CN109501997B - 主机冷却海水泵变频控制系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种主机冷却海水泵变频控制系统，包括控制柜本体、压力传感器、温度传感器、电机、海水泵；控制柜本体设有操作面板、PID控制器、PLC控制柜、低谐波变频柜；操作面板设有手动/自动切换旋钮；压力传感器和温度传感器将收集到的信号通过线缆发送到PID控制器，PID控制器将信号处理后发送PLC控制柜与低谐波变频柜；PLC控制柜和低谐波变频柜通过通讯线缆与电机通讯。当运行泵出现故障时，备用泵自动切换，输出切换启动，当无备用泵时，备用指示灯熄灭，当有备用泵时，备用灯量。可通过外部转换开关，根据泵的运行时间，均衡使用泵，并且断电有自动重启功能，根据泵的运行时间，均衡的使用泵的运行时间，减少机械损坏，增加系统寿命。

Description

主机冷却海水泵变频控制系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及一种控制系统，具体的涉及一种主机冷却海水泵变频控制系统。

背景技术

船舶主机的冷却控制系统主要是通过冷却水泵抽取船外的江水/海水供给主机对其增压空气、润滑油及机体进行冷却工作，然后排出船外。在传统的设计中，船用冷却水泵多为外置式，而且船上的主机与外循环冷却水泵之间是一对一的关系，多台主机的外循环冷却水泵之间相对独立，不能互作备用。目前船舶冷却水泵的功率都是基于赤道附近的水温设计的，但冷却海水的进口温度是随着温度和季节的变化而变化的，而目前大多数船舶海水泵冷却采用定频控制，浪费能源。总的说来目前的的控制系统可靠性底，功率恒定，冷却泵的工作强度过大导致使用寿命降低等问题。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供主机冷却海水泵变频控制系统采用PID恒温控制，从而达到节能的目的，并保持冷却水温度恒定。同时考虑冗余设计，两用一备模式，或两备一用模式，当有故障发生时，自动切换，保证系统的可靠性和稳定性。同时有备用泵的选择开关，根据泵的运行时间，均衡的使用泵的运行时间，减少机械损坏，增加系统寿命。

本发明通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：一种主机冷却海水泵变频控制系统，包括控制柜本体、压力传感器、温度传感器、电机、海水泵；所述控制柜本体设有操作面板、PID控制器、PLC控制柜、低谐波变频柜；所述操作面板设有手动/自动切换旋钮；所述压力传感器和温度传感器将收集到的信号通过线缆发送到PID控制器，PID控制器将信号处理后发送PLC控制柜与低谐波变频柜；所述PLC控制柜和低谐波变频柜通过通讯线缆与电机通讯；所述电机驱动海水泵。通过设置水中的温度传感器、压力传感器检测水在经过主机后的温度和压力，经过PID控制器的计算和控制当实际测量值时低于设定值时，以最低转速运行，当实际测量值高于设定值时，通过PID控制，增加转速，增大流量，当测量温度和设定值相同时，保持最低转速运行，保证一定流量循环。当控制面板手动/自动切换旋钮切换到自动状态时PLC控制在自动状态下根据PID控制传递的来的信息控制电机的电机启动、停止和速度，当控制面板手动/自动切换旋钮切换到手动状态时，可以通过控制面板上的其他按钮控制低谐波变频柜，低谐波变频柜根据按钮指令控制电机启动、停止和速度。

进一步优化在于所述操作面板还设有启动按钮、电机调速按钮、水泵备用按钮、急停按钮、复位按钮、指示灯。

进一步优化在于所述PLC控制柜内设有PLC、断电器、断路器、熔芯、延时继电器、信号分配器、温度显示表、温度设定电位计、控制端子。

进一步优化在于所述操作面板设有手动/自动切换旋钮；所述低谐波变频柜内设有滤波器、功率单元、逆变单元、断路器、继电器、接触器热继电器。

进一步优化在于所述电机为变频电机。

进一步优化在于所述滤波器无源滤波器。

进一步优化在于所述海水泵数量为三个。

进一步优化在于所述低谐波变频数量与海水泵数量对应。

本发明的优点在于：当运行泵出现故障时，备用泵自动切换，输出切换启动，当无备用泵时，备用指示灯熄灭，当有备用泵时，备用灯量。可通过外部转换开关，根据泵的运行时间，均衡使用泵，可通过控制面板选择备用泵的数量，一备用还是两备用，并且断电有自动重启功能，根据泵的运行时间，均衡的使用泵的运行时间，减少机械损坏，增加系统寿命。

