CN201916173U - 船舶冷却水泵的节能型电力拖动系统 - Google Patents

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阳世荣
曹晨
夏伟
王云鹤
范永江
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Abstract

一种船舶冷却水泵的节能型电力拖动系统，属于船舶辅机电力拖动技术，它包括电动机和电机控制器，其特别之处在于：所述电动机为永磁同步电动机，所述电机控制器为变频调速控制器，它还包括位于冷却水管路上的温度传感器、压力传感器和流量传感器；所述永磁同步电动机的转轴与船舶冷却水泵的转轴连接；所述变频调速控制器的输入电源接口与船舶电网连接，变频调速控制器的输出电源线与永磁同步电动机的电源接口连接；所述温度传感器、压力传感器和流量传感器的信号输出端分别通过电气接口与所述变频调速控制器连接。本实用新型通过电动机变频调速、永磁同步电动机驱动、闭环控制等方式显著提高了船舶冷却水泵的电能利用效率。

Description

船舶冷却水泵的节能型电力拖动系统
技术领域
本实用新型属于船舶辅机电力拖动技术，具体地指一种船舶冷却水泵的节能型电力拖动系统。
背景技术
冷却水泵作为最重要的船舶辅机之一，由电力拖动系统（包括电动机和电机控制器两大部分）驱动运转，用于向船舶热负荷提供冷却水。由于在航行期间，船舶冷却水泵大都处于连续运行状态，耗电量很大，因此船舶冷却水泵的节能运行十分重要。
目前，船舶冷却水泵电力拖动系统的功能比较简单，一般只有启动和停止控制，冷却水泵在运行期间无法主动调节供水流量。首先，当实际工况所需的冷却水流量减小时，只能依靠减小冷却水泵出口阀门的开度来减小流量，此时电动机功率基本不变，大量电能浪费在截流损失上。其次，根据设计规范，冷却水泵电动机的功率额定值一般按照满足最大工况需求的原则进行设计，并且还要保留一定裕量，但是船舶航行期间的实际工况大多达不到最大需求，在这种情况下，冷却水泵电动机往往处于“大马拉小车”的运行状态，导致电能浪费。第三，船舶热负荷所需冷却水的供给量一般按某一固定的冷却水温度值进行计算，而随着季节、海区的不同，海水温度差异很大，当海水温度较低时，船舶热负荷实际所需的冷却水量大大低于设计值，现有的冷却水泵电力拖动系统无法根据海洋环境温度变化自动调节冷却水供给量，从而浪费了宝贵的电能。
此外，现有船舶冷却水泵电力拖动系统的电动机多为交流异步电动机，其效率和功率因数随转速的变化下降很快，不利于冷却水泵的调速节能运行。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种船舶冷却水泵的节能型电力拖动系统，能够解决现有船舶冷却水泵电能利用效率较低的问题。
为解决上述技术问题，本实用新型提供的一种船舶冷却水泵的节能型电力拖动系统，包括电动机和电机控制器，其特别之处在于：所述电动机为永磁同步电动机，所述电机控制器为变频调速控制器，它还包括位于冷却水管路上的温度传感器、压力传感器和流量传感器；所述永磁同步电动机的转轴与船舶冷却水泵的转轴连接；所述变频调速控制器的输入电源接口与船舶电网连接，变频调速控制器的输出电源线与永磁同步电动机的电源接口连接；所述温度传感器、压力传感器和流量传感器的信号输出端分别通过电气接口与所述变频调速控制器连接。
上述技术方案中，所述温度传感器包括入口温度传感器和出口温度传感器，所述压力传感器包括入口压力传感器和出口压力传感器；入口温度传感器、入口压力传感器和流量传感器设置于船舶热负荷冷却水管路的进水管路，出口温度传感器和出口压力传感器设置于船舶热负荷冷却水管路的出水管路。
上述技术方案中，所述变频调速控制器还通过电气接口与船舶热负荷的状态信号输出端连接。
本实用新型的有益效果在于：1）该电力拖动系统通过电动机变频调速的方式调节船舶冷却水泵的供水流量，消除了传统系统使用中存在的截流损失，大大提高了船舶冷却水泵的用电效率；2）采用永磁同步电动机驱动船舶冷却水泵运行，提高了调速运行期间系统的效率，克服了交流异步电动机效率和功率因数低、能耗大等不足；3）温度传感器、压力传感器和流量传感器的设置，能够根据船舶热负荷的实时工况、冷却水温度和压力的不同，实现冷却水泵供水流量的自动调节，消除因设计裕量导致的“大马拉小车”现象，从而最大程度上节约了电能，实现了船舶冷却水泵的节能运行。
附图说明
图1为本实用新型一个实施例的结构示意图。
图中：1—永磁同步电动机，2—变频调速控制器，3—入口温度传感器，4—出口温度传感器，5—入口压力传感器，6—出口压力传感器，7—流量传感器，8—船舶冷却水泵，9—船舶热负荷。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的具体实施例作进一步的详细描述。
如图1所示，本实用新型的船舶冷却水泵的节能型电力拖动系统，通过控制船舶冷却水泵8对船舶热负荷9进行冷却。它包括永磁同步电动机1和变频调速控制器2，以及位于冷却水管路上的温度传感器、压力传感器和流量传感器7。
其中：永磁同步电动机1的转轴与船舶冷却水泵8的转轴连接，用于控制船舶冷却水泵8的供水流量。
变频调速控制器2的输入电源接口与船舶电网连接，其输出电源线与永磁同步电动机1的电源接口连接，变频调速控制器2内设单片机，可进行数据的存储和处理等，用于通过频率的调节控制永磁同步电动机1的转速。
温度传感器包括入口温度传感器3和出口温度传感器4。压力传感器包括入口压力传感器5和出口压力传感器6。入口温度传感器3、入口压力传感器5和上述流量传感器7均设置于船舶热负荷9冷却水管路的进水管路，出口温度传感器4和出口压力传感器6则设置于船舶热负荷9冷却水管路的出水管路。温度传感器、压力传感器和流量传感器7的信号输出端分别通过电气接口与变频调速控制器2连接；此外，变频调速控制器2还通过电气接口与船舶热负荷9的状态信号输出端连接，形成闭环控制。
该实施例的工作原理如下。
1）变频调速控制器2根据所接收的船舶热负荷9的工况状态信号，确定船舶热负荷9的实际运行工况。
2）变频调速控制器2根据入口温度传感器3、出口温度传感器4传送的冷却水进、出口温度信号，以及入口压力传感器5、出口压力传感器6传送的冷却水进、出口压力信号，实时确定满足船舶热负荷9实际运行工况所需的冷却水给定流量值。
3）变频调速控制器2根据流量传感器7传送的冷却水实际流量信号，自动调节输出电压和电流的大小、频率，以改变永磁同步电动机1的转速，进而调节船舶冷却水泵8的供水流量，使得实际流量与给定流量一致，经济节能地满足船舶热负荷9的实际工况冷却水需求。

