[发明专利]一种船舶冷却系统的泵流模式和自流模式的双模式切换方法

说明书

本发明公开了一种船舶冷却系统的泵流模式和自流模式的双模式切换方法，包括以下步骤：1)确定冷却系统的冷凝器的要求真空，以压力表示；2)设定真空值p_ref作为泵流模式、自流模式的标识；3)设计泵流模式的启动和退出规则；当检测的冷凝器内的真空值大于设定值且保持N个采样周期以上，则冷却系统保持泵流模式，或从自流模式切换为泵流模式；当检测的冷凝器内的真空值小于设定值且保持N个采样周期以上，则冷却系统保持自流模式，或从泵流模式切换为自流模式。本发明提供了两种切换模式，满足自流航速区间最大化或真空环境最佳，可分别满足节能、降噪效果最佳和运行真空环境最佳的性能需求，有助于冷却系统多目标运行的实现。

技术领域

本发明属于船舶动力装置控制技术领域，更具体地，涉及一种船舶冷却系统的泵流模式和自流模式的双模式切换方法。

背景技术

凝汽式汽轮机作为船舶的动力系统，其冷却水系统是最重要的子系统之一，用来冷凝汽轮机做功产生的乏汽，维持汽轮机工作所需的真空条件。自流模式冷却系统是一种新型冷却水系统，与传统的泵流模式冷却水系统不同，其工作不依赖水泵的运转，比较节能，并且可大幅降低冷却水系统的噪声，是船舶动力装置冷却水系统的重要发展方向。如图1所示，自流模式冷却系统通常由进口接管及导流罩、出口接管及导流罩、冷凝器、连接管路及附件等组成，通过船舶舷侧的进出口接管及导流罩，将船舶航行中迎面水流的动压头转化为冷却水系统的内流静压，驱动冷却海水流过冷凝器，将汽轮机做功产生的乏汽进行冷凝，满足动力装置的冷却需求。当水泵启动后，冷却系统进入泵流模式，当水泵停转或随动，冷却系统进入自流模式，为论述方便，以水泵停转为自流模式。

在船舶航行过程中，通过自流模式系统的冷却海水流量取决于船舶航速，随着船舶航速的增加，自流模式冷却系统的冷却海水流量在增加，即冷却能力逐渐升高。动力装置运行工况直接影响进入冷凝器的乏汽流量大小，决定了冷凝器所需要的冷却海水流量，即决定了动力装置的冷却需求。仅当自流模式冷却系统的冷却能力不小于动力装置的冷却需求时，自流模式冷却系统才具有适用性。动力装置的运行工况同时也决定船舶的螺旋桨转速，螺旋桨转速又直接影响船舶航速和自流模式冷却系统的冷却能力，故设计阶段通常以船舶航速作为标识参数，以冷却海水温度t为外部条件，使得在船舶航速区v₁-v₂范围内自流模式冷却系统具备适用性。超出航速范围v₁-v₂时，自流模式冷却系统不能提供足够的冷却海水流量，需要启动水泵，转换为泵流模式冷却系统。然而，由于不同海域的冷却海水温度t是变化的，自流航速区v₁-v₂是也将是变化的，自流模式冷却系统转换泵流模式冷却系统的时机是需要动态掌握的，而且转换过程中需确保真空始终满足要求，且不能出现在转换点附近的往复切换，否则，系统运行将不能稳定运行。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了泵流模式、自流模式冷却系统的双模式切换方法，可实现自流航速区间最大化转换和真空环境最佳转换等两种转换模式，可满足适应不同环境的冷却系统的多样化运行要求。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种船舶冷却系统的泵流模式和自流模式的双模式切换方法，其特征在于：包括以下步骤：

1)确定冷却系统的冷凝器的要求真空，要求真空以压力表示，并且p₀-Δp≤要求真空≤p₀+Δp；其中，p₀是冷凝器的标称真空，Δp为允许的真空偏差值，p₀+Δp是冷凝器的真空上限，p₀-Δp是冷凝器的真空下限；

2)设定真空值p_ref作为泵流模式、自流模式冷却系统转换的标识，其中：

如果以自流模式下的航速区间最宽为目标，则α为限制的超调量，并且

如果以冷凝器的真空环境最佳为目标，则p_ref＝p₀；