船舶自流冷却系统流量控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种船舶自流冷却系统流量控制方法，应用于一种船舶自流冷却系统流量控制系统，所述系统包括阻力矩施加装置、阻力矩控制器以及依次连接的自流装置、入口通海阀、冷却水泵、冷却水换热器和出口通海阀，所述方法包括：获取冷却水泵在不同转速和来流流量下的泵阻力系数和输出力矩，生成第一数据；获取冷却水换热器在不同来流流量下的阻力系数，生成第二数据；获取冷却水泵随转运行时的随转自流流量、泵阻力系数、换热器阻力系数；获取冷却水进口温度以及换热器热侧出口温度，根据热负荷计算换热器的需求冷却水量。本发明专利技术实施例的技术方案可快速获得自流时冷却水泵目标转速和目标阻力矩，实现简单快速精确控制。实现简单快速精确控制。实现简单快速精确控制。

【技术实现步骤摘要】
船舶自流冷却系统流量控制方法


[0001]本专利技术是关于船舶数字化控制
，特别是关于一种船舶自流冷却系统流量控制方法。

技术介绍

[0002]船舶自流冷却是一种新型冷却技术，其在舷外通过自流发生装置产生迎流压头，使外部环境水自发进入冷却管路中，进而通过与换热器进行热交换带走船舶内的废热。采用自流冷却技术，可降低泵运行功耗或者在一定条件下停泵供水，减少了泵运行的能量需求，对提升船舶经济性，减少振动噪声具有重要意义。
[0003]自流流量与自流发生装置进水口结构、系统阻力大小等有关，船舶冷却用水量需求与船舶运行工况、环境水温度有关。
[0004]在泵流状态下，由泵特性曲线，可通过控制原动机转速使得泵驱流量达到需求水量；在自流状态下，如何实现自流流量与需求水量的精确匹配控制是需要解决的问题。
[0005]公开于该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种船舶自流冷却系统流量控制方法，其可以快速获得自流时冷却水泵目标转速和目标阻力矩，实现简单快速精确控制。
[0007]为实现上述目的，本专利技术提供了一种船舶自流冷却系统流量控制方法，应用于一种船舶自流冷却系统流量控制系统，所述系统包括阻力矩施加装置、阻力矩控制器以及依次连接的自流装置、入口通海阀、冷却水泵、冷却水换热器和出口通海阀，所述方法包括：
[0008]获取冷却水泵在不同转速和来流流量下的泵阻力系数和输出力矩，生成第一数据；
[0009]获取冷却水换热器在不同来流流量下的阻力系数，生成第二数据；
[0010]获取冷却水泵随转运行时的随转自流流量、泵阻力系数、换热器阻力系数；
[0011]获取冷却水进口温度以及换热器热侧出口温度，根据热负荷计算换热器的需求冷却水量，并基于需求冷却水量查询第二数据得到换热器冷侧阻力系数；
[0012]根据需求冷却水量计算得到冷却水泵阻力系数目标值；
[0013]根据冷却水泵阻力系数目标值和需求冷却水量，查询第一数据获得冷却水泵转速和输出力矩目标值；
[0014]施加反向阻力矩至力矩目标值，获取换热器热侧出口温度；
[0015]判断换热器热侧出口温度与目标值偏离程度是否超过限定值；
[0016]若是，修正力矩目标值。
[0017]在本专利技术的一实施方式中，获取冷却水泵在不同转速和来流流量下的泵阻力系数和输出力矩，生成第一数据，包括：
[0018]截取所述冷却水泵所在管段，建立含水泵叶轮的管段计算流体力学仿真模型；
[0019]通过所述计算流体力学仿真模型获得不同工况下的泵阻力系数和输出力矩；
[0020]基于所述泵阻力系数和所述输出力矩，生成第一数据。
[0021]在本专利技术的一实施方式中，泵阻力系数是通过查询所述第一数据得到的，且所述换热器阻力系数是通过查询所述第二数据得到的。
[0022]在本专利技术的一实施方式中，施加反向阻力矩至力矩目标值，获取换热器热侧出口温度具体为：所述阻力矩控制器通过所述阻力矩施加装置施加反向阻力矩至所述力矩目标值，获取所述换热器热侧出口温度。
[0023]在本专利技术的一实施方式中，判断换热器热侧出口温度与目标值偏离程度是否超过限定值具体为：通过预设公式判断所述换热器热侧出口温度与目标值偏离程度是否超过限定值；
[0024]其中，所述预设公式为：
[0025]式中，t
h2
为施加阻力矩后换热器热侧出口温度，t
h0
为热侧出口温度目标值，η为限定值。
[0026]在本专利技术的一实施方式中，修正所述力矩目标值具体为：
[0027][0028]式中，为修正后的阻力矩，T
r
为修正前的阻力矩，t
h1
为未施加阻力矩时的换热器热侧出口温度。
