CN111810343A - 一种船舶主机预热装置及其控制方法 - Google Patents

一种船舶主机预热装置及其控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种船舶主机预热装置及其控制方法，属于船舶设备技术领域，预热装置包括发电机组柴油机以及安装在发电机组柴油机上的循环水管、循环水泵和节温器，循环水泵与发电机组柴油机热交换器内循环出水口连通，节温器的开启出水口通过第一三通管连通主机水箱的内循环进水口，主机水箱的内循环出水口通过外部水泵和第二三通管连接到发电机组柴油机热交换器的内循环进水口，第一三通管的另一个出水口与第二三通管的另一个进水口通过水阀连通，仪表控制系统根据发电机组柴油机内循环水温和主机内循环水温控制水阀和外部水泵的状态，使用发电机组柴油机内循环水对主机内循环水加热，充分利用了发电机组柴油机的余热。

Description

一种船舶主机预热装置及其控制方法
技术领域
本发明属于船舶设备技术领域，具体涉及一种船舶主机预热装置。
背景技术
目前大型的船舶推进用主机在使用开机前都需进行内循环水的预热，现有技术中一般通过增加水加热器来对主机内循环水进行预热，这种方式增加了使用成本。还有一种方式为通过废气集热器回收发电机组柴油机的废气排出管的热量来对主机内循环水进行加热，该方式的加热效率较低。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种船舶主机预热装置及其控制方法，充分利用发电机组柴油机的余热，节约了成本，提高了工作效率。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：
一种船舶主机预热装置，包括发电机组柴油机以及安装在所述发电机组柴油机上的循环水管、循环水泵和节温器，所述循环水泵与发电机组柴油机热交换器内循环出水口连通，所述节温器的开启出水口通过第一三通管与主机水箱的内循环进水口连通，所述主机水箱的内循环出水口通过第二三通管与所述发电机组柴油机热交换器的内循环进水口连通，所述第二三通管与所述主机水箱之间的水管上设置有外部水泵，所述第一三通管的另一个出口通过回水管与所述第二三通管的另一个入口连通，所述回水管上设置有水阀；还包括仪表控制系统，所述仪表控制系统电连接有用于检测发电机组柴油机内循环水温的柴油机水温传感器和用于检测主机内循环水温的主机水温传感器，所述仪表控制系统与所述水阀和所述外部水泵电连接。
进一步的，所述节温器开启、所述水阀关闭、所述外部水泵开启的情况下，所述发电机组柴油机热交换器内部连通内循环进水口和内循环出水口，所述主机水箱内部连通内循环进水口和内循环出水口。
进一步的，所述发电机组柴油机的淡水加入口通过溢流管与所述主机水箱的淡水加入口连通。
进一步的，所述节温器关闭、所述水阀关闭、所述外部水泵开启的情况下，所述发电机组柴油机热交换器内部连通内循环进水口和淡水加入口，所述主机水箱内部连通内循环出水口和淡水加入口。
进一步的，所述节温器开启、所述水阀开启、所述外部水泵关闭的情况下，所述发电机组柴油机热交换器内部连通内循环进水口和内循环出水口，所述主机水箱内部连通内循环出水口和淡水加入口。
一种基于上述的船舶主机预热装置的控制方法，所述主机内循环水温低于预热设定值、所述发电机组柴油机内循环水温低于所述节温器开启值时，所述节温器关闭、水阀开启、外部水泵关闭；所述主机内循环水温低于预热设定值、所述发电机组柴油机内循环水温高于所述节温器开启值且高于所述主机内循环水温时，所述节温器开启，所述水阀关闭，所述主机水箱内部连通内循环进水口和内循环出水口，所述外部水泵开启，所述发电机组柴油机热交换器内部连通内循环进水口和内循环出水口；所述主机内循环水温高于预热设定值时，所述水阀开启、所述外部水泵关闭。
