基于变频控制的船舶中央冷却系统控制策略研究

来源 :大连海事大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:liongliong507
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船舶中央冷却水系统一般采用定速电动机与离心泵相结合,当海水温度降低及主辅机设备热负荷减小时,只有通过三通阀保证低温淡水出口的温度维持恒定,因此理论所需要的海水量比实际的海水量少很多,但定速电动机却一直运转,这就造成了能源的浪费。本文通过仿真实船的中央冷却水系统,根据热负荷的分布情况,海水的温度、流量与泵浦的特性曲线分析比对,当在海水温度降低或主辅机负荷减少时,通过变频技术降低电动机转速使之与泵浦的特性曲线相吻合,电动机转速降低能耗降低,从而节约能源消耗。本文介绍了船舶中央冷却水系统的原理、结构及相关设备,分析了离心泵基本原理、串并联输出的流量特性、相似定律及三相电动机与变频器的结构原理图。根据船舶中央冷却系统的典型设计,通过热平衡计算法与恒温控制法等方法,得出节能的方法,根据实际情况本文采用恒温控制法研究船舶中央冷却系统的节能性能。利用Matlab/Simulink程序来仿真船舶中央冷却系统,分别对板式热交换器、温控三通阀及热负载系统进行建模,并在此基础上进行组合。根据某集装箱船的热平衡分布图建模仿真在MCR100%、90%及25%的热负荷且海水温度为32℃与25℃时,分别对定量泵与变量泵进行建模分析,模拟三通阀输出的低温淡水水温及阀门的开度,在此基础上对海水泵变流量及定流量进行能耗评估,由海水变流量模拟结果得出,通过采用变频器改变海水泵的频率,在保证海水量满足冷却器冷却要求的前提下,依据泵浦相似定律推测出海水泵变流量时的能耗。考虑到船舶机舱温度比较高,变频器输出的频率要保证冷却海水泵电动机运行时不会因过热而损坏,本文以34Hz作为最低设定频率,当海水温度为32℃,主辅机热负荷变化时,通过仿真输出可节能约80%,考虑到泵浦实际的一般机械效率约为0.8,得出采用变频控制可节能率约为六成,由此模拟结果评估基于变频控制的中央冷却水系统控制方法在船舶节能降耗上的切实可行,能够很好的实现节能减排。
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