CN108528672B - 燃料节省用船舶冷却系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种燃料节省用船舶冷却系统，其特征在于：由使海水发生循环的海水供应管；通过上述海水供应管进行热交换，使淡水供应到船舶的发热装置中的淡水供应管；在上述淡水供应管分支形成，使淡水循环到船舶的主引擎中的主引擎冷却器管；构成，包括：海水温度传感器，安装在上述海水供应管中，用于对海水的温度进行检测；淡水温度传感器，安装在上述淡水供应管中，用于对淡水的温度进行检测；以及，控制器，接收上述淡水温度传感器的温度值和上述海水温度传感器的温度值并对上述温度之间的差异值进行计算，并在对上述差异值和预设的设定值进行比较之后通过对海水泵的工作进行控制而使其达到上述设定值。
Description
技术领域
本发明涉及一种燃料节省用船舶冷却系统相关技术，尤其涉及一种通过降低供应到主引擎的扫气冷却器中的冷却水用淡水温度而提升主引擎的燃烧效率，同时对用于驱动海水泵的柴油发电机的燃料消耗量进行适当的调节，从而能够节省主引擎和柴油发电机的燃料消耗量相关的总成本的燃料节省用船舶冷却系统。
背景技术
船舶的航行需要如主引擎(Main Engine)、柴油引擎(Diesel engine)、电动机(motor)等多种装置协同工作，因此必然会导致热量的产生。为了确保各个装置的稳定工作，必须对其进行冷却，因此在船舶中将安装用于对冷却功能进行综合管理的冷却系统。
通常，船舶的冷却系统会因为装置的腐蚀问题而使用淡水(fresh water)，而淡水需要在通过与海水(sea water)的热交换进行适当的冷却之后使用。
图1中对现有的船舶中所使用的船舶中央集中冷却系统进行了图示。
如图1所示，冷却系统由海水泵13、淡水泵11、热交换机12、发热装置18构成，通过将淡水供应到各个发热装置18中而执行其冷却功能。
其中，因为考虑到海水的最高温度即32℃以及冷却效率，被供应到发热装置中的淡水的温度被设计为保持在36℃，能够利用温度控制阀15将其保持在36℃。
其中，供应到主引擎中的燃烧用空气的温度越低，其引擎的燃烧效率就越高且燃料的消耗量就越少，能够安装单独的温度控制阀19。
但是在如上所述的现有的冷却系统中，虽然向主引擎提供的淡水温度越低，其主引擎的燃烧效率就越高，但是却会导致用于供应海水的柴油发电机的燃料消耗量增加的问题。
因此，需要开发出一种能够对主引擎的燃料消耗量和柴油发电机的燃料消耗量进行适当的调节而节省其燃料消耗量相关的总成本的方法。
先行技术文献
专利文献
(专利文献1)KR10-1314066 B1
发明内容
本发明的目的在于解决上述现有问题而提供一种能够对用于提升主引擎的燃烧效率的燃料消耗量以及用于驱动海水泵的柴油发电机的燃料消耗量进行适当的调节，从而节省燃料消耗量相关的总成本的燃料节省用船舶冷却系统。
为了解决上述课题，本发明提供一种燃料节省用船舶冷却系统，其特征在于：在由通过安装海水泵而使海水发生循环的海水供应管；通过上述海水供应管和淡水冷却器进行热交换，安装有用于将淡水循环到船舶的发热装置中的淡水泵，同时安装有用于使供应到船舶的发热装置中的淡水保持一定温度的第1温度控制阀的淡水供应管；在上述淡水供应管的第1温度控制阀的入口分支形成，安装有用于使淡水循环到船舶的主引擎中的冷却器泵，同时安装有用于使供应到船舶的主引擎中的淡水保持相对低于上述第1温度控制阀的一定温度的第2温度控制阀的主引擎冷却器管；构成的船舶冷却系统中，包括：海水温度传感器，安装在上述海水供应管中，用于对海水的温度进行检测；淡水温度传感器，安装在上述淡水供应管中，用于对淡水的温度进行检测；以及，控制器，接收上述淡水温度传感器的温度值和上述海水温度传感器的温度值并对上述温度之间的差异值进行计算，并在对上述差异值和预设的设定值进行比较之后通过对上述海水泵的工作进行控制而使其达到上述设定值，从而对上述冷却器泵的燃料消耗量和海水泵的燃料消耗量的比率进行调节。
本发明的特征在于：上述海水温度传感器安装在上述淡水冷却器和上述海水泵之间，上述淡水温度传感器安装在上述淡水冷却器和上述第1温度控制阀之间。
本发明的特征在于：上述第1温度控制阀被设定为36℃，而上述第2温度控制阀被设定为10℃。
本发明的特征在于：当上述海水温度为10℃至31℃时，上述设定值为2℃至6℃。
本发明的特征在于：当上述海水温度小于10℃时，通过对上述海水泵的工作进行控制而使上述淡水温度保持在10℃，而当上述海水温度大于31℃时，通过对上述海水泵的工作进行控制而使上述淡水温度保持在36℃。
