CN220470062U - 一种船舶变流量低温水冷却系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种船舶变流量低温水冷却系统。该系统包括中央冷却器1，内部具有热交换器，热交换器的一路与冷却水回路连通，热交换器的另一路与海水冷却管路12连通；冷却水回路为低温水管路13，包括主回路和第一支回路，主回路上设置有驱动冷却水回路中的冷却水流动的变频低温水冷却泵2，主回路与主机3的主机空冷器3.1的冷却水路连通；第一支回路上依次连通主机缸套水冷却器5的冷却水路、主机滑油冷却器4的冷却水路；冷却泵控制箱7，其分别与主机3和变频低温水冷却泵2电连接。本申请提供了一套可行性高、自动化程度高、节能效果显著的变流量管路系统，能够满足各个设备的冷却和节能需求，以达到节能降耗的目的。

Description

一种船舶变流量低温水冷却系统

技术领域

本申请涉及船舶技术领域，具体涉及一种船舶变流量低温水冷却系统。

背景技术

国际海事组织(International Maritime Organization，简称IMO)环保会通过了《IMO温室气体减排初步战略》，将继续致力于国际航运温室气体减排，尽快在本世纪内逐步消除国际航运温室气体排放。并提出以下目标：一是能效要求，进一步提高船舶能效设计指数(Energy Efficiency Design Index，简称EEDI)的要求；二是以2008年基准碳排放强度，2030年降低40％，2050年降低70％；三是以2008年基准温室效应气体(Greenhouse Gas，简称GHG)排放总量，到2050年削减50％。为了应对温室气体减排，船舶辅助系统节能技术也不断被采用，并将成为未来航运的主流趋势之一。

船舶低温水冷却系统主要用于船舶主机空冷器、缸套水冷却器、滑油冷却器，以及发电机、空调等辅助系统的冷却。由于被冷却设备多，对冷却水的要求不一，系统设计复杂，尤其是主机空冷器必须提供定流量冷却水，因此变流量低温水冷却系统设计复杂，鲜有应用，现有的变流量系统设计也很难满足各个设备的冷却需求。

针对变流量技术，传统技术之一是采用变频低温水冷却泵，根据回水温度调节低温水冷却泵的流量。该系统的优点是系统简单，缺点一是无法满足船舶主机空冷器的冷却要求，缺点二是各个冷却设备不运行时需要手动关闭阀门以实现较好的节能效果，不仅增加了船员的工作量，而且该方式对于自动启停设备无效；传统技术之二是主机空冷器采用独立海水泵冷却，其余被冷却设备采用上述变频冷却系统，优点是系统简单，缺点一是海水空冷器价格昂贵，且极易结垢，影响冷却效果，缺点二是各个冷却设备不运行时需要手动关闭阀门以实现较好的节能效果，不仅增加了船员的工作量，而且该方式对于自动启停设备无效。

有鉴于此，特提出本实用新型。

实用新型内容

本申请提出了一种船舶变流量低温水冷却系统，以实现变流量系统可行性高、自动化程度高、节能效果显著的目的。

为了实现上述目的，本申请提出的一种船舶变流量低温水冷却系统，具体包括：

中央冷却器1，内部具有热交换器，热交换器的一路与冷却水回路连通，热交换器的另一路与海水冷却管路12连通；

冷却水回路为低温水管路13，包括主回路和第一支回路，主回路上设置有驱动冷却水回路中的冷却水流动的变频低温水冷却泵2，主回路与主机3的主机空冷器3.1的冷却水路连通；

第一支回路上依次连通主机缸套水冷却器5的冷却水路、主机滑油冷却器4的冷却水路；

冷却泵控制箱7，其分别与主机3和变频低温水冷却泵2电连接。

由上，中央冷却器1为低温水管路13提供冷却水，通过主机3的负荷变化，控制第一支回路的冷却水流量，通过冷却泵控制箱7调节变频低温水冷却泵2的工作频率，达到节能的目的，使得该船舶变流量低温水冷却系统能够满足各个船舶设备的冷却需求和节能需求。