进一步的，所述主机内循环水温低于预热设定值、所述发电机组柴油机内循环水温低于所述节温器开启值、所述仪表控制系统判断所述发电机组柴油机内循环水温高于所述节温器开启值和所述主机内循环水温时，所述节温器关闭，所述水阀关闭，所述外部水泵开启，所述发电机组柴油机热交换器内部连通内循环进水口和淡水加入口，所述发电机组柴油机热交换器的淡水加入口和所述主机水箱的淡水加入口连通，所述主机水箱内部连通内循环出水口和淡水加入口。
进一步的，所述主机内循环水温低于预热设定值、所述发电机组柴油机内循环水温高于所述节温器开启值、所述仪表控制系统判断所述发电机组柴油机内循环水温低于所述节温器开启值和所述主机内循环水温时，所述节温器开启、所述水阀开启，所述外部水泵关闭，所述发电机组柴油机热交换器内部连通内循环进水口和内循环出水口，所述主机水箱内部连通内循环出水口和淡水加入口。
采用了上述技术方案后，本发明的有益效果是：
由于本发明的船舶主机预热装置包括发电机组柴油机以及安装在发电机组柴油机上的循环水管、循环水泵和节温器，循环水泵与发电机组柴油机热交换器内循环出水口连通，节温器的开启出水口通过第一三通管与主机水箱的内循环进水口连通，主机水箱的内循环出水口通过第二三通管与发电机组柴油机热交换器的内循环进水口连通，第二三通管与主机水箱之间的水管上设置有外部水泵，第一三通管的另一个出口通过回水管与第二三通管的另一个入口连通，回水管上设置有水阀；还包括仪表控制系统，仪表控制系统电连接有用于检测发电机组柴油机内循环水温的柴油机水温传感器和用于检测主机内循环水温的主机水温传感器，仪表控制系统与水阀和外部水泵电连接，仪表控制系统根据发电机组柴油机内循环水温和主机内循环水温控制水阀和外部水泵的状态，当节温器开启时使用发电机组柴油机内循环水对主机内循环水加热，并且当主机内循环水温度足够时，将发电机组柴油机内循环和主机内循环断开，充分利用了发电机组柴油机的余热。
本发明的基于上述的船舶主机预热装置的控制方法，主机内循环水温低于预热设定值、发电机组柴油机内循环水温低于节温器开启值时，节温器关闭、水阀开启、外部水泵关闭；主机内循环水温低于预热设定值、发电机组柴油机内循环水温高于节温器开启值且高于主机内循环水温时，节温器开启，水阀关闭，主机水箱内部连通内循环进水口和内循环出水口，外部水泵开启，发电机组柴油机热交换器内部连通内循环进水口和内循环出水口；主机内循环水温高于预热设定值时，水阀开启、外部水泵关闭，通过仪表控制系统的自动控制，实现发电机组柴油机内循环水对主机内循环水加热，在满足发电机组柴油机自身的情况下，充分利用柴油机余热，节省了用户使用成本。
综上所述，本发明的船舶主机预热装置及其控制方法解决了现有技术中船舶主机预热成本高、效率低的问题，本发明的船舶主机预热装置及其控制方法通过仪表控制系统的自动控制，实现发电机组柴油机内循环水对主机内循环水加热，在满足发电机组柴油机自身的情况下，充分利用柴油机余热，节省了用户使用成本，且当船舶停泊靠岸时，发电机组始终运行持续为主机加热，减少了预热主机的时间，提高了工作效率。
附图说明
图1是本发明船舶主机预热装置未开启时的示意图；
图2是本发明船舶主机预热装置开始预热时的示意图；
图3是本发明船舶主机预热装置预热完成的示意图；
图4是柴油机发电机组内循环水与冷水混合时节温器关闭、水阀关闭、外部水泵开启的示意图；
图5是柴油机发电机组内循环水与冷水混合时节温器开启、水阀开启、外部水泵关闭的示意图；
图中，1-发电机组柴油机热交换器，2-发电机组柴油机热交换器内循环出水口，3-发电机组柴油机热交换器内循环进水口，4-发电机组柴油机热交换器淡水加入口，5-循环水管，6-循环水泵，7-节温器，8-柴油机水温传感器，9-第一三通管，10-主机水箱，11-主机水箱内循环进水口，12-主机水箱内循环出水口，13-主机水箱淡水加入口，14-回水管，15-水阀，16-第二三通管，17-外部水泵，18-溢流管，19-主机水温传感器，20-仪表控制系统。
