CN205823415U

CN205823415U - 船舶主柴油机缸套冷却水自动温控系统

Info

Publication number: CN205823415U
Application number: CN201620582933.0U
Authority: CN
Inventors: 尚前明; 余秋媛
Original assignee: Wuhan University of Technology WUT
Current assignee: Wuhan University of Technology WUT
Priority date: 2016-06-15
Filing date: 2016-06-15
Publication date: 2016-12-21
Anticipated expiration: 2026-06-15

Abstract

本实用新型提供一种船舶主柴油机缸套冷却水自动温控系统，包括高温淡水循环回路、低温淡水循环回路和海水冷却线路；高温淡水循环回路由主柴油机缸套、高温淡水冷却器的第一支路、第一三通阀、高温淡水泵构成；低温淡水循环回路由高温淡水冷却器的第二支路、低温淡水泵、中央冷却器的第一支路、第二三通阀构成；海水冷却线路由海水进水管、海水泵、中央冷却器的第二支路、海水出水管依次连接构成；第一三通阀和第二三通阀为电子三通阀，还包括设置在主柴油机上的速度传感器和扭矩传感器、模糊PID控制器。本实用新型根据主柴油机的工况实现对三通阀的自动控制，这种超前预估作用克服了时滞的不利影响，使缸套冷却水温度控制更加精确。

Description

船舶主柴油机缸套冷却水自动温控系统

技术领域

本实用新型涉及柴油机的废气循环技术领域，具体地指一种船舶主柴油机缸套冷却水自动温控系统。

背景技术

主机缸套冷却水温度是一重要的热工参数。如果主机缸套冷却水温度过高，将会加快润滑油的老化，加速零件的磨损；如果冷却水温度过低,燃气中的酸根与水结合，生成酸类物质，使气缸的磨损增加。缸套冷却水温控制的好坏直接影响柴油机的工作状态。精确控制缸套冷却水温，可以有效地控制柴油机缸套的低温腐蚀、高温腐蚀并减少热应力，对于提高柴油机的动力性，减少废气的产生，减少燃料消耗都有重要意义。

目前，船舶主柴油机大都采用中央冷却水系统，该系统由高温淡水循环回路、低温淡水循环回路和海水冷却线路组成。该系统是用低温淡水冷却高温淡水，用海水冷却低温淡水，其温度调节原理是：通过三通阀调节冷却器的旁通水量，改变冷、热水的比例，从而达到调节水温的目。

主机缸套冷却水温度控制系统是一个具有大惯性、纯滞后和时变性特点的复杂非线性系统，传统的PID控制算法在某一特定条件下整定完成，其算法简单、鲁棒性好及可靠性高，适用于可建立精确数学模型的确定性系统。但在船舶运行工况发生变化时，常规PID控制器参数往往整定不良、性能欠佳，容易导致较大的超调量和较长的调节时间，影响系统的控制品质，且不具备在线调整参数的功能，致使其控制效果受到限制。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是：提供一种船舶主柴油机缸套冷却水自动温控系统，可以根据主柴油机的工况实现对三通阀的自动控制，克服时滞的不利影响，使缸套冷却水温度控制更加精确。

本实用新型为解决上述技术问题所采取的技术方案为：一种船舶主柴油机缸套冷却水自动温控系统，包括高温淡水循环回路、低温淡水循环回路和海水冷却线路；其中高温淡水循环回路由主柴油机缸套、高温淡水冷却器的第一支路、第一三通阀、高温淡水泵构成，主柴油机缸套的出水口分为两路，一路与第一三通阀连接，一路通过高温淡水冷却器的第一支路与第一三通阀连接，第一三通阀的出口通过高温淡水泵与柴油机缸套的入水口连接；低温淡水循环回路由高温淡水冷却器的第二支路、低温淡水泵、中央冷却器的第一支路、第二三通阀构成，高温淡水冷却器的第二支路的出口通过低温淡水泵后分为两路，一路与第二三通阀连接，一路通过中央冷却器与第二三通阀连接，第二三通阀的出口与高温淡水冷却器的第二支路的入口连接；海水冷却线路由海水进水管、海水泵、中央冷却器的第二支路、海水出水管依次连接构成；高温淡水冷却器的第二支路与高温淡水冷却器的第一支路对流换热，中央冷却器的第二支路与中央冷却器的第一支路对流换热；

其特征在于：所述的第一三通阀和第二三通阀为电子三通阀，它还包括设置在主柴油机上的速度传感器和扭矩传感器、模糊PID控制器，速度传感器和扭矩传感器的输出端分别与模糊PID控制器的输入端连接，模糊PID控制器的输出端分别与第一三通阀和第二三通阀的控制端连接。

按上述方案，它还包括设置在高温淡水冷却器的第一支路与第一三通阀之间的温度传感器，温度传感器的输出端与所述的模糊PID控制器的输入端连接。

本实用新型的有益效果为：

1、通过将三通阀替换为能够调节进水比例的电子三通阀，设置采集主柴油机运动状态的传感器，利用模糊PID控制器，根据主柴油机的工况实现对三通阀的自动控制，这种超前预估作用克服了时滞的不利影响，使缸套冷却水温度控制更加精确。

2、在高温淡水循环回路中加入温度传感器，通过监测柴油机缸套冷却水的温度，自动调节缸套冷却水温度，最终保证柴油机的动力性，减少废气的产生，减少燃料消耗。

附图说明

图1为本实用新型一实施例的结构示意图。

图中：1-主柴油机缸套，2-高温淡水冷却器，3-第一三通阀，4-高温淡水泵，5-高温淡水循环回路，6-低温淡水泵，7-中央冷却器，8-第二三通阀，9-低温淡水循环回路，10-海水泵，11-海水出水管，12-速度传感器，13-扭矩传感器，14-温度传感器，15-模糊PID控制器。

