CN114030582A - 一种集成式机舱海水冷却系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种集成式机舱海水冷却系统，包括依次连通的第一取水回路、第一供水回路和第一排水管路，以及依次连通的第二取水回路、第二供水回路和第二排水管路；两取水回路的入口分别与进水通海阀箱连通，两取水回路之间通过取水回路桥管连通；所述第一供水回路与第二供水回路之间通过供水回路桥管连通，第一供水回路和第二供水回路为空气冷却器和/或设备冷却器提供冷却水；第一供水回路、第二供水回路分别与对应的排水管路连通，排水管路的出口分别与排水海水阀箱相连。本发明的有益效果为：采取“双取水回路、双供水回路、应急供水回路”的三重保护冗余设计方法，提高了船舶机舱海水冷却系统的安全性、可靠性、冗余性。
Description
技术领域
本发明涉及船舶冷却技术，具体涉及一种集成式机舱海水冷却系统。
背景技术
随着全球船舶设计、制造业和运输业的快速发展，船舶一次出航时间可能长达数月，这就对船舶设备的安全性和可靠性提出了很高的要求，尤其是机舱内动力设备的安全性更是对船舶的安全运行有着重要的作用。在高温环境下，换热器、机械设备、电子元器件等的运行可靠性、安全性和寿命将会受到较大的影响，严重时可导致设备停机影响船舶的运行安全，因此，维持设备的运行温度和机舱内的环境温度在设计范围内具有重要的作用和价值。
目前，船舶机舱海水冷却系统主要分为机舱通风冷却海水系统和机舱设备冷却海水系统，这两个系统是相互独立的，大多采用“单取水回路、单供水回路”设计，系统设置单台海水滤器、单台电动冷却水泵和相应的用水设备。这一设计在正常工况下可实现设备和环境的冷却功能，但当发生海水滤器堵塞或者电动冷却水泵故障的情况下，机舱海水冷却系统将无法运行，影响滑油冷却器、柴油回油冷却器、空气冷却器等设备的运行安全，同时机舱的环境温度、湿度会不可控的快速升高影响电子设备的运行可靠性。
发明内容
本发明的目的在于，针对现有技术的不足，提供一种“双取水回路、双供水回路、应急供水回路”的三重保护设计、安全可靠的集成式机舱海水冷却系统。
本发明采用的技术方案为：一种集成式机舱海水冷却系统，包括依次连通的第一取水回路、第一供水回路和第一排水管路，以及依次连通的第二取水回路、第二供水回路和第二排水管路；所述第一取水回路与第二取水回路并列布置，两取水回路的入口分别与进水通海阀箱连通，两取水回路之间通过取水回路桥管连通；所述第一供水回路与第二供水回路之间通过供水回路桥管连通，第一供水回路和第二供水回路各设有若干并列的供水支路，供水支路分别与空气冷却器和/或设备冷却器相连，为空气冷却器和/或设备冷却器提供冷却水；与第一供水回路连通的各供水支路其出口端与第一排水管路的入口连通，与第二供水回路连通的各供水支路其出口端与第二排水管路的入口连通，两排水管路的出口分别与排水海水阀箱相连。
按上述方案，所述集成式机舱海水冷却系统还增设有应急补水回路，应急补水回路的一端与消防水系统相连，应急补水回路的另一端与第一供水回路或第二供水回路连通，应急补水回路位于各供水支路的上游。
按上述方案，所述应急补水回路上沿水流方向依次配置有减压阀和截止止回阀，减压阀和截止止回阀之间还设置有安全阀。
按上述方案，所述第一取水回路与第二取水回路配置相同，第一取水回路上配置有海水滤器，在海水滤器进口端的管路上沿水流方向依次配置有压力表和截止阀，在海水滤器出口端的管路上沿水流方向依次配置有截止阀和压力表。
按上述方案，所述取水回路桥管与第一取水回路的连接点位于该回路上海水滤器出口端压力表的下游；所述取水回路桥管与第二取水回路的连接点位于该回路上海水滤器出口端压力表的下游。
按上述方案，所述第一供水回路和第二供水回路配置相同，第一供水回路上配置有电动冷却水泵，电动冷却水泵进口端的管路上沿水流方向依次设有截止阀和橡胶补偿接管，电动冷却水泵出口端的管路上沿水流方向方向依次设有橡胶补偿接管和截止止回阀；各供水支路与第一供水回路的连接点位于该供水回路上截止止回阀的下游；各供水支路与第二供水回路的连接点位于该供水回路上截止止回阀的下游。
