[發(fā)明專利]船舶中央冷卻水節(jié)能系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110489608.5
• 申請日: 2021-05-06
• 公開（公告）號: CN113173240B
• 公開（公告）日: 2022-10-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王軍;侯宇;林小龍;陳再仁;安東;房鵬翔;干羽
• 申請（專利權(quán)）人: 江蘇科技大學
• 主分類號: B63H21/38
• 分類號: B63H21/38;F16K31/04;F16K31/524
• 代理公司: 南京正聯(lián)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32243
• 代理人: 杭行

本發(fā)明公開一種船舶中央冷卻水節(jié)能系統(tǒng)，包括海水泵、板式換熱器和淡水泵，在海水泵與板式換熱器之間連接有可變腔容凸輪式脈動發(fā)生器，在海水泵上連接有變頻器和溫度控制器；增加脈動發(fā)生器裝置后可以產(chǎn)生指定頻率的脈動，而強化脈動可以使管內(nèi)海水的湍流度增加，周期性的壓力變化又可以使管內(nèi)海水產(chǎn)生強制對流，并通過促進旋渦的形成增加有效傳熱，進而將對流引入邊界層，與此同時會產(chǎn)生空化效應(yīng)，從而既能提高板式換熱器的換熱率，還能起到抑垢、除垢的作用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于換熱系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種船舶中央冷卻水節(jié)能系統(tǒng)。

背景技術(shù)

船舶主動力裝置（如主機）是船舶的“心臟”，而冷卻系統(tǒng)是船舶動力裝置中不可或缺的核心組成部分之一，用于冷卻船舶上各個發(fā)熱部件，保證所有設(shè)備在連續(xù)運行的工況下能始終正常工作。隨著時代的發(fā)展與進步，船舶的設(shè)計越發(fā)追求節(jié)能，環(huán)保和高效性。中國船級社（CCS）發(fā)布的《船舶能量消耗分布與節(jié)能指南》中指出，主機的能量消耗高達74.8%，而其中船舶主機冷卻水系統(tǒng)的冷卻損失占總能量損失的28%。

目前已知的有效措施是采用海水泵變頻控制技術(shù)來達到節(jié)能減排的效果，據(jù)資料顯示，歐亞航線上的20000TEU級集裝箱船在安裝了變頻調(diào)速技術(shù)之后的節(jié)能情況如下：單航次功耗節(jié)省約115167Kwh，按年均三航次計算年節(jié)約功耗為364330kWh，同時年節(jié)約燃油費用約349538元。而變頻設(shè)備的成本為12萬美元（約82.8萬人民幣），系統(tǒng)的成本回收時間約為2.3年，由此可以看出變頻控制技術(shù)是非常值得研究和推廣的。

能源的利用與消耗主要是由熱能的形式進行轉(zhuǎn)換，而換熱器則是在這一過程中最為重要的部件，通過改進換熱器結(jié)構(gòu)或者是加入強化換熱技術(shù)，不僅可以提高換熱效率，還能減少泵的能耗，起到節(jié)能環(huán)保的作用，從而提高航運的經(jīng)濟性。研究換熱器的換交換熱效率已成為當前需要解決的重大課題。通過查閱相關(guān)資料發(fā)現(xiàn)，目前船舶上使用的大多數(shù)中央冷卻水系統(tǒng)存在無法有效實現(xiàn)海水泵變頻調(diào)速、變頻響應(yīng)速度慢、換熱器換熱效率低、管路容易產(chǎn)生積垢等方面的缺陷。

申請?zhí)枮?01521109247.3的專利公開了一種主機節(jié)能閉式冷卻系統(tǒng)，包括：主機、淡水泵、膨脹水箱和冷卻水管。主機上的入水口通過管道與淡水泵的出水口相連接，淡水泵的入水口管道與膨脹水箱的出水口相連接，主機的出水口通過管道與冷卻水管道的入口相連接，冷卻水管的出口通過管道與膨脹水箱的入口相連接，雖然整個系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡單，可以起到很好的冷卻效果，但是卻不能適應(yīng)不同的工況，無法根據(jù)不同工況調(diào)整淡水泵的轉(zhuǎn)速，不能調(diào)節(jié)冷卻水的流量，從而造成大量能源浪費。

申請?zhí)枮?01620782799.9的專利公開了一種中央冷卻節(jié)能控制系統(tǒng)，包括：海水泵組、中央冷卻器組、主機負荷設(shè)備、低溫淡水冷卻泵組、自動調(diào)節(jié)三通閥、變頻器電器柜、中央冷卻器、溫度傳感器、壓力傳感器。通過測量當前船舶主機負荷的大小，由計算可得出所需的冷卻水量，然后按照需求來調(diào)整電機頻率，以達到控制節(jié)能的目的。但是該系統(tǒng)在長時間運行后會導致?lián)Q熱器內(nèi)部存有大量的水垢，如果換熱器內(nèi)部積垢造成換熱效率降低時，系統(tǒng)會自動增加海水泵的轉(zhuǎn)速來增加供水量，同樣會造成電能的浪費，而且該系統(tǒng)從熱平衡被打破到重新建立新的熱平衡的時間比較長，在此過程中變頻電機需要頻繁變速。

申請?zhí)枮?02010774060.4的專利公開了一種船舶中央冷卻淡水節(jié)能系統(tǒng)，包括中央冷卻器、監(jiān)測報警系統(tǒng)、多臺淡水冷卻泵、第一類冷卻水用戶和第二類冷卻水用戶。該系統(tǒng)通過監(jiān)測系統(tǒng)來控制進水口處的控制閥門，根據(jù)壓差大小控制關(guān)閉一臺或多臺淡水冷卻泵。通過測定某些冷卻用戶不需要運行時可以自動關(guān)閉其對應(yīng)的電動蝶閥，從而減少中央冷卻水系統(tǒng)所需的冷卻淡水流量，實現(xiàn)節(jié)能。但是該系統(tǒng)的冷卻淡水泵不能實現(xiàn)變頻控制，在某些工況下會有過量的冷卻水就會造成能源浪費，并且換熱器容易出現(xiàn)積垢，會大大影響換熱效率。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種經(jīng)優(yōu)化的船舶中央冷卻水節(jié)能系統(tǒng)，可實現(xiàn)變頻控制，并且具有抑垢除垢的效果，更加節(jié)能減排，安全環(huán)保。