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。
本说明书中涉及到的方位均以附图所示为准，仅代表相对位置关系，不代表绝对位置关系。
实施例一：
如图1所示，一种船舶主机预热装置，包括发电机组柴油机(图中未示出)以及安装在发电机组柴油机上的循环水管5、循环水泵6和节温器7，循环水泵6与发电机组柴油机热交换器1内循环出水口2连通，发电机组柴油机启动后，发电机组柴油机内循环水温未达到节温器开启值时，循环水管5内的循环水在循环水泵的作用下作内循环，该循环为小内循环，该循环过程为现有技术，在此不做赘述。其中，节温器7的开启值一般为72℃。
如图1至图5共同所示，节温器7的开启出水口通过第一三通管9与主机水箱10的内循环进水口11连通，主机水箱10的内循环出水口12通过第二三通管16与发电机组柴油机热交换器1的内循环进水口3连通，第二三通管16与主机水箱10之间的水管上设置有外部水泵17。第一三通管9的另一个出口通过回水管14与第二三通管16的另一个入口连通，回水管14上设置有水阀15。船舶主机预热装置还包括仪表控制系统20，仪表控制系统20电连接有用于检测发电机组柴油机内循环水温的柴油机水温传感器8和用于检测主机内循环水温的主机水温传感器19，仪表控制系统20与水阀15和外部水泵17电连接。
如图2所示，仪表控制系统20检测到主机内循环水温低于预热设定值，且发电机组柴油机内循环水温高于节温器开启值，节温器7开启，同时发电机组柴油机内循环水温高于主机内循环水温时，水阀15关闭、外部水泵17，发电机组柴油机热交换器1内部连通内循环进水口3和内循环出水口2，主机水箱10内部连通内循环进水口11和内循环出水口12，发电机组柴油机内循环水由节温器7开启出水口流经第一三通管9、主机水箱10、外部水泵17、第二三通管16、发电机组柴油机热交换器1，再回到循环水管5，完成加热主机内循环水的循环。其中主机内循环水的预热设定值一般为50℃，即该温度达到后，主机内循环水预热完成，可正常启动。
如图3所示，主机内循环水温高于预热设定值，即主机内循环水预热完成时，水阀15开启、外部水泵17关闭，发电机组柴油机热交换器1内部连通内循环进水口3和内循环出水口2，主机水箱10内部连通内循环进水口11和内循环出水口12。发电机组柴油机内循环水由节温器7开启出水口流经第一三通管9、回水管14，回到发电机组柴油机热交换器1，完成发电机组柴油机循环水的内循环，该循环过程为大内循环。主机水箱10进入主机系统的内循环。且当主机水箱10内循环水进入主机系统的内循环后，当主机系统的内循环水温度达到85℃时，其循环系统中的节温器开启，可能会由主机水箱10的内循环进水口11吸入部分发电机组柴油机的内循环水，进入主机系统内循环系统循环后会由主机水箱10的淡水加入口13经溢流管18流回发电机组柴油机热交换器1。
如图4和图5共同所示，发电机组柴油机热交换器1的淡水加入口4通过溢流管18与主机水箱10的淡水加入口13连通，其中主机水箱10的淡水加入口13连接第三三通管(图中未示出)，该第三三通管的一个进水口连接溢流管18，另一个进水口用于向该装置中加注淡水。刚开始预热主机内循环水时，由于发电机组柴油机内循环水突然与冷水混合，这时节温器7可能会忽开忽关，由于柴油机水温传感器8和主机水温传感器19的安装位置以及精度问题，可能会出现下面两种情况：
(1)、发电机组柴油机内循环水温低于节温器开启值，节温器7关闭，仪表控制系统20判断发电机组柴油机内循环水温高于节温器开启值和主机内循环水温，水阀15关闭、外部水泵17开启，发电机组柴油机热交换器1内部连通内循环进水口3和淡水加入口4，主机水箱10内部连通内循环出水口12和淡水加入口13。此时，发电机组柴油机循环水进入小内循环，主机水箱10内的循环水经外部水泵17和第二三通管16进入发电机组柴油机热交换器1后经溢流管18回到主机水箱10，避免循环水因发电机组柴油机热交换器1高度较低而溢出。
