CN114735183B - 一种船舶淡水循环热量回收系统及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种船舶淡水循环热量回收系统及其控制方法，包括控制模块、柴油发电机加热模块、柴油加热器模块、空调器、油舱加热模块以及多组管路和多组设于所述管路上的阀门；所述柴油发电机加热模块包括柴油发电机热量交换模块和排烟废气热量交换模块；淡水经管路流入至柴油发电机加热模块中的柴油发电机热量交换模块和/或排烟废气热量交换模块进行加热，加热后的淡水经管道对空调器和油舱加热模块进行加热，淡水经管道回流至柴油发电机加热模块和/或柴油加热器模块进行加热，实现循环。本发明热量回收系统能够充分利用柴油发电机的缸套水温和排烟管废气的热量，将热量用在空调器、油舱以及露天甲板的升温上，升温需求和降温需求相得益彰。

Description

一种船舶淡水循环热量回收系统及其控制方法
技术领域
本发明涉及船舶热量回收领域，具体涉及一种船舶淡水循环热量回收系统及其控制方法。
背景技术
在一般船舶上，大功率的柴油发电机运行时的缸套水温度高达90℃以上，一般需要淡水对其进行冷却，再利用海水来冷却淡水，最终海水排入大海。缸套水的热量被多级换热冷却后消融于大海。
同时，柴油发电机工作时排烟管废气的温度高达300-500℃，现有技术中一般是直接将排烟管废气排往大气。这导致缸套水和排烟管废气蕴含的富余热量没有得到有效的利用。而另一方面船舶在寒冷的区域，特别是极地航行时，环境温度为-50℃至10℃，一年中绝大部分时间温度为零下，一方面船上的空调器需要制热，现有技术中一般使用电能进行加热，需要耗费较大的电能；另船舶的油舱也需要加热，以免温度过低导致柴油的粘度降低，使得柴油发电机无法使用燃油，现有技术中一般使用单独的锅炉提供蒸汽进行加热；同时位于油舱顶部的露天甲板通道也需要被加热，以融化通道上的冰雪，方便船员行走、作业或逃生使用；目前一般是在露天甲板上预埋电伴热带并做成升高式通道，同样需要耗费大量的电能来加热，并且升高式通道也需要额外敷设成本，且露天甲板上预埋电伴热带，对材料的要求较高，且不方便检修。因此，现有技术中的以上冷却系统和加热系统都是独立的，特别是在极地航行时，大负荷的工作造成了资源的浪费，没有对能量进行有效的利用。
发明内容
本发明旨在克服上述现有技术的至少一种缺陷，提供一种船舶淡水循环热量回收系统，能够实现寒冷气温下，能量的回收循环利用，节约能量的同时，降低船舶的维护成本。
本发明的另一目的在于，提供一种船舶淡水循环热量回收系统的控制方法，利用控制模块，对管路中淡水的流量、温度、以及流向进行整体的控制，操作方便，能够实现整个热量回收系统的智能调控。
为了解决上述问题，本发明提供一种船舶淡水循环热量回收系统，包括控制模块、柴油发电机加热模块、柴油加热器模块、空调器、油舱加热模块以及多组管路和多组设于所述管路上的阀门；所述柴油发电机加热模块包括柴油发电机热量交换模块和排烟废气热量交换模块；所述油舱加热模块包括油舱以及露天甲板组件；所述控制模块用于控制阀门的开关；淡水经管路流入至柴油发电机加热模块中的柴油发电机热量交换模块和/或排烟废气热量交换模块进行加热，当检测到水温达到阈值温度时，淡水经管道对空调器和油舱加热模块进行加热；当检测到水温达不到阈值时，淡水经管道进入柴油加热器进行二次加热，二次加热后的淡水经管道对空调器和油舱加热模块进行加热，散热后的淡水，经管道回流至柴油发电机加热模块和/或柴油加热器模块进行加热，实现循环。
所述控制模块主要是控制盘，能够与本发明热量回收系统的温度传感器、流量调节阀、柴油加热器、淡水循环泵、三通阀、单向阀等部件远程控制连接，可以实现手动或自动控制。所述柴油发电机加热模块主要利用缸套水温度的热量和排烟管废气的热量，根据需求温度，实现一次和二次加热，已达到不同的温度需求。
所述柴油加热器主要起到替补加热或者补偿加热的作用；在柴油发电机不启动或者经柴油发电机加热模块后温度达不到要求时，即可启动柴油加热器对淡水进行加热。所有的连接管道之间设置多个流量调节阀，用于调节淡水的流量。
进一步的，所述柴油发电机热量交换模块包括柴油发电机以及设于所述柴油发电机上的缸套水换热器；所述排烟废气热量交换模块包括排烟废气管道以及套设于所述排烟废气管道外侧的排烟废气换热器；所述缸套水换热器上设有第一进水管和第一出水管；所述排烟废气换热器的下端设有第二进水管和第二出水管；所述第一出水管、第二进水管和第二出水管交汇处设有第一三通温控阀；淡水经过所述缸套水换热器加热后，由第一出水管流入至第一三通温控阀；当第一三通温控阀检测到水温高于预设水温时，所述第一三通温控阀控制阀门，淡水经管道进入柴油加热器模块；当第一三通温控阀检测到水温低于预设水温时，所述第一三通温控阀控制阀门，淡水经管道进入排烟废气换热器进行再次加热，加热后的淡水经管道进入柴油加热器模块。