通过本课题的解决手段所提供的构成，虽然在主引擎中可以节省的燃料消耗量会有所减少，但是当与柴油发电机中所节省的燃料消耗量进行合算时，最终能够节省燃料消耗量相关的总成本。
附图说明
图1是现有的燃料油节省用中央集中冷却系统的结构图。
图2是适用本发明之实施例的燃料节省用船舶冷却系统的结构图。
图3是对供应到主引擎中的燃烧用空气温度相关的引擎燃烧效率进行图示的图表。
符号说明
100：海水供应管
120：海水泵
200：淡水冷却器
300：淡水供应管
320：淡水泵
340：第1温度控制阀
400：主引擎冷却器管
420：冷却器泵
440：第2温度控制阀
500：海水温度传感器
600：淡水温度传感器
700：控制器
具体实施方式
下面，将结合附图对适用本发明的实施例进行详细的说明。
图2是适用本发明之实施例的燃料节省用船舶冷却系统的结构图。
如图2所示，适用本发明的燃料节省用船舶冷却系统，提供一种在由海水供应管100、淡水冷却器(Fresh Water Cooler)200、淡水供应管300、主引擎冷却器管400构成的船舶冷却系统中，包括海水温度传感器500、淡水温度传感器600、控制器(controller)700构成的燃料节省用船舶冷却系统。
上述海水供应管100中安装有海水泵(sea water pump)120，用于将海水(seawater)循环到淡水冷却器200中。
其中，安装在上述海水供应管100中的海水泵120用于使海水循环经过淡水冷却器200，能够由一个以上构成。通过安装多个上述海水泵120，能够通过调节其工作量而对淡水的冷却温度进行调节。
上述淡水供应管300是通过淡水冷却器200向船舶的发热装置A供应淡水(freshwater)的循环管。其中，发热装置A是指在冷却淡水系统(Cooling Fresh Water System)中使用的各种装置。
具体来讲，上述淡水供应管300通过与上述海水供应管100和淡水冷却器200进行热交换而得到冷却，安装有用于将淡水循环到船舶的发热装置A中的淡水泵320，同时安装有用于使供应到船舶的发热装置A中的淡水保持一定温度的第1温度控制阀340。其中，上述第1温度控制阀340是温度调节用3向控制阀(3way control valve)，上述第1温度控制阀340被设定为36℃。
其中，因为通常是在将海水的最高温度定义为32℃的状态下进行设计，因此考虑到其冷却效率，采取将供应到发热装置A中的淡水温度设计为保持在36℃。
上述主引擎冷却器管400是用于向船舶的主引擎B尤其是向用于实现主引擎的扫气(scavenge)冷却的空气冷却器(air cooler)供应淡水的管路。
具体来讲，上述主引擎冷却器管400在上述淡水供应管300的第1温度控制阀340的入口分支形成，安装有用于使淡水循环到船舶的主引擎B中的冷却器泵420，同时安装有用于使供应到船舶的主引擎中的淡水保持相对低于上述第1温度控制阀340的一定温度的第2温度控制阀440。其中，第2温度控制阀440是3向控制阀(3way control valve)。上述第2温度控制阀440的特征在于，为了对上述主引擎B进行冷却而被设定为保持10℃。
其中，之所以将上述第2温度控制阀440设定为10℃，是因为当供应到主引擎B中的燃烧用空气的温度越低，其引擎的燃烧效率就越高且燃料的消耗量就越少，因此船舶用引擎的制造商“MAN”推荐设定为10℃。
图3是对供应到主引擎中的燃烧用空气温度相关的引擎燃烧效率进行图示的图表。横轴为实际采用的最大持续功率(SMCR，Specified Maximum Continuous Rating)，纵轴为燃油消耗率(SFOC，Specific Fuel Oil Consumption)(g/kWh)。通常相对于将冷却水保持在36℃的情况，降低到10℃时能够在每kWh节省2g的燃料。
但是，虽然能够通过主引擎的扫气冷却节省燃料消耗，但是会导致柴油引擎的发电机中的燃料消耗量增加，因此需要通过对主引擎的燃料消耗量(冷却器泵的工作量)和柴油引擎的发电机的燃料消耗量(海水泵的工作量)进行调节而将总燃料消耗量降至最低。为此，能够通过如图2所示的海水温度传感器500、淡水温度传感器600以及控制器700的构成解决上述问题。
上述海水温度传感器500安装在上述海水供应管100中，对海水的温度进行检测并将信号传送到上述控制器700中。其中，上述海水温度传感器500安装在上述淡水冷却器200和上述海水泵120之间，对流入到上述淡水冷却器200之间的温度进行测定。