可选地，主回路上还设置有流量计8；冷却泵控制箱7还与流量计8电连接。

由上，通过流量计8检测到主回路中冷却水的流量，以便后续根据水流量调节冷却泵控制箱7的工作频率和各个支路的水流量。

可选地，用于检测主机缸套水冷却器5的被冷却侧的第一温度传感器9.1、用于检测主机滑油冷却器4的被冷却侧的第二温度传感器9.2、设置于第一支回路上的温度控制阀10；温度控制阀10与第一温度传感器9.1和第二温度传感器9.2分别电连接。

由上，第一温度传感器9.1和第二温度传感器9.2检测到的温度信号共同控制温度控制阀10的开闭程度，以达到控制第一支回路上的水流量的目的。

可选地，冷却水回路还包括：第二支回路，第二支回路上设置有开关控制阀11，第二支回路连通被冷却设备6的冷却水路；被冷却设备6与开关控制阀11电连接。

由上，采用根据被冷却设备6的启停能够自动开闭的开关控制阀11，提高了该船舶变流量低温水冷却系统的自动化程度，减少了船员调节该船舶变流量低温水冷却系统的工作量。

可选地，第二支回路为并联的至少两路。

由上，由于被冷却设备可以设置为不止一个，每一个被冷却设备都单独设置在一支回路上，故第二支回路设置为并联的至少两路。

可选地，变频低温水冷却泵2为并联的至少两路。

由上，变频低温水冷却泵2的数量至少一台，且变频低温水冷却泵2同时运行的数量至少一台。

综上所述，本申请提出的一种船舶变流量低温水冷却系统，本申请结合各个船舶设备的要求，提供了一套可行性高、自动化程度高、节能效果显著的变流量管路系统，可以满足包括主机空冷器在内的船舶设备的冷却需求和节能需求；通过被冷却设备的启停和主机的负荷变化，调节变频低温水冷却泵的工作频率，节能效果好；被冷却设备采用了根据设备启停自动启闭的自动阀门，提高了自动化程度，减少了船员调节该船舶变流量低温水冷却系统的工作量。

附图说明

下面参照附图来进一步说明本申请的各个技术特征和它们之间的关系。附图为示例性的，一些技术特征并不以实际比例示出，并且一些附图中可能省略了本申请所属技术领域中惯用的且对于理解和实现本申请并非必不可少的技术特征，或是额外示出了对于理解和实现本申请并非必不可少的技术特征，也就是说，附图所示的各个技术特征的组合并不用于限制本申请。另外，在本申请全文中，相同的附图标记所指代的内容也是相同的。具体的附图说明如下：

图1是本申请中一种船舶变流量低温水冷却系统的结构图；

图2是本申请中一种船舶变流量低温水冷却系统的工作原理图。

附图标记说明

1-中央冷却器，2-变频低温水冷却泵，3-主机，3.1-主机空冷器，4-主机滑油冷却器，5-主机缸套水冷却器，6-被冷却设备，7-冷却泵控制箱，8-流量计，9.1-第一温度传感器，9.2-第二温度传感器，10-温度控制阀，11-开关控制阀，12-海水冷却管路，13-低温水管路，14-流量信号，15-主机启停信号，16-频率信号，17-温度信号，18-设备启停信号。

通过上述附图，已示出本申请明确的实施例，后文中将有更详细的描述。这些附图和文字描述并不是为了通过任何方式限制本申请构思的范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本申请的概念。

具体实施方式

下面结合附图对本申请的较佳实施例进行详细阐述，以使本申请的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本申请的保护范围做出更为清楚明确的界定。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本申请对该舶变流量低温水冷却系统的部分设备的基本原理及其冷却水路进行如下解释：

主机空冷器3.1，其利用动力带动叶轮转动，产生的涡流不断将空气吸入，冷空气与热管道接触后传递热量，将管道内的热物质冷却；本申请通过主回路与主机空冷器3.1的冷却水路连通，主机空冷器3.1内部具有一热交换结构，利用冷却水通过热交换结构将空气冷却，使得主机空冷器3.1能够对主机3管道的热物质冷却，节省燃油。

