CN107193301A - 船舶海水泵的节能控制***和方法 - Google Patents

船舶海水泵的节能控制***和方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种船舶海水泵的节能控制***和方法，海水泵采用变频器驱动，一台海水泵处于运行状态，其他海水泵处于待机状态；温度传感器设置在冷却淡水出口处，检测冷却淡水的实时温度；控制单元预设额定温度；控制单元判断实时温度是否大于额定温度；当实时温度大于额定温度，控制单元控制任意一台海水泵的变频器增加运行频率。其优点在于性能优越，控制方式灵活，抗干扰能力强，工作稳定可靠，全自动运行无人值守；无损耗水泵电机转速调节，实现水流量从零至最大之间的无级调节，使***始终工作在最佳节能状态。

Description

船舶海水泵的节能控制***和方法
技术领域
本发明涉及一种节能控制***和方法，特别涉及一种船舶海水泵的节能控制***和方法。
背景技术
海水泵提供海水用于冷却淡水，淡水用来冷却船用设备，这充分利用了海水的冷量。海水表层温度变化也很大(4～30℃)；主海水冷却泵设计参数均考虑极限设计(海水温度32℃)，且留有一定的余量，冗余较大。海水泵提供海水做为冷却介质进入冷却器与淡水进行热交换。节能效果显著，且能使电机实现真正的软启动，减小了对海水管道、调节阀、板冷的水力冲击和磨损，使***的运行更安全可靠，并且可大幅度节省这些设备的维护费用。
由于在实践中，考虑到同型号的水泵一调速一定速并列运行时，虽然调度灵活，但由于无法兼顾到调速泵与定速泵的高效工作阶段，此种情况下，调速运行的范围是很小的。
现在市场上海水泵节能***，是海水泵采用双速电机，此方法投资少，实施简单，但节能效果有限；主要通过改变电动机定子绕组的接线方式来调节异步电动机的变速，改变磁极对数，使单绕组可以调节电机的转速。电动机可以调节高、低转速，通过切换绕组接线来改变电机线圈的绕组连接方式，实现电动机节能。由于线路复杂、启动电流对电网冲击过大，维修难度大，海水泵出口的流量和压力不稳定，对海水出口管道及板冷的水力冲击均会影响***。
发明内容
本发明的目的旨在提供一种船舶海水泵的节能控制***和方法，解决现有的技术问题；以克服上述现有技术的存在缺陷。
本发明提供一种船舶海水泵的节能控制***，包括：至少两台海水泵、温度传感器和控制单元；海水泵采用变频器驱动，一台海水泵处于运行状态，其他海水泵处于待机状态；温度传感器设置在冷却淡水出口处，检测冷却淡水的实时温度；控制单元预设额定温度；控制单元判断实时温度是否大于额定温度；当实时温度大于额定温度，控制单元控制任意一台海水泵的变频器增加运行频率。
进一步，本发明提供一种船舶海水泵的节能控制***，还可以具有这样的特征：控制单元控制任意一台海水泵的变频器增加运行频率的方式为运行状态的海水泵增加运行频率和/或待机状态的海水泵变频启动进入运行状态。
进一步，本发明提供一种船舶海水泵的节能控制***，还可以具有这样的特征：控制单元预设的额定温度为36℃。
进一步，本发明提供一种船舶海水泵的节能控制***，还可以具有这样的特征：控制单元控制运行状态的海水泵和待机状态的海水泵相互切换。
进一步，本发明提供一种船舶海水泵的节能控制***，还可以具有这样的特征：每个海水泵包括分断路器、变频器、接触器、热继电器和电机；变频器通过分断路器与总电路连接，接收电能；变频器通过接触器与电机连接；热继电器并联在变频器两端；接触器与热继电器联动；控制单元与每个变频器连接，控制变频器的运行状态；控制单元还与温度传感器连接，接收实时温度。
进一步，本发明提供一种船舶海水泵的节能控制***，还可以具有这样的特征：海水泵为四台，两两为一组；一组处于工作状态，另一组处于备用状态。
进一步，本发明提供一种船舶海水泵的节能控制***，还可以具有这样的特征：控制单元累计每台海水泵的工作时间，并控制每台海水泵的工作时间相同。
另外，本发明提供一种船舶海水泵的节能控制方法：一台海水泵处于运行状态，其他海水泵处于待机状态；温度传感器检测冷却淡水的实时温度；判断实时温度是否大于额定温度；当实时温度大于额定温度，控制任意一台海水泵的变频器增加运行频率。
进一步，本发明提供一种一种船舶海水泵的节能控制方法，还可以具有这样的特征：任意一台海水泵的变频器增加运行频率的方式为运行状态的海水泵增加运行频率和/或待机状态的海水泵变频启动进入运行状态。
进一步，本发明提供一种一种船舶海水泵的节能控制方法，还可以具有这样的特征：额定温度为36℃。
