工况下所需要的冷却流体流量，实现系统换热平衡；S3：建立管路系统一维模型，调用数据库中的元件综合特性数据，对整个冷却管路系统进行压力损失计算，得到管路阻力特性；S4：对采用变频、并联或串联等不同调控方式下的水泵扬程与管路阻力进行匹配，得到多个能够提供所需管路流量的设备组合运行方案；S5：调用数据库中的各设备的噪声源特性，确定不同运行方案下的主要设备运声水平，对比不同方案管口噪声水平的高低，将噪声水平最低的方案确定为该工况下的最优系统配置方案。作为上述技术方案的进一步改进：接收状态监测系统采集到的冷却管路系统运行状态参数，包括换热器热水端的进出口温度、热水循环流量、冷却端的进出口温度、冷却循环流量；当换热器热水端出口温度超过或低于限定温度范围时判断工况发生变化；根据换热平衡公式重新计算当前工况下所需的冷却流量，式中，Δt为换热器冷却端进出口温差，c为水的比热容，q为所需冷却流量，Q为系统换热量。S3中建立管路系统一维模型，主要包括：阀门、换热器、三通、弯头、滤器主要设备及元器件，在已知系统流量的前提下，调用综合特性数据库中各设备、元器件的流量-阻力特性数据，计算各设备及元器件在当前冷却流量下的压力损失并相加计算得出整个管路系统总阻力的大小。调用水泵特性数据库，判断在当前流量下，水泵通过变频、并联、串联等方式进行调节后，其扬程是否接近系统总阻力损失，当两者大小相近时，可以通过微调阀门开度改变系统阻力，使得两者相等，实现管路水力平衡。理论上可以得到若干能够实现系统水力平衡的配置方案。基于满足系统水力平衡的运行方案中给出的设备元器件的运行工况点，调用数据库中冷却管路系统主要设备的噪声特性数据，得到各设备在当前工况下的噪声水平。实现从声源沿管路系统的传播至管口辐射声的预报；对比不同方案的管口辐射噪声水平，将噪声水平最低的方案作为最终的配置调控方案。本专利技术的有益效果如下：本专利技术调控方法简单，通过降低船舶管路系统的运行噪声水平出发，通过测试冷却管路系统中主要设备元器件的换热、水力、振动噪声特性，建立了主要设备元器件的综合特性数据库，建立了采用多种配置调控方式时所对应的管路系统模型，通过对系统模型进行换热平衡和水力平衡计算，得到了能够满足冷却系统功能要求的多种设备运行匹配方案，在此基础上通过计算对比不同方案的噪声水平最终确定了最优的低噪声配置调控方案。本专利技术实现了对管路系统变工况运行时噪声水平的定量评估，形成了完整的以系统低噪声运行为核心目标的系统特性分析，计算，评估及调控体系。附图说明图1为本专利技术的应用流程图。图2为本专利技术船舶冷却系统工况判断及冷却需求流量计算流程图。图3为本专利技术船舶冷却系统在一定流量下的总阻力计算流程图。图4为本专利技术采用不同配置调控方式时水泵扬程与管路系统阻力匹配方法流程图。图5为本专利技术采用不同配置调控方案的噪声水平评估流程图。图6为本专利技术进行噪声传递计算时的典型单元连接分支节点示意图。图7为本专利技术噪声传递计算的典型示例示意图。具体实施方式下面结合附图，说明本专利技术的具体实施方式。如图1-图7所示，本实施例的船舶冷却管路系统变工况低噪声配置调控方法，包括如下操作步骤：S1：建立系统设备综合特性数据库，数据库中包含冷却系统中绝大部分设备及系统元器件的综合特性，设备元器件的综合特性通过前期测试获得，将测试结果拟合为曲线输入数据库中；S2：根据系统运行参数判断当前系统运行工况是否发生变化，并计算当前运行工况下所需要的冷却流体流量，实现系统换热平衡；S3：建立管路系统一维模型，调用数据库中的元件综合特性数据，对整个冷却管路系统进行压力损失计算，得到管路阻力特性；S4：对采用变频、并联或串联等不同调控方式下的水泵扬程与管路阻力进行匹配，得到多个能够提供所需管路流量的设备组合运行方案；S5：调用数据库中的各设备的噪声源特性，确定不同运行方案下的主要设备运声水平，对比不同方案管口噪声水平的高低，将噪声水平最低的方案确定为该工况下的最优系统配置方案。