(2)、发电机组柴油机内循环水温高于节温器开启值，节温器7开启，仪表控制系统20判断发电机组柴油机内循环水温低于节温器开启值和主机内循环水温，水阀15开启、外部水泵17关闭，发电机组柴油机热交换器1内部连通内循环进水口3和内循环出水口2，主机水箱10内部连通内循环出水口12和淡水加入口13，此时发电机组柴油机循环水进入大内循环。主机水箱10中的循环水不流动。
本发明的船舶主机预热装置通过在发电机组柴油机的节温器开启出水口通过第一三通管连通主机水箱的内循环进水口，主机水箱的内循环出水口通过外部水泵和第二三通管连接到发电机组柴油机热交换器的内循环进水口，第一三通管的另一个出水口与第二三通管的另一个进水口通过水阀连通，仪表控制系统根据发电机组柴油机内循环水温和主机内循环水温控制水阀和外部水泵的状态，使用发电机组柴油机内循环水对主机内循环水加热，充分利用了发电机组柴油机的余热。
实施例二：
如图1所示，一种基于上述的船舶主机预热装置的控制方法，主机内循环水温低于预热设定值、发电机组柴油机内循环水温低于节温器开启值时，节温器7关闭、水阀15开启、外部水泵17关闭，循环水管5内的循环水在循环水泵的作用下作内循环，该循环为小内循环。主机内循环水未开始预热。其中，主机内循环水温预热设定值为50℃,节温器开启值为72℃。
如图2所示，主机内循环水温低于预热设定值、发电机组柴油机内循环水温高于节温器开启值且高于主机内循环水温时，节温器7开启，水阀15关闭，主机水箱10内部连通内循环进水口11和内循环出水口12，外部水泵17开启，发电机组柴油机热交换器1内部连通内循环进水口3和内循环出水口2，发电机组柴油机内循环水由节温器7开启出水口流经第一三通管9、主机水箱10、外部水泵17、第二三通管16、发电机组柴油机热交换器1，再回到循环水管5，完成加热主机内循环水的循环。
如图3所示，主机内循环水温高于预热设定值时，水阀15开启、外部水泵17关闭，发电机组柴油机热交换器1内部连通内循环进水口3和内循环出水口2，主机水箱10内部连通内循环进水口11和内循环出水口12。发电机组柴油机内循环水由节温器7开启出水口流经第一三通管9、回水管14，回到发电机组柴油机热交换器1，完成发电机组柴油机循环水的内循环，该循环过程为大内循环。主机水箱10进入主机系统的内循环。
如图4所示，主机内循环水温低于预热设定值，发电机组柴油机内循环水温低于节温器开启值，节温器7关闭，仪表控制系统20判断发电机组柴油机内循环水温高于节温器开启值和主机内循环水温，水阀15关闭，外部水泵17开启，发电机组柴油机热交换器1内部连通内循环进水口3和淡水加入口4，发电机组柴油机热交换器1的淡水加入口4和主机水箱10的淡水加入口13连通，主机水箱10内部连通内循环出水口12和淡水加入口4。此时，发电机组柴油机循环水进入小内循环，主机水箱10内的循环水经外部水泵17和第二三通管16进入发电机组柴油机热交换器1后经溢流管18回到主机水箱10。
如图5所示，主机内循环水温低于预热设定值，发电机组柴油机内循环水温高于节温器开启值，节温器7开启，仪表控制系统20判断发电机组柴油机内循环水温低于节温器开启值和主机内循环水温，水,15开启，外部水泵17关闭，发电机组柴油机热交换器1内部连通内循环进水口3和内循环出水口2，主机水箱10内部连通内循环出水口12和淡水加入口13。此时发电机组柴油机循环水进入大内循环。主机水箱10中的循环水不流动。