柴油发电机一般启动300～500s后，所述缸套水换热器吸收柴油发电机产生的热量，使得水温可以加热到90℃以上，所述第一三通温控阀可对第一次加热后的水温进行测温，如温度达到设定的阈值温度，如92℃；则可以直接进入柴油加热器模块或直接对空调器和油舱加热模块，进行热量回收。如果达不到阈值温度，则利用柴油发电机的排烟废气进行二次加热。因此，本发明的热量回收系统可根据需求，对热量进行双重吸收，进一步对资源进行了充分的利用。
进一步的，所述柴油加热器模块包括柴油加热器、第二三通温控阀门以及第三三通温控阀门，所述柴油加热器上设有第三进水管和第三出水管，所述第二三通温控阀门和第三三通温控阀门设于所述第三进水管上；所述第三三通温控阀门的进水端连接所述油舱加热模块的出水端；所述第三三通温控阀门的出水端分别连接所述缸套水换热器和第二三通温控阀门的进水端；所述第二三通温控阀门的出水端分别连接所述柴油加热器和空调器的进水端。
具体的，当第三三通温控阀门检测到水温低于阈值温度88℃时，第三三通温控阀门连通空调器的阀门关闭；第三三通温控阀门连通缸套水换热器的阀门开启，淡水经由缸套水换热器进行升温；当所述第一三通温控阀检测加热后的水温未达到92℃时，所述第一三通温控阀控制开启通往排烟废弃换热器的阀门，淡水进入排烟废弃换热器管道进行二次加热，淡水继续进入第二三通温控阀门，同时第二三通温控阀门检测水温是否达到88℃，如未达到，则开启通向柴油加热器的阀门进行三次加热，待加热后，开启进入空调器的阀门；如达到了，则不用开启通向柴油加热器的阀门，直接开启进入空调器的阀门，对空调器进行加热。
当空调器加热完毕后，淡水温度从高于88℃变65℃左右，控制盘根据油舱和露天甲板上设置的温度传感器反馈的温度，判断是否需要对油舱和露天甲板进行加热；如需要对油舱进行加热，则开启空调器与油舱之间的阀门，淡水经油舱后，淡水温度从65℃变45℃左右，再对露天甲板组件进行加热，淡水温度从45℃变8℃左右；如不需要对油舱进行加热，但需要对甲板进行加热，则关闭通往油舱的阀门，开启通往露天甲板的阀门；如露天甲板和油舱均不需要加热，则淡水直接回流至第三三通温控阀门实现循环。
进一步的，所述油舱内铺设有盘管以及多个与所述控制模块通信连接的温度传感器，所述盘管的进水端与所述空调器的出水端连通，所述盘管的出水端连接所述露天甲板组件的进水端；所述露天甲板组件的出水端连接所述第三三通温控阀门的进水端；淡水加热所述空调器后，继续经盘管对所述油舱进行加热；最后再对所述露天甲板组件进行加热，再流至所述第三三通温控阀门，实现内部循环；或者淡水加热所述空调器后，直接对所述露天甲板组件进行加热；抑或淡水加热所述空调器后直接流至所述第三三通温控阀门，实现内部循环。
所述盘管呈现Z字型循环，增加了盘管与油舱中柴油的接触面积，加快了对柴油的升温。一般柴油闪点温度大于等于55℃，一般在60℃左右。因此，对油舱的加热需要严格控制温度；本发明在油舱的底部设有第一温度传感器，当第一温度传感器检测到温度已到45℃，则流量调节控制阀关闭，淡水不通过盘管，而是通过管路直接给露天甲板组件加热。本发明在露天甲板组件上设有第二温度传感器，当第二温度传感器检测到露天甲板组件表面温度高于5℃，则判定无需加热，阀门，淡水进入连通第三三通温控阀门的管道进行循环。或者，当油舱里顶部的第三温度传感器检测到油气温度达到55℃时，可以释放报警信号给控制盘，进而关闭相关阀门，淡水进入连通第三三通温控阀门的管道进行循环，以保证油舱顶油气温度低于闪点。
进一步的，所述柴油加热器与所述空调器之间还依次设有蒸汽收集箱、膨胀水柜以及淡水循环泵；所述膨胀水柜设于闭式循环管路上部，用于定压、补水并缓冲管路里面的压力波动；所述蒸汽收集箱用于收集循环管路中的蒸汽；所述淡水循环泵用于增加水压，维持内循环正常运行。
所述膨胀水柜安装在闭式循环管路最高处，作用为定压、补水并缓冲管路里面的压力波动。所述蒸汽收集箱作用为收集循环管路中的蒸汽，并经管路连接释放至膨胀水柜，避免蒸汽在管路中产生压力波动。
进一步的，所述露天甲板组件由下至上依次包括反顶水槽、露天甲板以及露天甲板通道；所述露天甲板通道的进水端包括第一进水管路和第二进水管路；所述第一进水管路连接空调器的出水端；所述第二进水管路连接所述盘管的出水端；所述露天甲板通道的出水端连接第三三通温控阀门的进水端。
本发明的反顶水槽直接安装于油舱顶部露天甲板的反面，路径和宽度与露天甲板通道一致，淡水经反顶水槽流过，淡水热量沿着露天甲板传导，由于船上都是钢板，具有良好热传导性能，以此快速将露天甲板通道上的冰雪融化。所述露天甲板通道只需要在露天甲板上用油漆喷涂出通道图案颜色即可，厚度仅为油漆厚度，大约70～300μm。避免了一般方案在露天甲板上预埋电伴热带并做成升高式通道，需要耗费大量的电能来加热，并且升高式通道也需要额外敷设成本。各个管道之间可以设置一个或多个流量调节阀，用于控制所在管路的流量。油舱加热模块数量可以设置多个，优选为1到4个，在本发明的淡水闭式循环系统中并联连接。
