智能海水冷卻系統(tǒng)的制作方法
【專利說明】智能海水冷卻系統(tǒng)
[0001]相關(guān)申請的交叉引用
[0002]本申請涉及并要求于2013年4月19日由Daniel Yin等人提交、申請?zhí)枮?1/813，822、發(fā)明名稱為“智能海水冷卻系統(tǒng)”的美國臨時專利申請的優(yōu)先權(quán)，其全部內(nèi)容通過引用的方式并入本文。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本公開大體上涉及用于航海船只的海水冷卻系統(tǒng)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種通過調(diào)節(jié)熱聯(lián)接至淡水冷卻回路的海水冷卻回路中的栗速度來控制淡水冷卻回路中的溫度的系統(tǒng)與方法。
【背景技術(shù)】
[0004]大型航海船只通常由大型內(nèi)燃機來提供動力，而大型內(nèi)燃機需要在各種操作條件下進行持續(xù)冷卻，諸如，例如，在高速巡航期間、靠近港口的低速操作和為避免惡劣天氣的全速操作。用于實現(xiàn)這種冷卻的現(xiàn)有系統(tǒng)通常包括將海水抽入船載換熱器中的一個或多個栗。換熱器用于冷卻流經(jīng)并且冷卻船只的發(fā)動機和/或船只上其它不同負載(例如，空調(diào)系統(tǒng))的封閉淡水冷卻回路。
[0005]與現(xiàn)有海水冷卻系統(tǒng)(諸如上面所描述的海水冷卻系統(tǒng))相關(guān)聯(lián)的一個缺點是它們通常效率較低。特別是，用于將海水抽入這類系統(tǒng)中的栗通常以恒定的速度運轉(zhuǎn)，無論實現(xiàn)相關(guān)聯(lián)發(fā)動機的充分冷卻所需要的海水的量如何。從而，如果發(fā)動機不需要大量冷卻時，諸如，當發(fā)動機空轉(zhuǎn)或者以低速度運轉(zhuǎn)時，或者如果抽入冷卻系統(tǒng)的海水非常冷時，那么冷卻系統(tǒng)的栗可能提供比實現(xiàn)充分冷卻所需的水還要多的水。在這種情況下，冷卻系統(tǒng)將配置為將淡水回路中的一些淡水直接轉(zhuǎn)移到換熱器的排出側(cè)，在該排出側(cè)，這些淡水與流經(jīng)換熱器并且由換熱器冷卻的剩余淡水混合。從而實現(xiàn)了淡水回路中所需的溫度。然而，該系統(tǒng)不需要以恒定速度驅(qū)動的海水系統(tǒng)提供全部冷卻動力(因此需要轉(zhuǎn)移淡水回路中的水)。因此，驅(qū)動栗消耗的一部分燃料是不必要的。這樣，需要一種更高效的海水栗系統(tǒng)以用于服務(wù)海洋產(chǎn)業(yè)的換熱系統(tǒng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]有鑒于此，將有利于提供一種智能海水冷卻系統(tǒng)與方法，相對于現(xiàn)有海水冷卻系統(tǒng)與方法而言提供提高的效率和節(jié)省燃料。
[0007]根據(jù)本公開的示例性系統(tǒng)可以包括聯(lián)接至換熱器的第一流體冷卻回路；聯(lián)接至所述換熱器的第二流體冷卻回路，所述第二流體冷卻回路包括用于通過所述第二流體冷卻回路使流體循環(huán)的栗；以及操作性地連接至所述流體栗的控制器。所述控制器可以配置為監(jiān)測所述第一流體冷卻回路中的實際溫度并且基于監(jiān)測到的溫度調(diào)節(jié)所述栗的速度，以便在所述第一流體冷卻回路中實現(xiàn)所需溫度。
[0008]公開了一種用于向換熱元件提供可變海水冷卻流的方法。所述方法包括:以第一流速在第一冷卻回路中循環(huán)第一流體，所述第一冷卻回路聯(lián)接至換熱器的第一側(cè)；以第二流速在第二冷卻回路中循環(huán)第二流體，所述第二冷卻回路聯(lián)接至所述換熱器的第二側(cè)；檢測所述第一流體的溫度；以及調(diào)節(jié)所述第二流速以將所述第一流體的溫度保持在預(yù)定溫度范圍內(nèi)。
【附圖說明】
[0009]現(xiàn)在將參照附圖通過示例的方式對所公開的裝置的具體實施例進行描述，其中:
[0010]圖1是圖示根據(jù)系統(tǒng)的示例性智能海水冷卻系統(tǒng)的示意圖。
[0011]圖2是圖示根據(jù)本公開的示例性通用方法的流程圖。
[0012]圖3是圖示由栗速度的減少而引起的節(jié)能的曲線圖。
[0013]圖4是圖示確定是利用一個栗還是利用兩個栗操作本公開的系統(tǒng)的示例性手段的曲線圖。
[0014]圖5是圖示在用于較高流量需求情況的栗速度控制與用于較低流量需求情況下的淡水分流閥之間的分界點處操作本公開的系統(tǒng)的示例性手段的曲線圖。
[0015]圖6是圖示根據(jù)本公開的示例性具體方法的流程圖。
[0016]圖7是圖示了圖6所示方法的配置子方法的流程圖。
[0017]圖8是圖示了圖6所示方法的自動操作子方法的流程圖。
[0018]圖9是圖示了圖6所示方法的教示子方法的流程圖。
[0019]圖10是圖示了圖6所示方法的啟動控制子方法的流程圖。
[0020]圖11是圖示了圖6所示方法的備用栗與操作子方法的流程圖。
[0021]圖12是圖示了圖9所示方法的啟動控制子方法的曲線圖。
【具體實施方式】