附图说明

图1为本发明的示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。

如图1所示的一种主机冷却海水泵变频控制系统，包括控制柜本体、压力传感器、温度传感器、电机、海水泵；所述控制柜本体设有操作面板、PID控制器、PLC控制柜、低谐波变频柜；所述操作面板设有手动/自动切换旋钮；所述压力传感器和温度传感器将收集到的信号通过线缆发送到PID控制器，PID控制器将信号处理后发送PLC控制柜与低谐波变频柜；所述PLC控制柜和低谐波变频柜通过通讯线缆与电机通讯；所述电机驱动海水泵。通过设置水中的温度传感器、压力传感器检测水在经过主机后的温度和压力，经过PID控制器的计算和控制当实际测量值时低于设定值时，以最低转速运行，当实际测量值高于设定值时，通过PID控制，增加转速，增大流量，当测量温度和设定值相同时，保持最低转速运行，保证一定流量循环。当控制面板手动/自动切换旋钮切换到自动状态时PLC控制在自动状态下根据PID控制传递的来的信息控制电机的电机启动、停止和速度，当控制面板手动/自动切换旋钮切换到手动状态时，可以通过控制面板上的其他按钮控制低谐波变频柜，低谐波变频柜根据按钮指令控制电机启动、停止和速度。

所述操作面板还设有启动按钮、电机调速按钮、水泵备用按钮、急停按钮、复位按钮、指示灯。

所述PLC控制柜内设有PLC、断电器、断路器、熔芯、延时继电器、信号分配器、温度显示表、温度设定电位计、控制端子。

所述操作面板设有手动/自动切换旋钮；所述低谐波变频柜内设有滤波器、功率单元、逆变单元、断路器、继电器、接触器热继电器。

所述电机为变频电机。

所述滤波器无源滤波器。

所述海水泵数量为三个。

所述低谐波变频数量与海水泵数量对应。

以下为本发明的操作过程及模式说明：

1、将变频控制柜内的断路器合闸，供控制回路电源，此时变频控制柜控制电源指示灯亮，变频器运行时，运行指示灯亮，故障时，故障指示灯亮，同时柜门电流表显示运行时的电流，计时器记录泵运行的时间。

2、通过变频控制柜上的操作面板，可以选择控制位置：hand on灯亮，柜门LED面板操作，hand on灯灭，PLC柜体远程控制。可通过变频柜上的操作面板启停及调速，一般用于设备调试时使用。

3、PLC控制柜自动控制，将PLC柜内的所有断路器合闸，供控制回路供电，控制柜门上的电源指示灯亮。

4、1)选择“备用1#/2#/3#”，可均衡使用泵，延长设备寿命，选择其一为备用时，另外两台泵正常使用。2)当选择“2备用模式”开启时，当海水温度低于设定值时，自动进入一台泵运行，停止原来运行的一台泵作为备用。

5、选择“手动/自动控制”手动用于维护，自动为正常工作模式。

6、系统运行时，点击“启动”按钮，系统自动运行控制，PID过程控制，保证出口温度趋于设定值，设定值一般设为32摄氏度。点击“停止”按钮，停止控制系统。

7、出口温度通过温度传感器，实时显示温度。

8、可通过柜体的“设定值给定”调节控制的所需要的温度，比如32度。当系统出现故障时，会出现对应的故障及故障设备号，以便检修及维护。

9、通常“两用一备”模式下，当一台出现故障时，另一台备用泵自动启动。“两备一用”模式下，当运行泵出现故障时，程序指定备用的其中一台泵启动。

当海水出口温度较低，低于设定值，对应的“一用两备”模式开启时，自动停止其中一台泵，只有一台泵运行，更节能。

10、当海水出口压力低一定时间时，系统检测到对应停止泵的运行而切换到备用泵体，当有切换备用泵状态发生时，显示切换运行指示灯，并输出切换信号。当故障泵检修完毕，按复位消除故障指示，调整对应备用泵的序号“备用1#/2#/3#”，按复位，系统初始化按照正常设定运行。切换运行指示灯灭。

11、当系统运行过程中，有备用泵存在，不管一台还是两台，蓝色备用指示灯一直亮，若没有备用泵，则蓝色指示灯灭。

12、若在正常运行过程中，遇到危险或紧急情况时，按下“急停”按钮，按钮自锁并且指示灯亮，系统即进入急停状态，故障原因排除后，松开“急停”按钮，解除急停自锁，“急停”指示灯熄灭。

13、变频柜内主电源断电后，恢复上电，15S左右系统重启动。

以上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精神和范围。

Claims (5)