本发明的另一目的在于提供一种船舶淡水循环热量回收系统的控制方法，已达到对整个循环热量回收系统的智能控制，提高热量利用的效率，同时也能最大程度上保证循环热量回收系统的稳定运行。
一种船舶淡水循环热量回收系统的控制方法，所述控制方法包括以下步骤：S1：当温控三通阀检测到水温低于第一阈值时，且柴油发电机启动时，淡水进入柴油发电机加热模块进行加热，加热后的淡水分别对空调器、油舱以及露天甲板组件进行加热；S2：当温控三通阀检测到水温低于第一阈值时，且柴油发电机停机时，淡水进入柴油加热器进行加热，加热后的淡水分别对空调器、油舱以及露天甲板组件进行加热；S3：当温控三通阀检测到水温高于第一阈值，且柴油发电机启动时，柴油发电机加热模块的阀门关闭，淡水进入柴油加热器加热或直接对空调器、油舱以及露天甲板组件进行加热。
进一步的，所述控制方法包括以下步骤：
所述步骤S1中，加热后的淡水对空调器、油舱以及露天甲板组件进行加热的控制方法为：a1：当水温大于第一阈值时，柴油加热器进水端的阀门关闭，空调器进水端的阀门开启；当水温小于第一阈值时，空调器进水端的阀门先关闭，柴油加热器进水端的阀门开启，淡水进入柴油加热器进行二次升温后，空调器进水端的阀门再开启，淡水对空调器进行加热； a2：当油舱温度不高于第二阈值，且露天甲板温度低于第三阈值时，所述盘管的进水端阀门开启，淡水经过盘管后，再流经露天甲板进行加热；a3：当油舱温度高于第二阈值，且露天甲板温度低于第三阈值时，所述盘管的进水端的阀门关闭，所述露天甲板进水端的阀门开启；当油舱温度高于第二阈值，且露天甲板温度高于第三阈值时，所述盘管和露天甲板进水端阀门均关闭；a4：循环所述步骤a1～a3。
所述步骤S2中，淡水加热和对空调器、油舱以及露天甲板组件进行加热的控制方法为：b1：柴油发电机加热模块的阀门关闭，先启动柴油加热器进水端的阀门，再打开空调器进水端的阀门；b2：当油舱温度不高于第二阈值，且露天甲板温度低于第三阈值时，所述盘管的进水端阀门开启，淡水经过盘管后，再流经露天甲板进行加热；b3：当油舱温度高于第二阈值，且露天甲板温度低于第三阈值时，所述盘管的进水端的阀门关闭，所述露天甲板进水端的阀门开启；当油舱温度高于第二阈值，且露天甲板温度高于第三阈值时，所述盘管和露天甲板进水端的阀门均关闭；b4：循环所述步骤b1～b3；
所述步骤S3中，淡水进入柴油加热器加热或直接对空调器、油舱以及露天甲板组件进行加热的控制方法为：c1：当温控三通阀检测到水温高于第一阈值，且柴油发电机启动时，柴油发电机加热模块的阀门关闭；c2：如柴油加热器进水端的阀门检测到水温高于第一阈值时，所述柴油加热器进水端的阀门关闭，并开启温控三通阀与空调器进水端之间的阀门；如柴油加热器进水端的阀门检测到水温低于第一阈值时，所述柴油加热器进水端的阀门开启，所述柴油加热器与空调器相连通的进水端阀门同步开启；c3：当油舱温度不高于第二阈值，且露天甲板温度低于第三阈值时，所述盘管的进水端阀门开启，淡水经过盘管后，再流经露天甲板进行加热；c4：当油舱温度高于第二阈值，且露天甲板温度低于第三阈值时，所述盘管的进水端的阀门关闭，所述露天甲板进水端的阀门开启；当油舱温度高于第二阈值，且露天甲板温度高于第三阈值时，所述盘管和露天甲板进水端的阀门均关闭；c5：循环所述步骤 c1～c4。
优选的，所述步骤S1中，启动柴油发电机的时间为300-500秒；所述柴油发电机加热模块启动淡水加热功能的控制方法包括以下步骤：T1：当温控三通阀检测到水温低于第一阈值时，缸套水换热器进水端阀门开启；T2：当缸套水换热器出水端的阀门检测到水温高于第四阈值时，淡水从缸套水换热器出水端流出，柴油发电机加热模块加热完毕；当缸套水换热器出水端的阀门检测到水温低于第四阈值时，所述排烟废气换热器进水端的阀门开启，以继续对淡水进行加热，淡水从所述排烟废气换热器的出水端流出，柴油发电机加热模块加热完毕。
优选的，所述第一阈值为86～90℃；所述第二阈值为40～45℃；所述第三阈值为3～8℃；所述第四阈值为90～94℃。
更为优选的，所述第一阈值为88℃；所述第二阈值为45℃；所述第三阈值为5℃；所述第四阈值为92℃。
本发明针对柴油发电机是否启动进行情况分类，以第三三通温控阀门为循环起点，根据检测到的水温，开合不同的管道，保证热量充分利用的同时，也避免热量的浪费。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明热量回收系统能够充分利用柴油发电机的缸套水温和排烟管废气的热量，将热量用在空调器、油舱以及露天甲板的升温上，升温需求和降温需求相得益彰，使得热量得以循环利用，实现节能减排的功能，且整个热量回收系统上设有多个温度传感器、流量调节阀、柴油加热器、淡水循环泵、三通阀、单向阀等部件远程控制连接，可以实现整个回收系统的手动或自动控制。