按上述方案，所述第一供水回路的出口端设有两条供水支路，其中一条供水支路与空气冷却器的冷源通道相连，空气冷却器的上下游对称设置有橡胶补偿接管和截止阀，该供水支路的出口汇入第一排水管路；另一供水支路并列布置三条旁支管路，三条旁支管路分别与船舶的设备冷却器相连，设备冷却器上游的旁支管路上设有截止阀，设备冷却器下游的旁支管路上设有截止阀和温度表，该供水支路的出口汇入第一排水管路。
按上述方案，所述第二供水回路的出口端设有两条供水管路，两条供水支路分别两个空气冷却器提供冷却水，空气冷却器的上下游对称设置有橡胶补偿接管和截止阀，该两条供水支路的出口分别与第二排水管路相连。
本发明的有益效果为：（1）、本发明将原船舶机舱内的通风海水冷却系统和设备海水冷却系统进行集成优化，采取“双取水回路、双供水回路、应急供水回路”的三重保护冗余设计方法，一方面提高了系统运行的安全性和可靠性，实现系统运行情况下海水滤器、电动冷却水泵的清洗和维修，满足系统、设备的日常维护需求，并提高了海水冷却系统不间断运行的能力；另一方面也实现了机舱通风装置、机舱内换热器以及机械设备冷源的集成优化，节约了机舱空间、重量资源。（2）、在应急工况下，海水冷却系统从消防水系统取水供空气冷却器和设备冷却器使用，给设备更换、维修留出充足时间，增加了系统不间断运行的能力。（3）、取水回路桥管和供水回路桥管的设置使海水冷却系统形成管网系统，大大增加了海水冷却系统的生命力。（4）、在系统集成设计时设备两端设置截止阀，以满足设备的维修更换需求；设置减压阀和安全阀用于水压保护，设置橡胶补偿接管用于海水冷却管路的减震降噪。
附图说明
图1为本发明一个具体实施例的结构示意图。
其中，1—进水通海阀箱，2—压力表，3—截止阀，4—海水滤器，5—电动冷却水泵，6—橡胶补偿接管，7—截止止回阀，8—安全阀，9—减压阀，10—空气冷却器，11—设备冷却器，12—排水海水阀箱，13—温度表，14—第一取水回路，15—第一供水回路，16—应急补水回路，17—取水回路桥管，18—供水回路桥管，19—第二取水回路，20—第二供水回路，21—第一排水管路；22—第二排水管路。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步地描述。
如图1所示的一种集成式机舱海水冷却系统，包括依次连通的第一取水回路14、第一供水回路15和第一排水管路21，以及依次连通的第二取水回路19、第二供水回路20和第二排水管路22；所述第一取水回路14与第二取水回路19并列布置，两取水回路的入口分别与进水通海阀箱1连通，两取水回路之间通过取水回路桥管17连通；所述第一供水回路15与第二供水回路20之间通过供水回路桥管18连通，第一供水回路15和第二供水回路20各设有若干并列的供水支路，供水支路分别与空气冷却器10和/或设备冷却器11相连，为空气冷却器10和/或设备冷却器11提供冷却水；与第一供水回路15连通的各供水支路其出口端与第一排水管路21的入口连通，与第二供水回路20连通的各供水支路其出口端与第二排水管路22的入口连通，两排水管路的出口分别与排水海水阀箱12相连。
优选地，所述集成式机舱海水冷却系统还增设有应急补水回路16，应急补水回路16的一端与消防水系统相连，应急补水回路16的另一端与第一供水回路15或第二供水回路20连通，应急补水回路16位于各供水支路的上游。本实施例中，所述应急补水回路16与第二供水回路20连通；应急补水回路16上沿水流方向依次配置有减压阀9和截止止回阀7，减压阀9和截止止回阀7之间还设置有安全阀8，用于保护冷却水系统用水设备的安全。应急补水回路16有效解决了船舶在浅滩区域海水滤器拥堵导致的冷却水量不足的难题。
优选地，所述第一取水回路14与第二取水回路19配置相同，第一取水回路14上配置有海水滤器4，在海水滤器4进口端的管路上沿水流方向依次配置有压力表2和截止阀3，在海水滤器4出口端的管路上沿水流方向依次配置有截止阀3和压力表2。本实施例中，所述取水回路桥管17与第一取水回路14的连接点位于该回路上海水滤器4出口端压力表2的下游；所述取水回路桥管17与第二取水回路19的连接点位于该回路上海水滤器4出口端压力表2的下游。