主机滑油冷却器4，其作用是降低机油温度，保持润滑油一定的粘度，保持油温在正常工作范围之内；主机滑油冷却器4的冷却侧是冷却水，其被冷却侧是滑油，主机滑油冷却器4内部具有一热交换结构，利用冷却水通过热交换结构将滑油冷却，节能效果显著。

主机缸套水冷却器5，其作用是使主机在所有工况下都保持在适当的温度范围内，其中主机缸套水指的是通过主机内部的通道对主机进行冷却的淡水；主机缸套水冷却器5的冷却侧是冷却水，其被冷却侧是主机缸套水，主机缸套水冷却器5内部具有一热交换结构，冷却水通过热交换结构将主机缸套水冷却，节能效果显著。

被冷却设备6，船舶中需要冷却的设备，如空调、发电机等等；多个被冷却设备之间并联连接，分别通过冷却水进行设备冷却；每个被冷却设备6的支回路上都设置有开关控制阀11，每个被冷却设备6都能够发出设备启停信号18，通过设备启停信号18调节开关控制阀11的开闭，提高系统的自动化程度。

船舶低温水冷却系统主要用于船舶主机空冷器、缸套水冷却器、滑油冷却器，以及发电机、空调等辅助系统的冷却。由于被冷却设备多，对冷却水的要求不一，系统设计复杂，尤其是主机空冷器必须提供定流量冷却水，因此变流量低温水冷却系统设计复杂，鲜有应用。

目前普遍应用的非变流量系统，在被冷却设备低负荷或零负荷时，流量不会相应减少，没有任何节能效果。而根据回水温度调节低温水冷却泵流量的变频低温水冷却泵系统则无法满足主机空冷器定流量的硬性要求，且在冷却设备不运行时需要手动关闭淡水阀门，对自动启停设备无效。

本申请结合各个船舶设备的要求，提供了一套可行性高、自动化程度高、节能效果显著的变流量管路系统，可以满足包括主机空冷器在内的船舶设备的冷却需求和节能需求。

本申请主要应用于船舶低温水冷却系统的变流量设计，以实现系统节能降耗的目的。

下面，以具体的实施例对本申请的技术方案以及本申请的技术方案如何解决上述技术问题进行详细说明。下面述及的具体的实施例可以相互结合形成新的实施例。对于在一个实施例中描述过的相同或相似的思想或过程，可能在其他某些实施例中不再赘述。下面将结合附图，对本申请的实施例进行描述。

【船舶变流量低温水冷却系统的实施例】

图1展示了本申请中一种船舶变流量低温水冷却系统的结构，如图1所示，船舶变流量低温水冷却系统包括中央冷却器1，内部具有热交换器，热交换器的一路与冷却水回路连通，热交换器的另一路与海水冷却管路12连通；冷却水回路为低温水管路13，包括主回路和第一支回路，主回路上设置有驱动冷却水回路中的冷却水流动的变频低温水冷却泵2，主回路与主机3的主机空冷器3.1的冷却水路连通；第一支回路上依次连通主机缸套水冷却器5的冷却水路、主机滑油冷却器4的冷却水路；冷却泵控制箱7，其分别与主机3和变频低温水冷却泵2电连接。

具体地，中央冷却器1为低温水管路13提供冷却水，通过主机3的负荷变化，控制第一支回路的冷却水流量，通过冷却泵控制箱7调节变频低温水冷却泵2的工作频率，达到节能的目的，使得该船舶变流量低温水冷却系统能够满足各个船舶设备的冷却需求和节能需求。

需要说明的是，主机3会发出主机启停信号15输送给冷却泵控制箱7，使得冷却泵控制箱7及时调整工作状态。

在一具体实施例中，当主机3启动时，变频低温水冷却泵2由流量计8发出的流量信号14经冷却泵控制箱7处理后输出的频率信号16控制，从而确保系统为主机空冷器3.1提供恒定的冷却水流量。

在一些实施例中，中央冷却器1内部设置有热交换器，海水冷却管路12的海水进管口和海水出管口连通热交换器一路，进水管口和出水管口连通热交换器另一路，通过热交换器实现利用海水对进水管口和出水管口内循环流动的冷却介质(本实施例中冷却介质为冷却水，其中冷却水为淡水)进行降温，从而使得中央冷却器1进行冷却的能耗降低。

