船舶中央冷卻系統(tǒng)節(jié)能研究.pdf

1、在全球經(jīng)濟(jì)經(jīng)濟(jì)一體化不斷發(fā)展的背景下，海上運(yùn)輸已經(jīng)成為當(dāng)今國(guó)際貿(mào)易的主要運(yùn)輸手段，遠(yuǎn)洋運(yùn)輸能源消耗是人類能源消耗最主要的組成部分之一。隨著全球溫室氣體排放的加劇，全球氣候變暖和人類生存環(huán)境的惡化，同時(shí)化石能源的逐漸枯竭，人類的未來(lái)可持續(xù)發(fā)展面臨重大挑戰(zhàn)，因此對(duì)遠(yuǎn)洋船舶的節(jié)能減排研究具有現(xiàn)實(shí)意義。
　　目前中央冷卻系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)是通過(guò)海水冷卻泵的變頻調(diào)速實(shí)現(xiàn)換熱器淡水輸出溫度控制，使換熱供應(yīng)量與需求量始終保持一致并由此達(dá)成海水冷卻泵節(jié)

2、能運(yùn)行目的。但上述研究沒(méi)有涉及淡水流量與熱負(fù)荷設(shè)備散熱量的關(guān)系，節(jié)能效果無(wú)法達(dá)到最優(yōu)效果。
　　本文依據(jù)流體力學(xué)和傳熱學(xué)理論，研究了主發(fā)動(dòng)機(jī)和輔助機(jī)械熱負(fù)荷變化與淡水流量需求的關(guān)系，分析了管系設(shè)備的水壓分布規(guī)律，熱負(fù)荷、淡水流量變化對(duì)換熱器換熱過(guò)程的影響，具體研究工作如下:
　　1.運(yùn)用流體力學(xué)方法對(duì)中央冷卻系統(tǒng)的管系作簡(jiǎn)化與模型分析，研究了淡水變流量控制方法動(dòng)態(tài)匹配熱負(fù)荷設(shè)備散熱需求的可行性，并分析了影響淡水流量控制的相關(guān)

3、管系參數(shù)，提出了以淡水冷卻泵的變頻控制實(shí)現(xiàn)淡水流量控制的方法。
　　2.運(yùn)用傳熱學(xué)方法通過(guò)對(duì)換熱器熱交換過(guò)程的研究，論證了淡水流量變化對(duì)中央換熱器的換熱效果具有積極影響，并分析了淡水流量變化與海水流量變化間的關(guān)聯(lián)性。
　　3.依據(jù)前述研究成果結(jié)合實(shí)際船舶設(shè)計(jì)參數(shù)模擬計(jì)算不同運(yùn)行工況下淡水流量供應(yīng)與熱負(fù)荷設(shè)備的散熱量動(dòng)態(tài)匹配，同時(shí)結(jié)合海水冷卻泵變頻控制，分析海水溫度、熱負(fù)荷變動(dòng)對(duì)淡水冷卻泵與海水冷卻泵的綜合能耗的影響，為后續(xù)冷

4、卻水泵實(shí)施變頻控制的節(jié)能效果作出了量化評(píng)估。
　　4.研究了海水冷卻泵與淡水冷卻泵自動(dòng)控制節(jié)能運(yùn)行的改造實(shí)施方案，包括泵的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)邏輯控制圖，泵的轉(zhuǎn)速計(jì)算與管系布置原理圖等，介紹了各控制參數(shù)的設(shè)定依據(jù)及其作用，并分別介紹了所采用的主要信號(hào)采集設(shè)備、自動(dòng)化控制設(shè)備和人機(jī)互動(dòng)界面的功能等。
　　5.海水冷卻泵與淡水冷卻泵自動(dòng)控制改造方案在實(shí)船安裝運(yùn)行后的運(yùn)行數(shù)據(jù)收集與分析，包括海水冷卻泵與淡水冷卻泵的能耗、海水溫度、主發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速

5、、發(fā)電機(jī)工作狀態(tài)和主配電板顯示功率，分析了節(jié)能效果。
　　上述研究得出了淡水冷卻泵可以根據(jù)設(shè)備冷卻水需求量的動(dòng)態(tài)變化調(diào)節(jié)泵的運(yùn)行轉(zhuǎn)速而獲取能源節(jié)約，海水冷卻泵可以根據(jù)海水溫度變化與設(shè)備散熱量的動(dòng)態(tài)變化調(diào)節(jié)泵的轉(zhuǎn)速而獲取能源節(jié)約。淡水冷卻泵變頻控制不僅可以實(shí)現(xiàn)節(jié)能運(yùn)行，還有助于通過(guò)中央冷卻系統(tǒng)使海水冷卻泵的能耗進(jìn)一步下降。船舶試驗(yàn)證明采用淡水冷卻泵與海水冷卻泵同步變頻運(yùn)行比單獨(dú)采用海水冷卻泵變頻運(yùn)行可實(shí)現(xiàn)節(jié)約效率由35％提升至73％