具体实施方式

下面结合具体实例和附图对本实用新型做进一步说明。

本实用新型提供一种船舶主柴油机缸套冷却水自动温控系统，如图1所示，包括高温淡水循环回路5、低温淡水循环回路9和海水冷却线路；其中高温淡水循环回路5由主柴油机缸套1、高温淡水冷却器2的第一支路、第一三通阀3、高温淡水泵4构成，主柴油机缸套1的出水口分为两路，一路与第一三通阀3连接，一路通过高温淡水冷却器2的第一支路与第一三通阀3连接，第一三通阀3的出口通过高温淡水泵4与柴油机缸套1的入水口连接；低温淡水循环回路9由高温淡水冷却器2的第二支路、低温淡水泵6、中央冷却器7的第一支路、第二三通阀8构成，高温淡水冷却器2的第二支路的出口通过低温淡水泵6后分为两路，一路与第二三通阀8连接，一路通过中央冷却器7与第二三通阀8连接，第二三通阀8的出口与高温淡水冷却器2的第二支路的入口连接；海水冷却线路由海水进水管、海水泵10、中央冷却器7的第二支路、海水出水管11依次连接构成；高温淡水冷却器2的第二支路与高温淡水冷却器2的第一支路对流换热，中央冷却器7的第二支路与中央冷却器7的第一支路对流换热；所述的第一三通阀3和第二三通阀8为电子三通阀，它还包括设置在主柴油机上的速度传感器12和扭矩传感器13、模糊PID控制器15，速度传感器12和扭矩传感器13的输出端分别与模糊PID控制器15的输入端连接，模糊PID控制器15的输出端分别与第一三通阀3和第二三通阀8的控制端连接。

优选的，它还包括设置在高温淡水冷却器2的第一支路与第一三通阀3之间的温度传感器14，温度传感器14的输出端与所述的模糊PID控制器15的输入端连接。

这样，通过控制第一三通阀3和第二三通阀8，能够自动设置出冷热淡水混合比例，可以有效地控制柴油机缸套1的低温腐蚀、高温腐蚀并减少热应力，提高柴油机的动力性，减少废气的产生，减少燃料消耗。主柴油机缸套1冷却水系统的任务就是使缸套中冷却水的温度控制在一个合理的范围之内，从而保证主柴油机在每一个工作点都达到最佳状况，从而使燃烧过程始终处于最理想的情况，最终保证柴油机的动力性，减少废气的产生，减少燃料消耗。通过速度传感器12和扭矩传感器13监测柴油机动力输出轴的速度、扭矩信号，从而能够根据船舶航行状态、以及主柴油机不同工况等因素实现对三通阀基于功率扰动信号的模糊预调节的控制，这种超前预估作用克服了时滞的不利影响，使缸套冷却水温度控制更加精确。通过温度传感器14监测柴油机缸套冷却水的温度，自动调节缸套冷却水温度，最终保证柴油机的动力性，减少废气的产生，减少燃料消耗。

传统的控制方法满足不了控制精度的要求，而且抗干扰的能力较差。采用模糊PID调节，模糊PID自整定控制具有模糊控制和PID控制的优点，克服了二次调节系统的非线性和时变性。模糊PID自整定控制使得二次元件输出动态响应性能大大改善，具有良好校正性能。速度传感器12和扭矩传感器13的信号输出端与模糊PID控制器信号输入端相连接，用来测出柴油机动力输出轴的速度值以及扭矩值，从而将测得的数值传送模糊PID控制系统，该系统会根据速度值和扭矩值得出柴油机的功率，从而根据功率扰动信号进行模糊预调节。

第一三通阀3和第二三通阀8均为电子三通阀。电子三通阀相较于普通三通阀更加了灵敏易维护。这样，即提高了冷却水温度变化的速率，同时减少了系统的维护次数。

以上实施例仅用于说明本实用新型的设计思想和特点，其目的在于使本领域内的技术人员能够了解本实用新型的内容并据以实施，本实用新型的保护范围不限于上述实施例。所以，凡依据本实用新型所揭示的原理、设计思路所作的等同变化或修饰，均在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种船舶主柴油机缸套冷却水自动温控系统，包括高温淡水循环回路、低温淡水循环回路和海水冷却线路；其中高温淡水循环回路由主柴油机缸套、高温淡水冷却器的第一支路、第一三通阀、高温淡水泵构成，主柴油机缸套的出水口分为两路，一路与第一三通阀连接，一路通过高温淡水冷却器的第一支路与第一三通阀连接，第一三通阀的出口通过高温淡水泵与柴油机缸套的入水口连接；低温淡水循环回路由高温淡水冷却器的第二支路、低温淡水泵、中央冷却器的第一支路、第二三通阀构成，高温淡水冷却器的第二支路的出口通过低温淡水泵后分为两路，一路与第二三通阀连接，一路通过中央冷却器与第二三通阀连接，第二三通阀的出口与高温淡水冷却器的第二支路的入口连接；海水冷却线路由海水进水管、海水泵、中央冷却器的第二支路、海水出水管依次连接构成；高温淡水冷却器的第二支路与高温淡水冷却器的第一支路对流换热，中央冷却器的第二支路与中央冷却器的第一支路对流换热；

2.根据权利要求1所述的船舶主柴油机缸套冷却水自动温控系统，其特征在于：它还包括设置在高温淡水冷却器的第一支路与第一三通阀之间的温度传感器，温度传感器的输出端与所述的模糊PID控制器的输入端连接。