可选地，主回路上还设置有流量计8；冷却泵控制箱7还与流量计8电连接。

具体地，通过流量计8检测到主回路中冷却水的流量，以便后续根据水流量调节冷却泵控制箱7的工作频率和各个支路的水流量。

在一具体实施例中，通过流量计8检测到管路中冷却水的流量，以便后续冷却泵控制箱7根据水流量调节其自身及变频低温水冷却泵2的工作频率和冷却水回路的流量。

可选地，用于检测主机缸套水冷却器5的被冷却侧的第一温度传感器9.1、用于检测主机滑油冷却器4的被冷却侧的第二温度传感器9.2、设置于第一支回路上的温度控制阀10；温度控制阀10与第一温度传感器9.1和第二温度传感器9.2分别电连接。

具体地，第一温度传感器9.1和第二温度传感器9.2检测到的温度信号17共同控制温度控制阀10的开闭程度，以达到控制第一支回路上的水流量的目的。

在一具体实施例中，主机滑油冷却器4的被冷却侧、主机缸套水冷却5的被冷却侧的温度随着主机3的负荷变化而变化。当主机3的负荷增加时，主机滑油冷却器4的被冷却侧的温度与主机缸套水冷却5的被冷却侧的温度也随之上升，第一温度传感器9.1检测到的主机缸套水的温度，第二温度传感器9.2检测到的滑油的温度，转换成电信号，即温度信号17，发送给温度控制阀10，从而增大温度控制阀10的开度，进而增加第一支回路的冷却水流量。

优选的，各个冷却器(包括但不限于主机空冷器3.1、主机滑油冷却器4和主机缸套水冷却器5等冷却器)可增加三通温度控制阀用于辅助调节支路水流量。

可选地，冷却水回路还包括：第二支回路，第二支回路上设置有开关控制阀11，第二支回路连通被冷却设备6的冷却水路；被冷却设备6与开关控制阀11电连接。

具体地，采用根据被冷却设备6的启停能够自动开闭的开关控制阀11，提高了该船舶变流量低温水冷却系统的自动化程度，减少了船员调节该船舶变流量低温水冷却系统的工作量。

在一具体实施例中，被冷却设备6发出的设备启停信号18用于控制各个冷却设备支路进口处的开关控制阀11的开闭，从而实现各个冷却设备支路冷却水的停供。

优选的，开关控制阀11优先选用自动打开方式，能够增强该水冷却系统的自动化程度，但不限于自动和手动打开方式。

在一具体实施例中，当主机3的负荷下降导致第一温度传感器9.1和第二温度传感器9.2检测到的温度下降，进而导致温度控制阀10的开度减小，或者被冷却设备6停止运行导致相应开关控制阀11关闭时，相应的管路的流阻增加，该船舶变流量低温水冷却系统整体的流阻亦增加，主机空冷器3.1进出口的压差相应增大，其冷却水流量随之增加，此时流量计8发出流量信号14，冷却泵控制箱7处理后发出降频的频率信号16，从而实现变频低温水冷却泵2工作在较低频率和较低流量的新平衡点上。

需要说明的是，平衡点是根据环境参数和船舶所需冷却量而动态变化的，这样使得本申请能够达到自动平衡式的节能。

可选地，第二支回路为并联的至少两路。

具体地，由于被冷却设备可以设置为不止一个，如空调、发电机等设备，每一个被冷却设备都单独设置在一支回路上，故第二支回路设置为并联的至少两路。

可选地，变频低温水冷却泵2为并联的至少两路。

具体地，变频低温水冷却泵2的数量至少一台，且变频低温水冷却泵2同时运行的数量至少一台，多台同时运行的变频低温水冷却泵2的工作频率相同，能够增加主回路的冷却水的水流量。