优选地，所述第一供水回路15和第二供水回路20配置相同，第一供水回路15上配置有电动冷却水泵5，电动冷却水泵5进口端的管路上沿水流方向依次设有截止阀3和橡胶补偿接管6，电动冷却水泵5出口端的管路上沿水流方向方向依次设有橡胶补偿接管6和截止止回阀7；各供水支路与第一供水回路15的连接点位于该供水回路上截止止回阀7的下游；各供水支路与第二供水回路20的连接点位于该供水回路上截止止回阀7的下游。
本实施例中，所述第一供水回路15的出口端设有两条供水支路，其中一条供水支路与空气冷却器10的冷源通道相连（空气冷却器10的上下游对称设置有橡胶补偿接管6和截止阀3，如图1所示），为空气冷却器10提供冷却水，该供水支路的出口汇入第一排水管路21；另一供水支路并列布置三条旁支管路，三条旁支管路分别与船舶的设备冷却器11相连（设备冷却器11上游的旁支管路上设有截止阀3，设备冷却器11下游的旁支管路上设有截止阀3和温度表13），为设备冷却器11提供冷却水，该供水支路的出口汇入第一排水管路21。所述第二供水回路20的出口端设有两条供水管路，两条供水支路分别两个空气冷却器10提供冷却水（空气冷却器10的上下游对称设置有橡胶补偿接管6和截止阀3，如图1所示），该两条供水支路的出口分别与第二排水管路22相连。
本发明的工作原理如下：
1、在正常工况下，打开两取水回路上任一海水滤器4的上下游截止阀3，以及两供水回路中任一电动冷却水泵5上游的截止阀3和下游的截止止回阀7，打开各空气冷却器10和各设备冷却器11上下游的截止阀3，此时海水冷却系统从进水通海阀箱1取水，经过海水滤器4和电动冷却水泵5供给各空气冷却器10和各设备冷却器11使用，并通过排水海水阀箱12排入大海，形成一个循环。
2、在应急工况下，打开应急补水回路16上的截止止回阀7，海水冷却系统临时从消防水系统取水供空气冷却器10和设备冷却器11使用。
本发明中，两取水回路中的两台海水滤器4一用一备，当其中一个海水滤器4需要更换或清洗时首先打开另一台海水滤器4上下游的截止阀3，再关闭需要清洗的海水滤器4上下游的截止阀3，将海水滤器4进行清洗或者更换。双供水回路中的两台电动冷却水泵5（一用一备），通过供水回路桥管18连接两个主供水回路，实现单台电动冷却水泵5均可为空气冷却器10和设备冷却器11提供海水的需求，设备冷却器11下游的温度表13可以实时观察海水温度。在电动冷却水泵5、空气冷却器10的上下游均设置橡胶补偿接管6，用于补偿由于温度差而产生的管路变形。
本发明采用了“双取水回路、双供水回路、应急供水回路”的冗余设计方式，具体如下：
1、设置双取水回路，2台海水滤器4（一用一备），每台海水滤器4均满足系统100%的海水需求量，同时在海水滤器4两侧安装截止阀3和本地压力表2，系统正常运行时只有1台海水滤器4正常工作，另1台海水滤器4两侧的截止阀3处于关闭状态，本地压力表2可以看出海水滤器4两侧的压力差，用于判断海水滤器4是否堵塞或者损害，当滤器需要清洗时可将另1台海水滤器4开启使用，清洗堵塞的海水滤器4，实现系统连续工作情况下海水滤器4的清洗或者更换，同时双取水回路之间由取水回路桥管17连接，任意取水回路均可向电动冷却水泵5供水，此为机舱海水冷却系统的第一重冗余保护设计。
2、设置双供水回路，2台电动冷却水泵5（一用一备），在电动冷却水泵5出口处安装截止止回阀7，以防止海水倒灌；每台电动冷却水泵5均能满足海水冷却系统设备100%的海水需求量，双供水回路设计2个主供水回路和2个排水海水阀箱，两供水回路之间由供水回路桥管18连接，在正常使用工况下只启用单台电动冷却水泵5为空气冷却器10和设备冷却器11提供海水，任意一台电动冷却水泵5均可从双取水回路中的任意一个回路取水；当供水管路流量不足或电动冷却水泵5故障时，另1台电动冷却水泵5立即启动以保证海水冷却系统的持续稳定运行，此为机舱海水冷却系统的第二重冗余保护设计。