Claims (3)

1.一种船舶冷却水泵的节能型电力拖动系统，包括电动机和电机控制器，其特征在于：所述电动机为永磁同步电动机（1），所述电机控制器为变频调速控制器（2），它还包括位于冷却水管路上的温度传感器、压力传感器和流量传感器（7）；所述永磁同步电动机（1）的转轴与船舶冷却水泵（8）的转轴连接；所述变频调速控制器（2）的输入电源接口与船舶电网连接，变频调速控制器（2）的输出电源线与永磁同步电动机（1）的电源接口连接；所述温度传感器、压力传感器和流量传感器（7）的信号输出端分别通过电气接口与所述变频调速控制器（2）连接。
2.根据权利要求1所述的船舶冷却水泵的节能型电力拖动系统，其特征在于：所述温度传感器包括入口温度传感器（3）和出口温度传感器（4），所述压力传感器包括入口压力传感器（5）和出口压力传感器（6）；所述入口温度传感器（3）、入口压力传感器（5）和流量传感器（7）设置于船舶热负荷（9）冷却水管路的进水管路，所述出口温度传感器（4）和出口压力传感器（6）设置于船舶热负荷（9）冷却水管路的出水管路。
3.根据权利要求1或2所述的船舶冷却水泵的节能型电力拖动系统，其特征在于：所述变频调速控制器（2）还通过电气接口与船舶热负荷（9）的状态信号输出端连接。
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