本发明根据实际应用场景设置了不同的阈值温度，如一次升温、二次升温甚至三次升温的需求，以满足不用的应用场景；且油舱设置阈值温度，确保油舱温度得以低于柴油闪点，提高油舱的稳定性；而露天甲板设置阈值温度，可以避免不必要的能源浪费。
附图说明
图1为本发明船舶淡水循环热量回收系统管路结构整体示意图。
图2为本发明船舶淡水循环热量回收系统柴油发电机加热模块结构示意图。
图3为本发明船舶淡水循环热量回收系统油舱加热模块结构示意图。
图4为本发明船舶淡水循环热量回收系统柴油加热器模块结构示意图。
图5为本发明船舶淡水循环热量回收系统露天甲板组件结构示意图。
图6为本发明船舶淡水循环热量回收系统又一管路结构整体示意图。
图7为本发明船舶淡水循环热量回收系统三通阀门工作原理示意图。
具体实施方式
实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。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。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。
实施例1
本发明提供一种船舶淡水循环热量回收系统，如图1所示，包括控制模块1、柴油发电机加热模块2、柴油加热器模块3、空调器4、油舱加热模块5以及多组管路10和多组设于所述管路10上的阀门20；结合图2所示，所述柴油发电机加热模块2包括柴油发电机热量交换模块21和排烟废气热量交换模块22；结合图3所示，所述油舱加热模块5包括油舱 51以及露天甲板组件52；所述控制模块1用于控制阀门20的开关；淡水经管路10流入至柴油发电机加热模块2中的柴油发电机热量交换模块21和/或排烟废气热量交换模块22进行加热，当检测到水温达到阈值温度时，淡水经管道对空调器4和油舱加热模块5进行加热；当检测到水温达不到阈值时，淡水经管道进入柴油加热器31进行二次加热，二次加热后的淡水经管道对空调器4和油舱加热模块5进行加热，散热后的淡水，经管道回流至柴油发电机加热模块2和/或柴油加热器模块3进行加热，实现循环。
所述柴油加热器模块3、空调器4、油舱加热模块5可以为一个或者多个，虽然本实施例仅展示了一组，但是并联设置的多个空调器4、多个油舱加热模块5或者多个柴油加热器模块3均在本发明的保护范围之内。
所述控制模块1主要是控制盘，能够与本发明热量回收系统的温度传感器300、流量调节阀、柴油加热器31、淡水循环泵9、三通阀、单向阀等部件远程控制连接，可以实现手动或自动控制。所述柴油发电机加热模块2主要利用缸套水温度的热量和排烟管废气的热量，根据需求温度，实现一次和二次加热，已达到不同的温度需求。
结合图2所示，所述柴油发电机热量交换模块21包括柴油发电机211以及设于所述柴油发电机211上的缸套水换热器212；所述排烟废气热量交换模块22包括排烟废气管道221 以及套设于所述排烟废气管道221外侧的排烟废气换热器222；所述缸套水换热器212上设有第一进水管100和第一出水管101；所述排烟废气换热器222的下端设有第二进水管102 和第二出水管103；所述第一出水管101、第二进水管102和第二出水管103交汇处设有第一三通温控阀200；结合图1和图2所示，淡水经过所述缸套水换热器212加热后，由第一出水管101流入至第一三通温控阀200；当第一三通温控阀200检测到水温高于预设水温时，所述第一三通温控阀200开通第一出水管101，关闭第二进水管102，淡水经第一出水管101 进入柴油加热器模块3；当第一三通温控阀200检测到水温低于预设水温时，所述第一三通温控阀200开启第一出水管101和第二进水管102，淡水经管道进入排烟废气换热器222进行再次加热，加热后的淡水经第二出水管103进入柴油加热器模块3。
结合图1和图4所示，所述柴油加热器模块3包括柴油加热器31、第二三通温控阀门32以及第三三通温控阀门33，所述柴油加热器31上设有第三进水管104和第三出水管105，所述第二三通温控阀门32和第三三通温控阀门33设于所述第三进水管104上；所述第三三通温控阀门33的进水端连接所述油舱加热模块5的出水端；所述第三三通温控阀门33的出水端分别连接所述缸套水换热器212和第二三通温控阀门32的进水端；所述第二三通温控阀门32的出水端分别连接所述柴油加热器31和空调器4的进水端。
如图3所示，所述油舱51内铺设有盘管6以及多个与所述控制模块1通信连接的温度传感器300，所述盘管6的进水端与所述空调器4的出水端连通，所述盘管6的出水端连接所述露天甲板组件52的进水端；所述露天甲板组件52的出水端连接所述第三三通温控阀门33的进水端；淡水加热所述空调器4后，继续经盘管6对所述油舱51进行加热；最后再对所述露天甲板组件52进行加热，再流至所述第三三通温控阀门33，实现内部循环；或者淡水加热所述空调器4后，直接对所述露天甲板组件52进行加热；抑或淡水加热所述空调器4后直接流至所述第三三通温控阀门33，实现内部循环。