1.主机冷却海水泵变频控制系统，其特征在于：包括控制柜本体、压力传感器、温度传感器、电机、海水泵；所述控制柜本体设有操作面板、PID控制器、PLC控制柜、低谐波变频柜；所述操作面板设有手动/自动切换旋钮；所述压力传感器和温度传感器将收集到的信号通过线缆发送到PID控制器，PID控制器将信号处理后发送PLC控制柜与低谐波变频柜；所述PLC控制柜和低谐波变频柜通过通讯线缆与电机通讯；所述电机驱动海水泵；

所述操作面板还设有启动按钮、电机调速按钮、水泵备用按钮、急停按钮、复位按钮、指示灯；

所述PLC控制柜内设有PLC、断电器、断路器、熔芯、延时继电器、信号分配器、温度显示表、温度设定电位计、控制端子；

所述低谐波变频柜内设有滤波器、功率单元、逆变单元、断路器、继电器、接触器热继电器；

通过设置水中的温度传感器、压力传感器检测水在经过主机后的温度和压力，经过PID控制器的计算和控制当实际测量值时低于设定值时，以最低转速运行，当实际测量值高于设定值时，通过PID控制，增加转速，增大流量，当测量温度和设定值相同时，保持最低转速运行，保证一定流量循环；当控制面板手动/自动切换旋钮切换到自动状态时PLC控制在自动状态下根据PID控制传递的来的信息控制电机的电机启动、停止和速度，当控制面板手动/自动切换旋钮切换到手动状态时，可以通过控制面板上的其他按钮控制低谐波变频柜，低谐波变频柜根据按钮指令控制电机启动、停止和速度；

其中系统工作过程如下：

1)、将变频控制柜内的断路器合闸，供控制回路电源，此时变频控制柜控制电源指示灯亮，变频器运行时，运行指示灯亮，故障时，故障指示灯亮，同时柜门电流表显示运行时的电流，计时器记录泵运行的时间；

2)、通过变频控制柜上的操作面板，可以选择控制位置：hand on灯亮，柜门LED面板操作，hand on灯灭，PLC柜体远程控制，可通过变频柜上的操作面板启停及调速；

3)、PLC控制柜自动控制，将PLC柜内的所有断路器合闸，供控制回路供电，控制柜门上的电源指示灯亮；

4)、选择“备用1#/2#/3#”，均衡使用泵，延长设备寿命，选择其一为备用时，另外两台泵正常使用；当选择“2备用模式”开启时，当海水温度低于设定值时，自动进入一台泵运行，停止原来运行的一台泵作为备用；

5)、选择“手动/自动控制”手动用于维护，自动为正常工作模式；

6)、系统运行时，点击“启动”按钮，系统自动运行控制，PID过程控制，保证出口温度趋于设定值，设定值设为32摄氏度，点击“停止”按钮，停止控制系统；

7)、出口温度通过温度传感器，实时显示温度；

8)、可通过柜体的“设定值给定”调节控制的所需要的温度，当系统出现故障时，会出现对应的故障及故障设备号，以便检修及维护；

9)、通常“两用一备”模式下，当一台出现故障时，另一台备用泵自动启动，“两备一用”模式下，当运行泵出现故障时，程序指定备用的其中一台泵启动；

当海水出口温度较低，低于设定值，对应的“一用两备”模式开启时，自动停止其中一台泵，只有一台泵运行；

10)、当海水出口压力低一定时间时，系统检测到对应停止泵的运行而切换到备用泵体，当有切换备用泵状态发生时，显示切换运行指示灯，并输出切换信号；当故障泵检修完毕，按复位消除故障指示，调整对应备用泵的序号“备用1#/2#/3#”，按复位，系统初始化按照正常设定运行；切换运行指示灯灭；

11)、当系统运行过程中，有备用泵存在，不管一台还是两台，蓝色备用指示灯一直亮，若没有备用泵，则蓝色指示灯灭；

12)、若在正常运行过程中，遇到危险或紧急情况时，按下“急停”按钮，按钮自锁并且指示灯亮，系统即进入急停状态，故障原因排除后，松开“急停”按钮，解除急停自锁，“急停”指示灯熄灭；

13)、变频柜内主电源断电后，恢复上电，15S左右系统重启动。

2.根据权利要求1所述的主机冷却海水泵变频控制系统，其特征在于：所述电机为变频电机。

3.根据权利要求1所述的主机冷却海水泵变频控制系统，其特征在于：所述滤波器为无源滤波器。

4.根据权利要求1所述的主机冷却海水泵变频控制系统，其特征在于：所述海水泵数量为三个。

5.根据权利要求4所述的主机冷却海水泵变频控制系统，其特征在于：所述低谐波变频柜 数量与海水泵数量对应。

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