CN108105077A - 一种节能型船用泵组智能管理系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种节能型船用泵组智能管理系统，包括主控制单元以及由水/滑油泵和安装于泵管路的温度/流量传感器组成的泵控制单元，所述的主控制单元分别连接有人机界面和主配电板，所述的主控制单元与泵控制单元之间采用了主从方式的总线拓扑结构，通过总线连接交换数据，所述的主控制单元与人机界面之间采用总线通信连接，主控制单元与主配电板之间、以及泵和传感器与泵控制单元之间均采用硬线连；还公开了其控制方法；本发明可以提高设备自动化程度，提高设备的安全程度，使得冷却系统耗能在最优化的，利用率最大化的工况，有着节省能源，精简船员配置及人力耗费的优点。

Description

一种节能型船用泵组智能管理系统及方法

技术领域

本发明属于工业控制技术领域，具体涉及一种节能型船用水冷泵组（或滑油泵）的智能管理系统，以及其管理方法。

背景技术

造船和海事运输造船能源消耗量持续增加，温室气体排放越来越难控制，IMO提出船舶效能设计指数（EEDI）作为新的船舶设计准则，船舶主机和辅机运行都需要考虑减少EEDI。

作为重要的辅机系统之一，现存的船舶冷却泵组系统自动化程度不高，启动停止水泵都需要手动去操作，需要配置专门人力来管理设备，而且多数情况下，水泵开启过多，造成有限的船舶能源的白白损耗。

为满足IMO提出的减少船舶效能设计指数（EEDI）的设计要求，有必要发明一种自动根据冷却功率需要自动控制流量的水泵控制系统。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种节能型船用泵组智能管理系统，以提高船用冷却系统的自动化程度，提高设备的安全程度，精简船员配置及人力预算，保证用船安全。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种节能型船用泵组智能管理系统，包括主控制单元、以及由水/滑油泵和安装于泵管路的温度/流量传感器组成的泵控制单元，所述的主控制单元分别连接有人机界面和主配电板，以主控制单元为核心，采用触摸屏实现人机交互；所述的主控制单元与泵控制单元之间采用了主从方式的总线拓扑结构，采用总线连接交换数据，所述的主控制单元与人机界面之间采用总线通信连接，主控制单元与主配电板之间、以及泵和传感器与泵控制单元之间均采用硬线连接，主控制单元采集了泵管路水/油的流量和温度，并可以线性控制水的流量。

所述的一种节能型船用泵组智能管理系统，其水/滑油泵采用了变频控制，可线性的调节泵的流量。

本发明的目的之二在于提供一种节能型船用泵组智能管理方法，步骤为：

a），在人机界面上设置启动泵的优先级顺序；

b），检测被冷却设备是否运行，如果运行，则按照设定的优先级顺序启动首台泵；

c），首台泵启动后，通过传感器检测泵管路出口温度和流量，如果温度超过设定值范围上限，则输出灯光报警，同时调节已运行泵的输出功率，增大流量；

d），若首台泵已经到最大功率仍然未达到冷却效果，则按照人机界面上优先级顺序投入第二台泵；

e），若泵管路出口温度降低到低于设定值范围下限，表明被冷却设备热功率降低，此时输出灯光报警，同时降低泵的输出功率，直至回到设定值范围，达到节能效果。

本发明的有益效果是：本管理系统以控制单元为核心，采用触摸屏实现人机交互，泵控制接口模块化，泵投入/切断及流量的控制算法模块化，保证不会使冷却水温度过高或者过低。水温超过系统安全阈值范围时，输出灯光报警；主站控制器负责统筹调度各泵的启停优先级启动顺序等；从站控制器负责泵的启动停止，温度采集，流量控制等；在机组启动电网有电后立即按照设置的启动顺序自动启动淡水泵，海水泵，主用泵或者润滑泵等；可设置泵启动的优先级，在流量不足且在运行的泵出现故障情况下根据预设的启动优先级自动启动备用泵，根据实时温度实时调节调节流量，保证冷却效率，在冷却效果不够，水温温度过高，或者流量过低的时候进行预报警，提醒值班人员检测泵设备。

附图说明

图1为本发明的系统原理示意图；

图2为本发明的系统网络结构示意图；

图3为本发明的系统控制流程图。

各附图标记为：1—主控制单元，2—泵控制单元，3—泵，4—传感器，5—人机界面，6—主配电板。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

参照图1、图2所示，本发明公开了一种节能型船用泵组智能管理系统，包括主控制单元1、以及由水/滑油泵3和安装于泵管路的温度/流量传感器4组成的泵控制单元2，所述的主控制单元1分别连接有人机界面5和主配电板6，以主控制单元1为核心，采用触摸屏实现人机交互；所述的主控制单元1与泵控制单元2之间采用了主从方式的总线拓扑结构，采用总线连接交换数据，所述的主控制单元1与人机界面5之间采用总线通信连接，主控制单元1与主配电板6之间、以及泵3和传感器4与泵控制单元2之间均采用硬线连接，主控制单元1采集了泵管路水/油的流量和温度，并可以线性控制水的流量；采用了流量检测和控制的方法达到冷却水/油冷却功率调节，实现节约能耗减少排放的目的，其操作模式分为手动模式和自动模式；所述的泵3采用了变频控制，可线性的调节泵3的流量。