如图4所示，所述柴油加热器31与所述空调器4之间还依次设有蒸汽收集箱7、膨胀水柜8以及淡水循环泵9；所述膨胀水柜8设于闭式循环管路上部，用于定压、补水并缓冲管路里面的压力波动；所述蒸汽收集箱7用于收集循环管路10中的蒸汽；所述淡水循环泵9 用于增加水压，维持内循环正常运行。
结合图3和图5所示，所述露天甲板组件52由下至上依次包括反顶水槽521、露天甲板522以及露天甲板通道523；所述露天甲板通道523的进水端包括第一进水管路400和第二进水管路401；所述第一进水管路400连接空调器4的出水端；所述第二进水管路401连接所述盘管6的出水端；所述露天甲板通道523的出水端连接第三三通温控阀门33的进水端。
油舱加热模块5数量可以设置多个，优选为1～4个，在本发明的淡水闭式循环系统中并联连接。空调器4的数量同样可以设置一个或者多个，优选的1～6台空调器4并联。
淡水循环过程中与空调器4、油舱51、露天甲板通道523进行热交换后温度降低，然后经缸套水换热器212和排烟废气换热器222加热后温度升高，基于以下传热学基本原理和热平衡公式：
Q＝W1C1(T1-T2)＝W2C2(t2-t1)
Q------交换的热值；
W------介质质量流量；
C------介质比热容；
T------热介质进出口温度；
t------冷介质进出口温度；
另,换热过程中热值与换热面积关系按如下公式：
S＝Q/KΔT
Q------交换的热值；
K------传热系数；
S------换热面积；
ΔT---温升；
基于以上两个公式，再结合柴油发电机211具体设备参数和台数以及环境温度影响等，根据传热学和流体力学计算出泵参数、管路10尺寸、阀门选型、管路10压降等。
实施例2
一种船舶淡水循环热量回收系统的控制方法，所述控制方法针对不同的情况控制开通不同的循环路线，以实现最为高效的热量回收循环；结合图1～图6所示，具体包括以下步骤： S1：当第三三通温控阀门33检测到水温低于88℃时，且柴油发电机211启动时，启动柴油发电机211的时间为300-500秒；淡水进入柴油发电机加热模块2进行加热；具体所述柴油发电机加热模块2加热步骤为：T1：第三三通温控阀门33检测到水温低于88℃时，缸套水换热器212进水端阀门开启，管道501开通；T2：当缸套水换热器212出水端的第一三通温控阀门200检测到水温高于92℃时，淡水从缸套水换热器212出水端流出，加热后的淡水进入所述柴油加热器模块3，即柴油发电机加热模块2加热完毕；当缸套水换热器212出水端的第一三通温控阀门200检测到水温低于92℃时，所述排烟废气换热器222进水端的单向阀门开启，即开通管道502，以继续对淡水进行加热，淡水从所述排烟废气换热器222的出水端流出，加热后的淡水进入所述柴油加热器模块3，柴油发电机加热模块2加热完毕。
加热后的淡水对空调器4、油舱51以及露天甲板组件52进行加热的控制方法为：
a1：当第二三通温控阀门32检测到水温大于88℃时，柴油加热器31进水端的单向阀门关闭，即管道503关闭，第二三通温控阀门32与空调器4进水端之间的阀门开启，即管道504开启；当水温小于88℃时，第二三通温控阀门32与空调器4之间的单向阀门先关闭，即管道504关闭，柴油加热器31进水端的阀门以及柴油加热器31与空调器4之间的单向阀门开启，即管道503和管道505开启；淡水进入柴油加热器31进行二次升温后，淡水对空调器4进行加热；
a2：当油舱51温度不高于45℃，且露天甲板522温度低于5℃时，所述盘管6的进水端阀门开启，即管道506开启，淡水经过盘管6后，再流经露天甲板通道523进行加热，加热完毕后，通过管道507返回第三三通温控阀门33；
a3：当油舱51温度高于45℃，且露天甲板522温度低于5℃时，所述盘管6的进水端的阀门关闭，即管道506关闭，所述露天甲板通道523进水端的阀门开启，即管道508开启；当油舱51温度高于45℃，且露天甲板522温度高于5℃时，所述盘管6和露天甲板通道523进水端阀门均关闭，即管道506和508均关闭，；淡水经管道509回到第三三通温控阀门33；再回到所述步骤S1，即第三三通温控阀门33再次对温度进行测定，判断是否达到88℃，以判断是否开启通往缸套水换热器212或是柴油加热器31的管道阀门。
S2：当第三三通温控阀门33检测到水温低于88℃时，且柴油发电机211停机时，所述柴油发电机加热模块2的管道阀门关闭，即管道501关闭，淡水直接进入柴油加热器31 进行加热，加热后的淡水分别对空调器4、油舱51以及露天甲板组件52进行加热；
所述步骤S2中，淡水加热和对空调器4、油舱51以及露天甲板组件52进行加热的控制方法为：b1：本控制方法主要针对柴油发电机211不启动时，只能利用柴油加热器31对循环淡水进行加热；具体为：先关闭第二三通温控阀门32通往空调器4进水端的单向阀门，即关闭管道504；