3、设置应急补水回路16，应急补水回路16连接船舶上的消防水系统，由于消防水系统的海水压力比机舱海水冷却系统的海水压力大，为保护空气冷却器10和设备冷却器11的安全运行，在应急补水回路16上设置减压阀9、安全阀8和截止止回阀7，减压阀9用于减小消防系统的海水压力，当应急补水系统压力超过设定值时安全阀8起跳。正常运行工况下应急补水回路16上的截止止回阀7是关闭的，当遇到极端恶劣的情况，海水冷却系统的2台海水滤器4或2台电动冷却水泵5均不可用时，打开截止止回阀7可临时从消防水系统取水供空气冷却器10和设备冷却器11等使用，给海水滤器4或电动冷却水泵5的维修更换留出充足的时间，此为机舱海水冷却系统的第三重冗余保护设计。
以上所述为本发明的较佳实施例而已，但本发明不应该局限于该实施例和附图所公开的内容。所以凡是不脱离本发明所公开的精神下完成的等效或修改，都落入本发明保护的范围。
Claims (8)
1.一种集成式机舱海水冷却系统，其特征在于，包括依次连通的第一取水回路、第一供水回路和第一排水管路，以及依次连通的第二取水回路、第二供水回路和第二排水管路；所述第一取水回路与第二取水回路并列布置，两取水回路的入口分别与进水通海阀箱连通，两取水回路之间通过取水回路桥管连通；所述第一供水回路与第二供水回路之间通过供水回路桥管连通，第一供水回路和第二供水回路各设有若干并列的供水支路，供水支路分别与空气冷却器和/或设备冷却器相连，为空气冷却器和/或设备冷却器提供冷却水；与第一供水回路连通的各供水支路其出口端与第一排水管路的入口连通，与第二供水回路连通的各供水支路其出口端与第二排水管路的入口连通，两排水管路的出口分别与排水海水阀箱相连。
2.如权利要求1所述的集成式机舱海水冷却系统，其特征在于，所述集成式机舱海水冷却系统还增设有应急补水回路，应急补水回路的一端与消防水系统相连，应急补水回路的另一端与第一供水回路或第二供水回路连通，应急补水回路位于各供水支路的上游。
3.如权利要求2所述的集成式机舱海水冷却系统，其特征在于，所述应急补水回路上沿水流方向依次配置有减压阀和截止止回阀，减压阀和截止止回阀之间还设置有安全阀。
4.如权利要求1所述的集成式机舱海水冷却系统，其特征在于，所述第一取水回路与第二取水回路配置相同，第一取水回路上配置有海水滤器，在海水滤器进口端的管路上沿水流方向依次配置有压力表和截止阀，在海水滤器出口端的管路上沿水流方向依次配置有截止阀和压力表。
5.如权利要求4所述的集成式机舱海水冷却系统，其特征在于，所述取水回路桥管与第一取水回路的连接点位于该回路上海水滤器出口端压力表的下游；所述取水回路桥管与第二取水回路的连接点位于该回路上海水滤器出口端压力表的下游。
6.如权利要求1所述的集成式机舱海水冷却系统，其特征在于，所述第一供水回路和第二供水回路配置相同，第一供水回路上配置有电动冷却水泵，电动冷却水泵进口端的管路上沿水流方向依次设有截止阀和橡胶补偿接管，电动冷却水泵出口端的管路上沿水流方向方向依次设有橡胶补偿接管和截止止回阀；各供水支路与第一供水回路的连接点位于该供水回路上截止止回阀的下游；各供水支路与第二供水回路的连接点位于该供水回路上截止止回阀的下游。
7.如权利要求1所述的集成式机舱海水冷却系统，其特征在于，所述第一供水回路的出口端设有两条供水支路，其中一条供水支路与空气冷却器的冷源通道相连，空气冷却器的上下游对称设置有橡胶补偿接管和截止阀，该供水支路的出口汇入第一排水管路；另一供水支路并列布置三条旁支管路，三条旁支管路分别与船舶的设备冷却器相连，设备冷却器上游的旁支管路上设有截止阀，设备冷却器下游的旁支管路上设有截止阀和温度表，该供水支路的出口汇入第一排水管路。
8.如权利要求1所述的集成式机舱海水冷却系统，其特征在于，所述第二供水回路的出口端设有两条供水管路，两条供水支路分别两个空气冷却器提供冷却水，空气冷却器的上下游对称设置有橡胶补偿接管和截止阀，该两条供水支路的出口分别与第二排水管路相连。
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