[0029]与现有技术相比，根据本专利技术的船舶自流冷却系统流量控制方法，通过预先生成表格以及在线测量相结合的方式，可快速计算出控制系统所要施加阻力矩的目标值，以此实现对自流冷却时流量的精确控制，具备良好的工程实用性，支撑保障船舶设备的长期稳定运行。
附图说明
[0030]图1是本专利技术实施例一中的一种船舶自流冷却系统流量控制方法的流程示意图；
[0031]图2是本专利技术实施例一中的一种船舶自流冷却系统流量控制系统的示意图；
[0032]图3是本专利技术实施例一中的冷却水泵阻力系数和输出力矩特性曲线示意图。
[0033]主要附图标记说明：
[0034]1‑
自流装置，2
‑
入口通海阀，3
‑
冷却水泵，4
‑
冷却水换热器，5
‑
出口通海阀，6
‑
阻力矩施加装置，7
‑
阻力矩控制器。
具体实施方式
[0035]下面结合附图，对本专利技术的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本专利技术的保护范围并不受具体实施方式的限制。
[0036]除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。
[0037]为了方便理解，首先将本专利技术各实施例的主要实现构思进行简单表述。
[0038]在泵流状态下，由泵特性曲线，可通过控制原动机转速使得泵驱流量达到需求水量；但是在自流状态下，如何实现自流流量与需求水量的精确匹配控制是需要解决的问题。
[0039]专利技术人通过发现如前
技术介绍
所述技术缺陷，进而希望能够寻找到一种方式能够快速计算出控制系统所要施加阻力矩的目标值，以此实现对自流冷却时流量的精确控制，具备良好的工程实用性，支撑保障船舶设备的长期稳定运行。
[0040]为了解决现有技术中存在的在自流状态下，无法实现自流流量与需求水量的精确匹配控制的技术问题，本专利技术的专利技术人经过创造性的劳动，得到了本专利技术一种船舶自流冷却系统流量控制方法。
[0041]实施例一
[0042]图1是本专利技术实施例一中的一种船舶自流冷却系统流量控制方法的流程示意图；图2是本专利技术实施例一中的一种船舶自流冷却系统流量控制系统的示意图。
[0043]如图1至图2所示，实施例一提供的一种船舶自流冷却系统流量控制方法，应用于一种船舶自流冷却系统流量控制系统，所述系统包括阻力矩施加装置、阻力矩控制器以及依次连接的自流装置、入口通海阀、冷却水泵、冷却水换热器和出口通海阀。其中，自流装置1提供自流压头；入口通水阀2通过启闭通流或隔离入口冷却水；冷却水泵3提供泵流压头，在自流时与原动机断开；冷却水换热器4将冷却水与热侧介质进行换热；出口通水阀5通过启闭通流或隔离出口冷却水；阻力矩施加装置6提供阻力矩，在自流时与冷却水泵3相连；阻力矩控本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种船舶自流冷却系统流量控制方法，应用于一种船舶自流冷却系统流量控制系统，所述系统包括阻力矩施加装置、阻力矩控制器以及依次连接的自流装置、入口通海阀、冷却水泵、冷却水换热器和出口通海阀，其特征在于，所述方法包括：步骤S100，获取所述冷却水泵在不同转速和来流流量下的泵阻力系数和输出力矩，生成第一数据；步骤S200，获取所述冷却水换热器在不同来流流量下的阻力系数，生成第二数据；步骤S300，获取所述冷却水泵随转运行时的随转自流流量、泵阻力系数、换热器阻力系数；步骤S400，获取冷却水进口温度以及换热器热侧出口温度，根据热负荷计算所述换热器的需求冷却水量，并基于所述需求冷却水量查询所述第二数据得到换热器冷侧阻力系数；步骤S500，根据所述需求冷却水量计算得到冷却水泵阻力系数目标值；步骤S600，根据所述冷却水泵阻力系数目标值和所述需求冷却水量，查询所述第一数据获得冷却水泵转速和输出力矩目标值；步骤S700，施加反向阻力矩至所述力矩目标值，获取所述换热器热侧出口温度；步骤S800，判断所述换热器热侧出口温度与目标值偏离程度是否超过限定值；步骤S900，若是，修正所述力矩目标值。2.如权利要求1所述的船舶自流冷却系统流量控制方法，其特征在于，所述步骤S100，包括：步骤S101，截取所述冷却水泵所在管段，建立含水泵叶轮的管段计算流体力学仿真模型；步骤S102，...

【专利技术属性】
技术研发人员：庞杰，柯汉兵，王苇，王瑞奇，刘子平，陈朝旭，陈凯，吴君，苟金澜，
申请(专利权)人：中国船舶集团有限公司第七一九研究所，
类型：发明
国别省市：