[发明专利]一种船舶中央冷却水多段比值控制系统及方法

权利要求书

1.一种船舶中央冷却水多段比值控制方法，其特征在于，包括船舶主机系统、淡水冷却泵、冷却器、三通阀控制器、PLC控制器和现场操作箱，其特征在于，所述船舶主机系统分别连接PLC控制器和淡水冷却泵，淡水冷却泵还连接冷却器和三通阀控制器，冷却器还连接海水泵、海水出口和PLC控制器，PLC控制器还分别连接人机操作界面、现场操作箱和三通阀控制器；所述冷却器与海水泵之间接有压力传感器和温度传感器，所述冷却器与海水出口之间接有压力传感器和温度传感器，船舶主机系统和淡水冷却泵之间设有温度传感器，船舶主机系统和淡水冷却泵之间设有温度传感器，冷却器和PLC控制器之间设有温度传感器；

所述冷却器为板式冷却器；所述现场操作箱与海水泵均设有多个，并且每一个现场操作箱和海水泵一一对应，现场操作箱和海水泵之间设有压力开关；所述淡水冷却泵设有多个；所述的三通阀控制器是采用常规PID控制的控制器，同时三通阀阀门开度按以下公式设定对三通阀控制器的淡水阀门开度进行控制设定的控制器：输出4-20mA电流改变三通阀位置α(t)，输入传感器信号x(t)为PT100，r(t)为温度设定值，三通阀温控器输入信号是温度偏差信号e(t)＝r(t)-x(t)；控制器采用比例积分调节规律，设阀门初始位置为α0，e(t)与控制器输出位置增量dα(t)关系满足下式：阀门开度输出位置为：α＝α0+∫dα(t)；此位置信号α由PLC采集送入变频器，变频器根据此采集信号输出相应频率来改变海水变频泵转速，Ti为积分时间，Kp为比例值；

所述设定PLC控制器按以下设计函数进行设定的控制器：当αk10；第四区段：当船舶高速航行时，此时淡水温度快速升高，应及时增大海水流量进行热交换，避免产生盐析，此时变频器以最高频率运行，经验表明三通阀开度变化范围为“95％”到“100％”，因此设计第四区段为95％≤α，f＝50Hz；

包含以下步骤：步骤(1)：连结好各设备；

步骤(2)：三通阀控制器采用常规PID控制，三通阀阀门开度按以下公式设定对三通阀控制器的淡水阀门开度进行控制：输出4-20mA电流改变三通阀位置α(t)，输入传感器信号x(t)为PT100，r(t)为温度设定值，三通阀温控器输入信号是温度偏差信号e(t)＝r(t)-x(t)；控制器采用比例积分调节规律，设阀门初始位置为α0，e(t)与控制器输出位置增量dα(t)关系满足下式：阀门开度输出位置为：α＝α0+∫dα(t)；此位置信号α由PLC采集送入变频器，变频器根据此采集信号输出相应频率来改变海水变频泵转速，Ti为积分时间，Kp为比例值；

步骤(3)：设定PLC按以下设计函数对变频器频率进行控制：当αk10；第四区段：当船舶高速航行时，此时淡水温度快速升高，应及时增大海水流量进行热交换，避免产生盐析，此时变频器以最高频率运行，经验表明三通阀开度变化范围为“95％”到“100％”，因此设计第四区段为95％≤α，f＝50Hz；

根据阀门开度控制变频器频率进而控制海水变频泵转速，其中阀门开度与变频器频率之间的对应关系采用多段比值控制函数；增加开关函数，采用smith滞环比较器，增强系统稳定性；板式换热器出口海水温度达到安全界限49℃时，系统的变频器自动切换到最高限制频率运行。