在机组启动电网有电后立即按照设置的启动顺序自动启动淡水泵，海水泵，主用泵及润滑泵等；可设置泵启动的优先级，在流量不足且泵故障情况下根据预设的启动优先级自动启动备用泵，根据实时温度实时调节调节流量，保证冷却效率，在冷却效果不够，水温温度过高，或者流量过低的时候进行预报警，提醒值班人员检查设备，相比现有的冷却控制系统，自动化程度更高，更能可靠的保证冷却系统的稳定运行。

1 标准化的控制接口

本设计接口可采用标准化的输入输出接口，包括DC 24V数字量的输入输出，4-20mA模拟量的输入输出，标准现场总线接口，可以在不同控制器上实现。负载接口模块功能可标准化，对采集到的一次信号进行预处理，便于主控制单元1读取处理，加快系统的响应时间，而且模块之间是独立的，模块数量及功能通道可扩展。

2 信息交换方式：

硬线接口：

（1）主控制单元输入信号

各泵运行状态信号

控制模式信号（手动，自动）

水泵实时流量信号

冷却水进水口温度信号

冷却水出水口温度信号

消音，故障确认信号。

（2）主控制单元输出信号

各泵启动、停止信号

调节水泵流量信号

蜂鸣器，报警指示灯信号

3 控制功能介绍

1）控制模式切换

系统可设置为手动控制模式，自动控制模式。

手动模式下，水泵控制系统仅采集，显示水泵运行参数以及故障报警，但是不参与控制流量，控制指令由操作人员手动调节流量调节开关达到平衡。

自动模式下，水泵控制系统仅采集，显示水泵运行参数以及故障报警，无需人员操作，系统根据实时进水口及出水口温度情况，或者在判断在运行的水泵故障与否后，自动发出增加/减少水泵流量，或者启动停止水泵的指令。

2）控制流程

泵控制流程逻辑如附图3所示。

3）系统控制步骤：

1：人机界面5上设置启动泵的优先级顺序。

2：检测被冷却设备是否运行，如果运行，则按照设定的优先级顺序启动首台泵。

3：投入泵后，检测流量和冷却水出水口温度，如果温度超过设定值范围上限，则输出灯光报警，同时调节已运行泵输出功率，增大流量。

4：已投入泵已经到最大功率仍然未达到冷却效果，则按照优先级顺序投入第二台泵。

5：若冷却水出水口温度降低到低于设定值范围下限（例如环境温度），表明被冷却设备热功率降低，此时输出灯光报警，同时降低泵输出功率，直至出水口温度回到设定值范围。达到节能效果。

6：若已运行泵故障，则主控制单元1给相应故障泵的泵控制单元2发出停机指令，同时按照人机界面设置的优先级顺序，启动备用泵。

节能型船用水冷泵智能管理系统具有机组运行后自动启动水泵的功能。系统通过动态调节水泵流量，可以使得水泵运行在最佳节能工况下，并且可以自动按照水泵运行情况，把多余的在运行水泵关闭，保证船舶设备运行的安全性同时可以节省能耗，同时满足IMO提出的逐步减少EEDI的设计规范要求，符合造船航运业提倡的建造低能耗低排放绿色船舶的大趋势。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，以及部分运用的实施例，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种节能型船用泵组智能管理系统，其特征在于：包括主控制单元（1）以及由水/滑油泵（3）和安装于泵管路的温度/流量传感器（4）组成的泵控制单元（2），所述的主控制单元（1）分别连接有人机界面（5）和主配电板（6），所述的主控制单元（1）与泵控制单元（2）之间采用总线连接，所述的主控制单元（1）与人机界面（5）之间采用总线通信连接，主控制单元（1）与主配电板（6）之间、以及泵（3）和传感器（4）与泵控制单元（2）之间均采用硬线连接。

2.根据权利要求1所述的一种节能型船用泵组智能管理系统，其特征在于，所述的泵（3）采用了变频控制，可线性的调节泵（3）的流量。

3.一种如权利要求1所述节能型船用泵组智能管理系统的控制方法，其特征在于，步骤为：

a），在人机界面（5）上设置启动泵（3）的优先级顺序；

b），检测被冷却设备是否运行，如果运行，则按照设定的优先级顺序启动首台泵（3）；

c），首台泵（3）启动后，通过传感器（4）检测泵管路出口温度和流量，如果温度超过设定值范围上限，则输出灯光报警，同时调节已运行泵（3）的输出功率，增大流量；

d），若首台泵（3）已经到最大功率仍然未达到冷却效果，则按照人机界面（5）上优先级顺序投入第二台泵（3）；

e），若泵管路出口温度降低到低于设定值范围下限，表明被冷却设备热功率降低，此时输出灯光报警，同时降低泵（3）的输出功率，直至回到设定值范围，达到节能效果。