本发明的基于上述的船舶主机预热装置的控制方法通过节温器的自动开关以及仪表控制系统对水阀和外部水泵的自动控制，实现发电机组柴油机内循环水对主机内循环水加热，在满足发电机组柴油机自身的情况下，充分利用柴油机余热，节省了用户使用成本。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应该理解，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例，这些仅仅是举例说明，本发明的保护范围是由所述权利要求书限定。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，在没有经过任何创造性的劳动下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种船舶主机预热装置，其特征在于，包括发电机组柴油机以及安装在所述发电机组柴油机上的循环水管、循环水泵和节温器，所述循环水泵与发电机组柴油机热交换器内循环出水口连通，所述节温器的开启出水口通过第一三通管与主机水箱的内循环进水口连通，所述主机水箱的内循环出水口通过第二三通管与所述发电机组柴油机热交换器的内循环进水口连通，所述第二三通管与所述主机水箱之间的水管上设置有外部水泵，所述第一三通管的另一个出口通过回水管与所述第二三通管的另一个入口连通，所述回水管上设置有水阀；
还包括仪表控制系统，所述仪表控制系统电连接有用于检测发电机组柴油机内循环水温的柴油机水温传感器和用于检测主机内循环水温的主机水温传感器，所述仪表控制系统与所述水阀和所述外部水泵电连接。
2.根据权利要求1所述的船舶主机预热装置，其特征在于，所述节温器开启、所述水阀关闭、所述外部水泵开启的情况下，所述发电机组柴油机热交换器内部连通内循环进水口和内循环出水口，所述主机水箱内部连通内循环进水口和内循环出水口。
3.根据权利要求1所述的船舶主机预热装置，其特征在于，所述发电机组柴油机的淡水加入口通过溢流管与所述主机水箱的淡水加入口连通。
4.根据权利要求3所述的船舶主机预热装置，其特征在于，所述节温器关闭、所述水阀关闭、所述外部水泵开启的情况下，所述发电机组柴油机热交换器内部连通内循环进水口和淡水加入口，所述主机水箱内部连通内循环出水口和淡水加入口。
5.根据权利要求3所述的船舶主机预热装置，其特征在于，所述节温器开启、所述水阀开启、所述外部水泵关闭的情况下，所述发电机组柴油机热交换器内部连通内循环进水口和内循环出水口，所述主机水箱内部连通内循环出水口和淡水加入口。
6.一种基于权利要求1所述的船舶主机预热装置的控制方法，其特征在于，所述主机内循环水温低于预热设定值、所述发电机组柴油机内循环水温低于所述节温器开启值时，所述节温器关闭、水阀开启、外部水泵关闭；
所述主机内循环水温低于预热设定值、所述发电机组柴油机内循环水温高于所述节温器开启值且高于所述主机内循环水温时，所述节温器开启，所述水阀关闭，所述主机水箱内部连通内循环进水口和内循环出水口，所述外部水泵开启，所述发电机组柴油机热交换器内部连通内循环进水口和内循环出水口；
所述主机内循环水温高于预热设定值时，所述水阀开启、所述外部水泵关闭。
7.根据权利要求6所述的基于权利要求1所述的船舶主机预热装置的控制方法，其特征在于，所述主机内循环水温低于预热设定值、所述发电机组柴油机内循环水温低于所述节温器开启值、所述仪表控制系统判断所述发电机组柴油机内循环水温高于所述节温器开启值和所述主机内循环水温时，所述节温器关闭，所述水阀关闭，所述外部水泵开启，所述发电机组柴油机热交换器内部连通内循环进水口和淡水加入口，所述发电机组柴油机热交换器的淡水加入口和所述主机水箱的淡水加入口连通，所述主机水箱内部连通内循环出水口和淡水加入口。
8.根据权利要求6所述的基于权利要求1所述的船舶主机预热装置的控制方法，其特征在于，所述主机内循环水温低于预热设定值、所述发电机组柴油机内循环水温高于所述节温器开启值、所述仪表控制系统判断所述发电机组柴油机内循环水温低于所述节温器开启值和所述主机内循环水温时，所述节温器开启、所述水阀开启，所述外部水泵关闭，所述发电机组柴油机热交换器内部连通内循环进水口和内循环出水口，所述主机水箱内部连通内循环出水口和淡水加入口。
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