[发明专利]一种耗能式船舶自流冷却系统

说明书

本发明公开了一种耗能式船舶自流冷却系统，包括海水冷却子系统和供电与发电耗能子系统；供电与发电耗能子系统包括：供电开关、变频器、电动发电机和控制器；船舶电网依次通过供电开关、变频器和电动发电机与冷却水泵电性连接；控制器的控制端分别与变频器和电动发电机电性连接，以控制电动发电机运行在电动状态或发电状态，并在电动发电机运行在发电状态时，调整耗能电路的能耗。本发明提供的耗能式船舶自流冷却系统，在泵流状态时，直接通过变频器调节水泵转速和流量，在自流状态时，利用水轮机原理使电动发电机发电产生阻力，通过控制耗能电路，调整冷却水泵的转速，使自流流量调整至需求冷却水量，有效实现冷却系统流量的自动调节。

技术领域

本发明涉及船舶冷却系统设计领域，特别是涉及一种耗能式船舶自流冷却系统。

背景技术

通海系统是船舶的重要系统之一，用于将蒸汽动力系统、柴油机等船舶动力系统和船内设备运行产生的热量传递给冷却水并排出船外。随着现代船舶逐渐向低能耗、经济性、舒适性等方向发展，为降低泵功损耗，提高能量效率，减少振动噪声，研究人员提出了船舶自流冷却技术，即通过在舷外通海系统入口处设置自流发生器，利用船舶航行的迎流动压克服系统内流动阻力，实现一定船舶航速区间内冷却水的无泵驱动。

系统在自流状态下，冷却水泵切断驱动能源，在冷却水冲击作用下随转。采用泵流供水时，需要调节驱动能源的输入改变冷却水泵转速，使冷却水流量与换热需求相匹配。而在自流航速区间内，自流流量一般要高于换热所需的冷却水量，容易导致船内工作介质过冷。根据流体力学原理，要使自流流量与需求的冷却水量相等，需增加通海系统的流动阻力，且阻力能随船舶航行工况进行调节。而现有技术中的自流流量控制方案一般是在通海管路中增加阻力调节装置或自流口调节装置。其中，被动式调节装置仅能随船舶航速调节，不能根据冷却水温进行调节，主动式调节装置则需要新增其它机械控制结构，整体结构复杂，可靠性差。

发明内容

鉴于上述技术缺陷和应用需求，在不增加其它阻力调节装置的基础上，本发明实施例提供一种耗能式船舶自流冷却系统，能够在海水冷却子系统处于泵流状态时以及自流状态时，有效实现冷却系统流量的自动调节。

为解决上述问题，本发明提供一种耗能式船舶自流冷却系统，包括：

海水冷却子系统和供电与发电耗能子系统；所述海水冷却子系统包括冷却水泵；

所述供电与发电耗能子系统包括：供电开关、变频器、电动发电机和控制器；所述变频器包括耗能电路；所述电动发电机设有电动状态和发电状态；

船舶电网依次通过所述供电开关、所述变频器和所述电动发电机与所述冷却水泵电性连接；所述控制器的控制端分别与所述变频器和所述电动发电机电性连接，以控制所述电动发电机运行在电动状态或发电状态，并在所述电动发电机运行在发电状态时，调整所述耗能电路的能耗。

进一步地，所述变频器还包括：整流器、逆变器和滤波电容；

所述船舶电网依次通过依所述供电开关、所述整流器和所述逆变器与所述电动发电机电性连接，所述滤波电容和所述耗能电路均并联在所述整流器与所述逆变器上。

进一步地，所述变频器还包括：第一直流母线和第二直流母线；

所述整流器的第一端通过所述第一直流母线与所述逆变器的第一端电性连接，所述整流器的第二端通过所述第二直流母线与所述逆变器的第二端电性连接；所述滤波电容和所述耗能电路均电性连接在所述第一直流母线和所述第二直流母线上。

进一步地，所述耗能电路包括：斩波器和耗能电阻；所述斩波器与所述耗能电阻电性连接，形成的电路并联在所述第一直流母线和所述第二直流母线上。

进一步地，所述耗能式船舶自流冷却系统还包括：淡水冷却子系统；所述变频器的散热端与所述淡水冷却子系统连接。