启动柴油加热器31进水端的第二三通温控阀门32，即开启感到503，再打开空调器4 进水端的单向阀门，即开启管道505；b2：当油舱51温度不高于45℃，且露天甲板522温度低于5℃时，所述盘管6的进水端单向阀门开启，即开启管道506，淡水经过盘管6后，再流经露天甲板通道523进行加热；b3：当油舱51温度高于45℃，且露天甲板522温度低于 5℃时，所述盘管6的进水端的阀门关闭，所述露天甲板通道523进水端的单向阀门开启，即管道506关闭，管道508开启；所述油舱加热模块5至少设有三个温度传感器，其中温度传感器301设于油舱底部，用于测试油温，一般油温控制在45℃左右，温度传感器302设于油舱的上端侧面，用于测定油气的温度，一般控制油气温度在55℃左右；温度传感器303设于油舱顶部，即露天甲板组件上，用于测试露天甲板的温度，一般保持温度在5℃左右，使得露甲板上的冰雪融化，方便船员行走。
当温度传感器301检测到油温高于45℃，或者温度传感器302检测到油气温度高于55℃，且温度传感器303检测到露天甲板522温度高于5℃，所述盘管6和露天甲板通道523的进水端的单向阀门均关闭，即管道506、管道508均关闭，淡水流管路509回流至第三三通温控阀门33，由控制盘依据反馈的信息判断哪条管道；主要依据柴油发电机211是否启动，第三三通温控阀门33检测的温度是否达到88℃等条件，根据不同的情况，选择上述不同的路线，以实现循环。
S3：当第三三通温控阀门33检测到水温高于88℃，且柴油发电机211启动时，由于温度足够，不需要加热淡水，则柴油发电机加热模块2的阀门关闭，即管道501关闭，柴油加热器31前端的第二三通温控阀门32再次检测温度是否高于88℃，如有，则关闭管道503，开启管道504，使得淡水直接对空调器4、油舱51以及露天甲板组件52进行加热；如温度不够88℃，则启动柴油加热器31，对淡水补充加热。
具体的控制方法为：c1：当第三三通温控阀门33检测到水温高于88℃，且柴油发电机211启动时，第三三通温控阀门33通往柴油发电机加热模块2的阀门关闭，即管道501 关闭，开启管道510，淡水进入第二三通温控阀门32；c2：如第二三通温控阀门32检测到水温高于88℃时，所述柴油加热器31进水端的阀门关闭，即管道503关闭，并开启第二三通温控阀门32与空调器4进水端之间的阀门，即开通管道504；如第二三通温控阀门32检测到水温低于88℃时，所述第二三通温控阀门32通往柴油发电机211加热器的阀门开启，即管道503开启，所述柴油加热器31与空调器4相连通的进水端单向阀门同步开启，即管道 505开启；c3：当油舱51温度不高于45℃，且露天甲板522温度低于第三阈值5℃时，所述盘管6的进水端阀门开启，即管道506开启，淡水经过盘管6后，再流经露天甲板通道523 进行加热；c4：当油舱51温度高于第二阈值45℃，且露天甲板522温度低于第三阈值5℃时，所述盘管6的进水端的阀门关闭，所述露天甲板522进水端的阀门开启，即开启管道508，关闭管道506；当油舱51温度高于第二阈值45℃，且露天甲板522温度高于第三阈值5℃时，所述盘管6和露天甲板522进水端的阀门均关闭；c5：循环所述步骤c1～c4。
本实施例中，还设有与所述空调器所在管道并联的旁通管道511，所述旁通管道511 上设有流量调节阀600，避免流量集中在1-2台空调器的管路中，流速太高产生较大振动和冲击。优选的，本实施例中管道501、管道506、管道508、管道509以及第二出水管103上均设有流量调节阀600，可以调节管道中流量为0～100。此外，所述空调器4、油舱加热模块5均可以设置1至多台，并联即可。同样，柴油加热器也可以设置1组或者多组，每组之间相互并联。
本发明设置的多个三通温控阀门，结合图7所示，三通温控阀门的工作方式为A进B出C关闭或者A进C出B关闭，即当高于设定温度阈值时开启一个出口，关闭另一个出口，当低于设定温度阈值时，关闭一个出口，开启另一个出口。三通温控阀门的温度传感器300 用于检测入口管路内淡水的温度，并根据温度通过控制盘的设定阈值控制驱动头700，从而调节三通阀流向。
以上实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照以上较佳实施方式对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或等同替换都不应脱离本发明技术方案的精神和范围。本领域技术人员还可在本发明精神内做其它变化等用在本发明的设计，只要其不偏离本发明的技术效果均可。这些依据本发明精神所做的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围之内。

Claims (10)

1.一种船舶淡水循环热量回收系统，其特征在于，包括控制模块(1)、柴油发电机加热模块(2)、柴油加热器模块(3)、空调器(4)、油舱加热模块(5)以及多组管路(10)和多组设于所述管路(10)上的阀门(20)；