[0022]現(xiàn)在將參照附圖在下文中對本公開的智能海水冷卻系統(tǒng)與方法進行更充分地描述，在附圖中示出了本發(fā)明的優(yōu)選實施例。但是，所公開的系統(tǒng)與方法可以以許多不同的形式體現(xiàn)，不應(yīng)該理解為限制于本文中陳述的實施例。確切地說，提供這些實施例以使本公開對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言變得全面和完整并且完全表達本發(fā)明的范圍。在附圖中，相同的附圖標記自始至終表示相同的元件。
[0023]參照圖1，示出了示例性智能海水冷卻系統(tǒng)10(下文稱為“系統(tǒng)10”)的示意圖。系統(tǒng)10可以安裝在具有需要冷卻的一個或多個發(fā)動機11的任何類型的航海船只或者近海平臺上。雖然圖1中只示出了單個發(fā)動機11，但是本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)該理解的是，發(fā)動機11可以代表可聯(lián)接至冷卻系統(tǒng)10的船只或平臺上的多個發(fā)動機或者各種其它負載。
[0024]系統(tǒng)10可以包括海水冷卻回路12和淡水冷卻回路14，海水冷卻回路12和淡水冷卻回路14通過換熱器15相互聯(lián)接，如下面進一步描述的。雖然圖1中只示出了單個換熱器15，但是可以想到的是，在不脫離本公開的情況下，系統(tǒng)10可以選擇性地包括用于在海水冷卻回路12與淡水冷卻回路14之間提供較大熱傳遞的兩個或以上的換熱器。
[0025]系統(tǒng)10的海水冷卻回路12可以包括主栗16、二級栗18和備用栗20。栗16_20可以由各自的變頻驅(qū)動器22、24和26(下文稱為“VFD22、24和26”)來驅(qū)動。雖然栗16-20可以是離心栗，但是可以想到的是系統(tǒng)10可以選擇性或者額外包括各種其它類型的流體栗O
[0026]VFD 22-26可以經(jīng)由通信線路40、42和44操作性地連接至各自的主栗、二級栗和備用栗28、30和32。各種傳感器和監(jiān)測裝置35、37和39可以操作性地安裝在栗16、18和20上并且經(jīng)由通信線路34、36和38連接至對應(yīng)的控制器28、30和32，這些傳感器和監(jiān)測裝置35、37和39包括但不限制于振動傳感器、壓力傳感器、軸承溫度傳感器和其它可能的傳感器。這些傳感器可以提供來監(jiān)測栗16、18和20的健康狀況，如下面進一步描述的。
[0027]控制器28-32可以進一步通過通信線路46相互連接。通信線路46對提供監(jiān)督通信能力的其它網(wǎng)絡(luò)而言可以是透明的?？刂破?8-32可以配置為控制VFD 22-26的操作(因此控制栗16-20的操作)以調(diào)節(jié)至換熱器15的海水流量，如下面進一步描述的?？刂破?8-32可以是任何合適類型的控制器，包括但不限制于比例積分微分控制器(PID)和/或可編程邏輯控制器(PLC)?？刂破?8-32可以包括可配置為接收和存儲冷卻系統(tǒng)10中各種傳感器提供的數(shù)據(jù)的各自存儲單元和處理器(未示出)，以在控制器與系統(tǒng)外面的網(wǎng)絡(luò)之間傳送數(shù)據(jù)，并且存儲和執(zhí)行用于執(zhí)行如下所述的本公開的方法步驟的軟件指令。
[0028]通彳目線路34_46以及下面所述的通彳目線路81、104和108圖不為硬線連接。但是，應(yīng)該理解的是，系統(tǒng)10的通信線路34-46、91、104和108可以通過各種各樣無線或者硬線連接來體現(xiàn)。例如，通信線路34-46、91、104和108可以使用Wi_F1、藍牙、公用交換電話網(wǎng)(PSTN)、衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、蜂窩網(wǎng)絡(luò)(諸如，例如，用于SMS和分組語音通信的全球移動通信系統(tǒng)(GSM))、用于封裝數(shù)據(jù)和語音通信的通用分組無線業(yè)務(wù)(GPRS)、或有線數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)(諸如，例如，用于TCP/IP、VOIP通信的以太網(wǎng)/互聯(lián)網(wǎng))，等等。
[0029]海水冷卻回路12可以包括用于通過栗16-20從海洋72中抽取水并且通過包括換熱器15的海水側(cè)的海水冷卻回路12循環(huán)海水的各種管道和管道系統(tǒng)部件(“管道”)50、52、54、56、58、60、62、64、66、68、70，如下面進一步描述的。管道50-70以及下面描述的淡水冷卻回路14的管道84、86、88、90和94可以是適用于輸送水的任意類型的剛性或撓性導(dǎo)管、管、管子或者管道，并且，由于可以適合于特定應(yīng)用，所以可以以任何構(gòu)型設(shè)置在船只或平臺上。
[0030]海水冷卻回路12可以進一步包括設(shè)置在導(dǎo)管68與70中間并且經(jīng)由通信線路連接至主控制器28的通信線路91。排出閥89可以可調(diào)節(jié)地打開和關(guān)閉以改變栗16-20的運行特征(例如，壓力)，如下面進一步描述的。在一個非限制示例性實施例中，排出閥是節(jié)流閥。
[0031]系統(tǒng)10的淡水冷卻回路14可以是閉合流體回路，該閉合流體回路包括流體栗80和用于持續(xù)抽吸和輸送通過換熱器15和發(fā)動機11的淡水以冷卻發(fā)動機11的各種管道與部