在一具体实施例中，变频低温水冷却泵2不仅可以实现及时变更该船舶变流量低温水冷却系统的工作频率，还可以通过其数量增加回路水流量。变频低温水冷却泵2的数量不限于1台、2台或多台，同时运行的数量亦不限于1台、2台或多台，在此变频低温水冷却泵2的数量不做具体限制。

综上所述，该船舶变流量低温水冷却系统根据被冷却设备6的启停和主机3的负荷变化，调节变频低温水冷却泵2的变频系统，节能效果好；采用根据被冷却设备6启停自动启闭的开关控制阀11，提高了自动化程度，减少了船员调节系统的工作量；本申请结合被冷却设备6的要求，提供了一套可行性高、自动化程度高、节能效果显著的变流量管路系统，可以满足包括主机空冷器3.1在内的船舶设备的冷却需求和节能需求。

【船舶变流量低温水冷却系统的工作原理】

图2展示了一种船舶变流量低温水冷却系统的工作原理图，如图2所示，主机3处于运行状态时，包括：

步骤S21：通过冷却泵控制箱7获取流量计8的流量信号14；

步骤S22：根据流量信号14输出频率信号16控制变频低温水冷却泵2的运行。

具体地，冷却泵控制箱7根据获取的流量计8的流量信号14输出频率信号16至变频低温水冷却泵2中，调节变频低温水冷却泵2的工作频率；在变频低温水冷却泵2的驱动作用下，经中央冷却器1冷却后的淡水通过低温水管路13经变频低温水冷却泵2加压后分别输送到主机空冷器3.1，主机滑油冷却器4，主机缸套水冷却器5以及被冷却设备6进行设备冷却，回水经低温水管路13回到经中央冷却器1中，并被海水冷却管路12冷却，以达到节能低耗的目的。

可选地，通过第一温度传感器9.1检测主机缸套水冷却器5的被冷却侧因主机3的负荷变化导致的温度变化；通过第二温度传感器9.2检测主机滑油冷却器4的被冷却侧因主机3的负荷变化导致的温度变化；根据第一温度传感器9.1和第二温度传感器9.2检测的结果控制温度控制阀10的开度。

具体地，温度控制阀10能够同时接收到第一温度传感器9.1和第二温度传感器9.2检测到的温度信号17，进而控制温度控制阀10的开闭程度，以达到控制第一支回路上的水流量的目的。

在一具体实施例中，主机滑油冷却器4的被冷却侧、主机缸套水冷却5的被冷却侧的温度随着主机3的负荷变化而变化。当主机3的负荷减少时，主机滑油冷却器4的被冷却侧的温度与主机缸套水冷却5的被冷却侧的温度也随之下降，第一温度传感器9.1检测到的主机缸套水的温度，第二温度传感器9.2检测到的滑油的温度，转换成电信号，即温度信号17，发送给温度控制阀10，从而减小温度控制阀10的开度，进而减少第一支回路的冷却水流量。

可选地，获取第二支回路连通的被冷却设备6的设备启停信号18；根据设备启停信号18控制第二支回路上的开关控制阀11的开闭。

具体地，被冷却设备6发出设备启停信号18，开关控制阀11根据收到的设备启停信号18进行开闭，其中开关控制阀11优先选用自动打开方式，能够增强该水冷却系统的自动化程度，但不限于自动和手动打开方式。

可选地，主机3处于停机状态时，包括：变频低温水冷却泵2运行在预设的低流量工况。

具体地，预设的低流量工况指的是船舶在港口停航时，设备所需要的冷却水流量小于航行时所需的冷却水流量，变频低温水冷却泵2运行在预设的低流量工况能够减少变频低温水冷却泵2的流量，从而节约能源。

在一具体实施例中，当主机3停止运行时，主机3发出主机启停信号15至冷却泵控制箱7中，冷却泵控制箱7相应停止运作，变频低温水冷却泵2运行在预设的低流量工况。其中，预设的低流量工况指的是船舶在港口停航时，各个船舶设备所需要的冷却水流量小于航行时所需的冷却水流量，变频低温水冷却泵2运行在预设的低流量工况能够减少变频低温水冷却泵2的流量，从而节约能源。