所述柴油发电机加热模块(2)包括柴油发电机热量交换模块(21)和排烟废气热量交换模块(22)；
所述油舱加热模块(5)包括油舱(51)以及露天甲板组件(52)；所述控制模块(1)用于控制阀门(20)的开关；
淡水经管路(10)流入至柴油发电机加热模块(2)中的柴油发电机热量交换模块(21)和/或排烟废气热量交换模块(22)进行加热，当检测到水温达到阈值温度时，淡水经管道对空调器(4)和油舱加热模块(5)进行加热；当检测到水温达不到阈值时，淡水经管道进入柴油加热器(31)进行二次加热，二次加热后的淡水经管道对空调器(4)和油舱加热模块(5)进行加热，散热后的淡水，经管道回流至柴油发电机加热模块(2)和/或柴油加热器模块(3)进行加热，实现循环。
2.根据权利要求1所述的船舶淡水循环热量回收系统，其特征在于，所述柴油发电机热量交换模块(21)包括柴油发电机(211)以及设于所述柴油发电机(211)上的缸套水换热器(212)；
所述排烟废气热量交换模块(22)包括排烟废气管道(221)以及套设于所述排烟废气管道(221)外侧的排烟废气换热器(222)；所述缸套水换热器(212)上设有第一进水管(100)和第一出水管(101)；所述排烟废气换热器(222)的下端设有第二进水管(102)和第二出水管(103)；所述第一出水管(101)、第二进水管(102)和第二出水管(103)交汇处设有第一三通温控阀(200)；
淡水经过所述缸套水换热器(212)加热后，由第一出水管(101)流入至第一三通温控阀(200)；当第一三通温控阀(200)检测到水温高于预设水温时，所述第一三通温控阀(200)开通第一出水管(101)，关闭第二进水管(102)，淡水经第一出水管(101)进入柴油加热器模块(3)；当第一三通温控阀(200)检测到水温低于预设水温时，所述第一三通温控阀(200)开启第一出水管(101)和第二进水管(102)，淡水进入排烟废气换热器(222)进行再次加热，加热后的淡水经第二出水管(103)进入柴油加热器模块(3)。
3.根据权利要求2所述的船舶淡水循环热量回收系统，其特征在于，所述柴油加热器模块(3)包括柴油加热器(31)、第二三通温控阀门(32)以及第三三通温控阀门(33)，所述柴油加热器(31)上设有第三进水管(104)和第三出水管(105)，所述第二三通温控阀门(32)和第三三通温控阀门(33)设于所述第三进水管(104)上；所述第三三通温控阀门(33)的进水端连接所述油舱加热模块(5)的出水端；所述第三三通温控阀门(33)的出水端分别连接所述缸套水换热器(212)和第二三通温控阀门(32)的进水端；所述第二三通温控阀门(32)的出水端分别连接所述柴油加热器(31)和空调器(4)的进水端。
4.根据权利要求3所述的船舶淡水循环热量回收系统，其特征在于，所述油舱(51)内铺设有盘管(6)以及多个与所述控制模块(1)通信连接的温度传感器(300)，所述盘管(6)的进水端与所述空调器(4)的出水端连通，所述盘管(6)的出水端连接所述露天甲板组件(52)的进水端；所述露天甲板组件(52)的出水端连接所述第三三通温控阀门(33)的进水端；
淡水加热所述空调器(4)后，继续经盘管(6)对所述油舱(51)进行加热；最后再对所述露天甲板组件(52)进行加热，再流至所述第三三通温控阀门(33)，实现内部循环；或者淡水加热所述空调器(4)后，直接对所述露天甲板组件(52)进行加热；抑或淡水加热所述空调器(4)后直接流至所述第三三通温控阀门(33)，实现内部循环。
5.根据权利要求4所述的船舶淡水循环热量回收系统，其特征在于，所述柴油加热器模块(3)还包括设于所述柴油加热器(31)与所述空调器(4)之间的蒸汽收集箱(7)、膨胀水柜(8)以及淡水循环泵(9)；
所述膨胀水柜(8)设于闭式循环管路(10)上部，用于定压、补水并缓冲管路里面的压力波动；
所述蒸汽收集箱(7)用于收集循环管路(10)中的蒸汽；
所述淡水循环泵(9)用于增加水压，维持内循环正常运行。
6.根据权利要求5所述的船舶淡水循环热量回收系统，其特征在于，所述露天甲板组件(52)由下至上依次包括反顶水槽(521)、露天甲板(522)以及露天甲板通道(523)；所述露天甲板通道(523)的进水端包括第一进水管路(400)和第二进水管路(401)；所述第一进水管路(400)连接空调器(4)的出水端；所述第二进水管路(401)连接所述盘管(6)的出水端；所述露天甲板通道(523)的出水端连接第三三通温控阀门(33)的进水端。
7.一种如权利要求6所述的船舶淡水循环热量回收系统的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括以下步骤：
S1：当第三三通温控阀门(33)检测到水温低于第一阈值时，且柴油发电机(211)启动时，淡水进入柴油发电机加热模块(2)进行加热，加热后的淡水分别对空调器(4)、油舱(51)以及露天甲板组件(52)进行加热；