本发明提供一种一种船舶海水泵的节能控制***和方法，采用变频器实现对三相冷却海水泵电机的转速进行变频调速，来改变对海水泵的转速大小，利用温度传感器检测热交换器冷却介质的当前温度信号，冷却介质温度发生变化，采集的信号就会发生相应的变化，在经过转换电路把所采集的信号转换成对应的PID输入控制的电流信号，从而控制变频器的输出电压和频率，进而改变电机的转速来改变供水量，最终保持***的温度恒定；该变频恒温***的设计成果可运用于许多实际的恒温控制***中，并能够取得稳定可靠的运行效果和良好的节能效果。
附图说明
图1是本发明的船舶海水泵的节能控制***的结构图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的描述。
图1是本发明的船舶海水泵的节能控制***的结构图。
如图1所示，本实施例中，船舶海水泵的节能控制***，包括4台海水泵100、控制单元200和温度传感器300。
每个海水泵100包括：分断路器d、变频器VFD、接触器K、热继电器J和电机M。变频器VFD通过分断路器d与总电路的断路器DD连接，接收电能。变频器VFD通过接触器K与电机M连接，通过频率控制电机的运行速度。热继电器J并联在变频器VFD两端。接触器K与热继电器J联动。
控制单元200与每个变频器VFD连接，控制变频器的运行状态，及控制变频器启动、关闭以及运行的频率。控制单元200还与温度传感器300连接，接收实时温度。温度传感器设置在冷却淡水出口处，检测冷却淡水的实时温度。控制单元预设额定温度36℃，当然预设温度可以根据需要更改设置。
船舶海水泵的节能控制方法：
启动，船舶海水泵的节能控制***，一般状态下，一台海水泵的变频器变频启动，如电机M1驱动的海水泵运行，然后进入定频的工作状态，将海水输送至淡水冷却设备。
当冷却器排出口的温度传感器300检测到的温度大于控制单元100预设额定温度36℃时，即控制单元判断实时温度是否大于额定温度36℃；控制单元可以控制运行中的海水泵增加电机M1的工作频率，提高转速，增加海水的流量。当然，控制单元还可控制待机中的海水泵的电机M2变频启动，同样可以达到增加海水流量的目的。当然，控制单元可以控制电机M1增加转速和电机M2启动同时执行。
本实施例中，海水泵为四台，两两为一组。一组处于工作状态，另一组处于备用状态。若任一台海水泵的部件损坏，由控制单元发出控制信号进行海水泵的谢欢。船舶海水泵的节能控制***可在需2台泵工作时，1台海水泵变频器和1台海水泵工频启动工作。
另外，控制单元累计每台海水泵的工作时间，并控制每台海水泵的工作时间，实现多台水泵可循环交替运行，均衡了各台泵的平均工作时间，避免了水泵锈死。
本发明提供一种船舶海水泵的节能控制***和方法，在冷却器淡水出口处安装一只温度传感器，连续测量冷却器排出口总管淡水温度，信号反馈给控制单元；设定淡水温度值(36℃)，排出口监测的温度值反馈到自动调频***，进行频率调整，驱动海水泵电机根据频率的变化而改变转速，海水泵的流量也随之变化，由此构成一闭环自动恒温变频调节***；当海水泵设备有故障时，即任一台电机或变频器发生过流、短路等状态时，信号反馈至控制单元，切换装置将自动转换到备用海水泵，保证***的安全与可靠性。功能强大，使用寿命长。
本发明提供一种船舶海水泵的节能控制***和方法，使用工业可编程序控制器进行编程控制；性能优越，控制方式灵活，抗干扰能力强，工作稳定可靠，全自动运行无人值守；无损耗水泵电机转速调节，实现水流量从零至最大之间的无级调节，使***始终工作在最佳节能状态，“需要多少温度，降低多少温度”；大功率水泵电机均可由变频器实现软启动，对电网和管网无冲击，大大延长水泵、电机、管网及其它控制设备的使用寿命；多台水泵可循环交替运行，均衡了各台泵的平均工作时间，避免了水泵锈死；***运行噪音小，温度恒定，控制精度高；海水泵出口的流量和压力比较平稳，使海水泵的运行条件得到改善，同时减少对海水出口管道及板冷的水力冲击；当海水泵变频器发生故障时，***可自动通过旁路柜切换到工频状态，保证海水冷却***的安全运行，冗余性好，能满足不同工况的性能需要；设备综合保护功能齐全(过流、过压、过载、缺相，堵转、电源相不平衡、水源缺水保护等)并有故障巡检功能及故障自记录功能；海水泵正常运行时，通过变频器调节其转速，从而实现出口流量和压力的自动调节，减小了调节阀的机械磨损；设备体积小，节省空间，安装便捷；节省运营费用：一方面节省了柴油，二方面降低了维修保养费用；高性能的闭环控，增加了***的可靠性；***简化，可靠性提高；具有高效节能，节能效果明显；电机能实现更为平稳和渐进的柔性启动和停止；集成欠压、过流、过压、过热、超速等多种保护功能，有效安全的保护***。