在一具体实施例中，当主机3启动时，主机3发出主机启停信号15至冷却泵控制箱7中，冷却泵控制箱7启动，流量计8发送流量信号14至冷却泵控制箱7中，冷却泵控制箱7处理流量信号14后得到频率信号16并将其发送至变频低温水冷却泵2中，变频低温水冷却泵2根据频率信号进行工作；根据主机滑油冷却器4一侧的第二温度传感器9.2和主机缸套水冷却器5一侧的第一温度传感器9.1发出的温度信号17，控制温度控制阀10的开度；根据被冷却设备6发出的设备启停信号18，控制开关控制阀11的开闭。通过电信号控制该系统中的水流量，使得该系统的可行性高、自动化程度高、节能效果显著，同时也满足了包括主机空冷器在内的船舶设备的冷却需求和节能需求。

综上所述，本申请提出的一种船舶变流量低温水冷却系统，本申请结合各个设备的要求，提供了一套可行性高、自动化程度高、节能效果显著的变流量管路系统，可以满足包括主机空冷器在内的船舶设备的冷却需求和节能需求；通过被冷却设备的启停和主机的负荷变化，调节变频低温水冷却泵的变频系统，节能效果好，运行费用低；被冷却设备淡水冷却管路进口采用了根据设备启停自动启闭的自动阀门，提高了自动化程度，减少了船员调节系统的工作量。

除非另有定义，本申请全文所使用的所有技术和科学术语与本申请所属技术领域的技术人员通常理解的含义相同。如有不一致，以本申请全文中所说明的含义或者根据本申请全文中记载的内容得出的含义为准。另外，本说明中所使用的术语只是为了描述本申请实施例的目的，不是旨在限制本申请。

可以理解，本领域技术人员可以将本申请全文中提到的一个或多个实施例中提到的特征，以任何适当的方式与其他实施例中的特征进行组合来实施本申请。

注意，上述仅为本申请的较佳实施例及所运用的技术原理。本领域技术人员会理解，本申请不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本申请的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本申请进行了较为详细的说明，但是本申请不仅仅限于以上实施例，在不脱离本申请的技术构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，均属于本申请的保护范畴。

Claims (6)

1.一种船舶变流量低温水冷却系统，其特征在于，包括：

中央冷却器(1)，内部具有热交换器，所述热交换器的一路与冷却水回路连通，所述热交换器的另一路与海水冷却管路(12)连通；

所述冷却水回路为低温水管路(13)，包括主回路和第一支回路，所述主回路上设置有驱动所述冷却水回路中的冷却水流动的变频低温水冷却泵(2)，所述主回路与主机(3)的主机空冷器(3.1)的冷却水路连通；

所述第一支回路上依次连通主机缸套水冷却器(5)的冷却水路、主机滑油冷却器(4)的冷却水路；

冷却泵控制箱(7)，其分别与所述主机(3)和所述变频低温水冷却泵(2)电连接。

2.如权利要求1所述的船舶变流量低温水冷却系统，其特征在于，所述主回路上还设置有流量计(8)；

所述冷却泵控制箱(7)还与所述流量计(8)电连接。

3.如权利要求1所述的船舶变流量低温水冷却系统，其特征在于，还包括：

用于检测主机缸套水冷却器(5)的被冷却侧的第一温度传感器(9.1)、用于检测主机滑油冷却器(4)的被冷却侧的第二温度传感器(9.2)、设置于所述第一支回路上的温度控制阀(10)；

所述温度控制阀(10)与所述第一温度传感器(9.1)和第二温度传感器(9.2)所述分别电连接。

4.如权利要求2所述的船舶变流量低温水冷却系统，其特征在于，所述冷却水回路还包括：

第二支回路，所述第二支回路上设置有开关控制阀(11)，所述第二支回路连通被冷却设备(6)的冷却水路；

所述被冷却设备(6)与所述开关控制阀(11)电连接。

5.如权利要求4所述的船舶变流量低温水冷却系统，其特征在于，所述第二支回路为并联的至少两路。

6.如权利要求1-5任一所述的船舶变流量低温水冷却系统，其特征在于，所述变频低温水冷却泵(2)为并联的至少两路。