S2：当第三三通温控阀门(33)检测到水温低于第一阈值时，且柴油发电机(211)停机时，淡水进入柴油加热器(31)进行加热，加热后的淡水分别对空调器(4)、油舱(51)以及露天甲板组件(52)进行加热；
S3：当第三三通温控阀门(33)检测到水温高于第一阈值，且柴油发电机(211)启动时，柴油发电机加热模块(2)的阀门关闭，淡水进入柴油加热器(31)加热或直接对空调器(4)、油舱(51)以及露天甲板组件(52)进行加热。
8.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括以下步骤：
所述步骤S1中，加热后的淡水对空调器(4)、油舱(51)以及露天甲板组件(52)进行加热的控制方法为：
a1：当水温大于第一阈值时，柴油加热器(31)进水端的阀门关闭，空调器(4)进水端的阀门开启；当水温小于第一阈值时，空调器(4)进水端的阀门先关闭，柴油加热器(31)进水端的阀门开启，淡水进入柴油加热器(31)进行二次升温后，空调器(4)进水端的阀门再开启，淡水对空调器(4)进行加热；
a2：当油舱(51)温度不高于第二阈值，且露天甲板(522)温度低于第三阈值时，所述盘管(6)的进水端阀门开启，淡水经过盘管(6)后，再流经露天甲板(522)进行加热；
a3：当油舱(51)温度高于第二阈值，且露天甲板(522)温度低于第三阈值时，所述盘管(6)的进水端的阀门关闭，所述露天甲板(522)进水端的阀门开启；当油舱(51)温度高于第二阈值，且露天甲板(522)温度高于第三阈值时，所述盘管(6)和露天甲板(522)进水端阀门均关闭；
a4：循环所述步骤S1；
所述步骤S2中，淡水加热和对空调器(4)、油舱(51)以及露天甲板组件(52)进行加热的控制方法为：
b1：柴油发电机加热模块(2)的阀门关闭，先启动柴油加热器(31)进水端的阀门，再打开空调器(4)进水端的阀门；
b2：当油舱(51)温度不高于第二阈值，且露天甲板(522)温度低于第三阈值时，所述盘管(6)的进水端阀门开启，淡水经过盘管(6)后，再流经露天甲板(522)进行加热；
b3：当油舱(51)温度高于第二阈值，且露天甲板(522)温度低于第三阈值时，所述盘管(6)的进水端的阀门关闭，所述露天甲板(522)进水端的阀门开启；当油舱(51)温度高于第二阈值，且露天甲板(522)温度高于第三阈值时，所述盘管(6)和露天甲板(522)进水端的阀门均关闭；
b4：循环所述步骤S2；
所述步骤S3中，淡水进入柴油加热器(31)加热或直接对空调器(4)、油舱(51)以及露天甲板组件(52)进行加热的控制方法为：
c1：当第三三通温控阀门(33)检测到水温高于第一阈值，且柴油发电机(211)启动时，柴油发电机加热模块(2)的阀门关闭；
c2：如柴油加热器(31)进水端的阀门检测到水温高于第一阈值时，所述柴油加热器(31)进水端的阀门关闭，并开启第二三通温控阀门(32)与空调器(4)进水端之间的阀门；如柴油加热器(31)进水端的阀门检测到水温低于第一阈值时，所述柴油加热器(31)进水端的阀门开启，所述柴油加热器(31)与空调器(4)相连通的进水端阀门同步开启；
c3：当油舱(51)温度不高于第二阈值(45)，且露天甲板(522)温度低于第三阈值(5)时，所述盘管(6)的进水端阀门开启，淡水经过盘管(6)后，再流经露天甲板(522)进行加热；
c4：当油舱(51)温度高于第二阈值(45)，且露天甲板(522)温度低于第三阈值(5)时，所述盘管(6)的进水端的阀门关闭，所述露天甲板(522)进水端的阀门开启；当油舱(51)温度高于第二阈值(45)，且露天甲板(522)温度高于第三阈值(5)时，所述盘管(6)和露天甲板(522)进水端的阀门均关闭；
c5：循环所述步骤S3。
9.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于，所述步骤S1中，启动柴油发电机(211)的时间为300-500秒；所述柴油发电机加热模块(2)启动淡水加热功能的控制方法包括以下步骤：
T1：当第三三通温控阀门(33)检测到水温低于第一阈值时，缸套水换热器(212)进水端阀门开启；
T2：当缸套水换热器(212)出水端的阀门检测到水温高于第四阈值时，淡水从缸套水换热器(212)出水端流出，柴油发电机加热模块(2)加热完毕；当缸套水换热器(212)出水端的阀门检测到水温低于第四阈值时，所述排烟废气换热器(222)进水端的阀门开启，以继续对淡水进行加热，淡水从所述排烟废气换热器(222)的出水端流出，柴油发电机加热模块(2)加热完毕。
10.根据权利要求9所述的控制方法，其特征在于，所述第一阈值为86～90℃；所述第二阈值为40～45℃；所述第三阈值为3～8℃；所述第四阈值为90～94℃。
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