Claims (10)

1.一种船舶海水泵的节能控制***，其特征在于，包括：至少两台海水泵、温度传感器和控制单元；
其中，所述海水泵采用变频器驱动，一台所述海水泵处于运行状态，其他所述海水泵处于待机状态；
所述温度传感器设置在所述冷却淡水出口处，检测冷却淡水的实时温度；
所述控制单元预设额定温度；
所述控制单元判断所述实时温度是否大于所述额定温度；当所述实时温度大于所述额定温度，所述控制单元控制任意一台所述海水泵的变频器增加运行频率。
2.根据权利要求1所述的船舶海水泵的节能控制***，其特征在于：所述控制单元控制任意一台所述海水泵的变频器增加运行频率的方式为运行状态的所述海水泵增加运行频率和/或待机状态的所述海水泵变频启动进入运行状态。
3.根据权利要求1所述的船舶海水泵的节能控制***，其特征在于：所述控制单元预设的所述额定温度为36℃。
4.根据权利要求1所述的船舶海水泵的节能控制***，其特征在于：所述控制单元控制运行状态的所述海水泵和待机状态的海水泵相互切换。
5.根据权利要求1所述的船舶海水泵的节能控制***，其特征在于：每个所述海水泵包括分断路器、变频器、接触器、热继电器和电机；
所述变频器通过所述分断路器与总电路连接，接收电能；所述变频器通过所述接触器与所述电机连接；所述热继电器并联在所述变频器两端；所述接触器与所述热继电器联动；
所述控制单元与每个所述变频器连接，控制所述变频器的运行状态；
所述控制单元还与温度传感器连接，接收所述实时温度。
6.根据权利要求1所述的船舶海水泵的节能控制***，其特征在于：所述海水泵为四台，两两为一组；一组处于工作状态，另一组处于备用状态。
7.根据权利要求1所述的船舶海水泵的节能控制***，其特征在于：所述控制单元累计每台所述海水泵的工作时间，并控制每台所述海水泵的工作时间。
8.一种船舶海水泵的节能控制方法，其特征在于：
一台所述海水泵处于运行状态，其他所述海水泵处于待机状态；
所述温度传感器检测冷却淡水的实时温度；
判断所述实时温度是否大于所述额定温度；当所述实时温度大于所述额定温度，控制任意一台所述海水泵的变频器增加运行频率。
9.根据权利要求8所述的船舶海水泵的节能控制方法，其特征在于：任意一台所述海水泵的变频器增加运行频率的方式为运行状态的所述海水泵增加运行频率和/或待机状态的所述海水泵变频启动进入运行状态。
10.根据权利要求8所述的船舶海水泵的节能控制方法，其特征在于：所述额定温度为36℃。
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