接收状态监测系统采集到的冷却管路系统运行状态参数，包括换热器热水端的进出口温度、热水循环流量、冷却端的进出口温度、冷却循环流量；当换热器热水端出口温度超过或低于限定温度范围时判断工况发生变化；根据换热平衡公式重新计算当前工况下所需的冷却流量，式中，Δt为换热器冷却端进出口温差，c为水的比热容，q为所需冷却流量，Q为系统换热量。S3中建立管路系统一维模型，主要包括：阀门、换热器、三通、弯头、滤器主要设备及元器件，在已知系统流量的前提下，调用综合特性数据库中各设备、元器件的流量-阻力特性数据，计算各设备及元器件在当前冷却流量下的压力损失并相加计算得出整个管路系统总阻力的大小。调用水泵特性数据库，判断在当前流量下，水泵通过变频、并联、串联等方式进行调节后，其扬程是否接近系统总阻力损失，当两者大小相近时，可以通过微调阀门开度改变系统阻力，使得两者相等，实现管路水力平衡。理论上可以得到若干能够实现系统水力平衡的配置方案。基于满足系统水力平衡的运行方案中给出的设备元器件的运行工况点，调用数据库中冷却管路系统主要设备的噪声特性数据，得到各设备在当前工况下的噪声水平本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种船舶冷却管路系统变工况低噪声配置调控方法，其特征在于：包括如下操作步骤：S1：建立系统设备综合特性数据库，数据库中包含冷却系统中绝大部分设备及系统元器件的综合特性，设备元器件的综合特性通过前期测试获得，将测试结果拟合为曲线输入数据库中；S2：根据系统运行参数判断当前系统运行工况是否发生变化，并计算当前运行工况下所需要的冷却流体流量，实现系统换热平衡；S3：建立管路系统一维模型，调用数据库中的元件综合特性数据，对整个冷却管路系统进行压力损失计算，得到管路阻力特性；S4：对采用变频、并联或串联等不同调控方式下的水泵扬程与管路阻力进行匹配，得到多个能够提供所需管路流量的设备组合运行方案；S5：调用数据库中的各设备的噪声源特性，确定不同运行方案下的主要设备运声水平，对比不同方案管口噪声水平的高低，将噪声水平最低的方案确定为该工况下的最优系统配置方案。

【技术特征摘要】
1.一种船舶冷却管路系统变工况低噪声配置调控方法，其特征在于：包括如下操作步骤：S1：建立系统设备综合特性数据库，数据库中包含冷却系统中绝大部分设备及系统元器件的综合特性，设备元器件的综合特性通过前期测试获得，将测试结果拟合为曲线输入数据库中；S2：根据系统运行参数判断当前系统运行工况是否发生变化，并计算当前运行工况下所需要的冷却流体流量，实现系统换热平衡；S3：建立管路系统一维模型，调用数据库中的元件综合特性数据，对整个冷却管路系统进行压力损失计算，得到管路阻力特性；S4：对采用变频、并联或串联等不同调控方式下的水泵扬程与管路阻力进行匹配，得到多个能够提供所需管路流量的设备组合运行方案；S5：调用数据库中的各设备的噪声源特性，确定不同运行方案下的主要设备运声水平，对比不同方案管口噪声水平的高低，将噪声水平最低的方案确定为该工况下的最优系统配置方案。2.如权利要求1所述的船舶冷却管路系统变工况低噪声配置调控方法，其特征在于：接收状态监测系统采集到的冷却管路系统运行状态参数，包括换热器热水端的进出口温度、热水循环流量、冷却端的进出口温度、冷却循环流量；当换热器热水端出口温度超过或低于限定温度范围时判断工况发生变化；根据换热平衡公式Φ＝q×c×Δt重新计算当前工况下所需的冷却流量，式中，Δt为换热器冷却端进出口...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁赟，何涛，郝夏影，
申请(专利权)人：中国船舶科学研究中心中国船舶重工集团公司第七零二研究所，
类型：发明
国别省市：江苏,32