上述淡水温度传感器600安装在上述淡水供应管300中，对淡水的温度进行检测并将信号传送到上述控制器700中。其中，上述淡水温度传感器600安装在上述淡水冷却器200和上述第1温度控制阀340之间，对通过淡水冷却器200进行热交换之后的淡水的温度进行测定。
上述控制器700接收上述淡水温度传感器600的温度值和上述海水温度传感器500的温度值并对上述温度之间的差异值进行计算，并在对上述差异值和预设的设定值进行比较之后通过对上述海水泵的工作进行控制而使其达到上述设定值，从而对上述冷却器泵420的燃料消耗量和海水泵120的燃料消耗量的比率进行调节。
其中，上述控制器700是节能控制器(Energy Saving System Controller)。
此时的特征在于，当上述海水温度为10℃至31℃时，上述设定值为2℃至6℃。即，将淡水的温度设定为比海水的温度高2℃至6℃(2℃，3℃，4℃，5℃，6℃)。
即，上述控制器700通过对海水泵120的工作进行控制，使得淡水的温度比海水的温度高2℃至6℃。通过提高海水泵120的工作量能够使温度差异达到2℃，而通过相对减少工作量能够达到6℃。海水泵120的工作量与用于驱动海水泵120工作的柴油引擎的燃料消耗量成正比。
之所以采取如上所述的控制方式，是因为通过保留2℃至6℃的温度余量，能够对应地减少海水泵120的电量消耗，从而减少柴油发电机的燃料消耗量。此时，虽然在主引擎中可以节省的燃料消耗量会有所减少，但是当与柴油发电机中所节省的燃料消耗量进行合算时，其协同效果远大于仅减少主引擎中的燃料消耗量的情况。
而且，采用控制到1℃以下的方式时，其控制难度较大且该功能所带来的柴油燃料减少量非常轻微，而采用控制到7℃以上的方式时，会因为柴油燃料的使用量变大而导致总核算燃料消耗量的节省效果不充分不足的问题。
此外，当船舶航行到极地地区时海水的温度将低于10℃，而在这种情况下通过对上述海水泵的工作进行控制而使淡水的温度保持在10℃。
此外，当船舶航行到赤道地区时海水的温度将高于31℃，而在这种情况下通过对上述海水泵的工作进行控制而使上述淡水的温度保持在36℃。
在上述内容中进行说明的适用本发明的燃料节省用船舶冷却系统并不限定于如上所述的实施例，在不脱离下述权利要求书中锁清秋的本发明之要旨的范围内，具有本发明所属技术领域之一般知识人员都可以对其进行各种变更实施，而这些变更实施均应理解为包含在本发明的权利要求书的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种燃料节省用船舶冷却系统，其特征在于：
在由通过安装海水泵而使海水发生循环的海水供应管；通过所述海水供应管和淡水冷却器进行热交换，安装有用于将淡水循环到船舶的发热装置中的淡水泵，同时安装有用于使供应到船舶的发热装置中的淡水保持一定温度的第1温度控制阀的淡水供应管；在所述淡水供应管的第1温度控制阀的入口分支形成，安装有用于使淡水循环到船舶的主引擎中的冷却器泵，同时安装有用于使供应到船舶的主引擎中的淡水保持相对低于所述第1温度控制阀的一定温度的第2温度控制阀的主引擎冷却器管；构成的船舶冷却系统中，包括：
海水温度传感器，安装在所述海水供应管中，用于对海水的温度进行检测；
淡水温度传感器，安装在所述淡水供应管中，用于对淡水的温度进行检测；以及，
控制器，接收所述淡水温度传感器的温度值和所述海水温度传感器的温度值并对所述温度之间的差异值进行计算，并在对所述差异值和预设的设定值进行比较之后通过对所述海水泵的工作进行控制而使其达到所述设定值，从而对所述冷却器泵的燃料消耗量和海水泵的燃料消耗量的比率进行调节，
当所述海水温度为10℃至31℃时，上述设定值设定为使淡水的温度比海水的温度高2℃至6℃而控制所述海水泵的工作，
当所述海水温度小于10℃时，通过对所述海水泵的工作进行控制而使所述淡水温度保持在10℃，
而当所述海水温度大于31℃时，通过对所述海水泵的工作进行控制而使所述淡水温度保持在36℃。
2.根据权利要求1所述的船舶冷却系统，其特征在于：
所述海水温度传感器安装在所述淡水冷却器和所述海水泵之间，
所述淡水温度传感器安装在所述淡水冷却器和所述第1温度控制阀之间。
3.根据权利要求1所述的船舶冷却系统，其特征在于：
所述第1温度控制阀被设定为36℃，
而所述第2温度控制阀被设定为10℃。
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