修订版船舶冷却水系统设计指导(修订版)
船舶柴油机冷却水温度微机控制系统的设计
船舶柴油机冷却水温度微机控制系统的设计
张少明;卢晓春
【期刊名称】《船电技术》
【年(卷),期】2009(029)001
【摘要】将单片机应用于船舶主柴油机冷却水温度自动控制系统中.首先对温度测控系统进行了功能分析,并根据系统所要实现的功能进行了硬件元器件的选择和软件算法的确定,最终得出主机冷却水温度控制系统的整套硬件设计方案.
【总页数】3页(P9-11)
【作者】张少明;卢晓春
【作者单位】广东交通职业技术学院,广州,510800;广东交通职业技术学院,广州,510800
【正文语种】中文
【中图分类】TP273.5
【相关文献】
1.船舶柴油机冷却水温度控制系统的设计 [J], 王宏智;张冬梅;盛进路
2.船舶柴油机冷却水温度的微机控制系统开发 [J], 张少明
3.关于船舶柴油机冷却水温度控制系统的研究与设计 [J], 陈刚
4.船舶柴油机冷却水温度控制系统的设计与实现 [J], 蒋潇
5.采用DSP的船舶柴油机冷却水温度控制系统设计 [J], 霍福翠
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第五章船舶冷却水温度自动控制系统
第二节 MR-Ⅱ型电动气缸冷却水 温度自动控制系统
一、控制系统的组成
第二节 MR-Ⅱ型电动气缸冷却水 温度自动控制系统
1、电源电路 2、继电器和开关电路 3、输入和指示电路 4、比例微分控制电路 5、脉冲宽度调制电路
第二节 MR-Ⅱ型电动气缸冷却水 温度自动控制系统
二、问题
1、温度变化趋势与电压变化趋势是否 一致？
第五章 船舶冷却水温度自动控制系统
▪ 船舶冷却水系统的种类 （闭式系统、开式系统、中央冷却水系统） ▪ 第一节 直接作用式冷却水温度控制系统 ▪ 第二节 MR-II型电动气缸冷却水温度控制系统 ▪ 第三节 采用智能调节器控制的冷却水温度控制
系统
第一节 直接作用式冷却水温度控制系统
直接作用： 无需外加能源，靠感温元件内充注
的低沸点工作介质压力随温度成比例变 化的原理，来驱动三通阀开闭。 典型的控制阀：WALTON恒温阀
第一节 直接作理 2、给定值的调整 3、优点：结构简单 缺点：不够精确，存在静差
第一节 直接作用式冷却水温度控制系统
二、管理和维护要点 1、安装注意事项 避免变形、卡阻 2、运行管理 定期清洗、装复时确保转动灵活 3、故障处理 不可控制的升高：手动调节降温， 若可降，可能是感温液体漏泄 不可控制的降低：弹簧断裂，滑板5 卡死。
升高
3）温度表指针为100，实际水温不 断降低
第三节 采用智能调节器控制的冷却水 温度自动控制系统
2、为何要用脉冲宽度调制，而非直接 驱动？脉冲宽度板上有哪些参数可调？
3、两个继电器有否互锁装置？ 4、电路板上各旋钮和开关的作用？ 5、为何要设不灵敏区？
第二节 MR-Ⅱ型电动气缸冷却水 温度自动控制系统
三、管理要点及常见故障分析
修订版船舶冷却水系统设计指导(修订版)
编制大纲：需要补充的内容：1，水泵（定速离心泵，变频泵）；2，温控阀；3，节流孔板；4，热平衡计算的理论公式，温升热量水量公式；5，特殊案例的区分（温控阀，板冷，变频泵对整个冷却系统形式选定的影响；分离封闭式，高低温混流式，配置变频海水泵没有温控阀的中央式。
）6，利用目前的实船进行计算公式的验证，还有一些经验系数的反推导（特别是一些厂家自己的经验系数）7，膨胀水箱；8，补充开发设计需要的部分，参考《船舶管舾装设计工艺实用手册》前言（目的）以《船舶设计实用手册---轮机分册》---国防工业出版社为蓝本，将其中的冷却水系统做了进一步内容扩展和深化描述，提供给详细设计人员参考。
参考《船舶管舾装设计工艺实用手册》，补充一部分工程计算公式；系统发展核心：1，稳定调节；2，节省能源，余热循环利用；3，节省成本，替代方案的方式；关键词：将冷却水稳定可靠的输送到需要冷却的设备中：这个可靠和稳定来源于几个参数：稳定的压力，稳定的流量，稳定的温度，稳定的水质（这个水质包含化学成分稳定不结垢，物理成分稳定，极少气泡，气泡会影响热交换器的效率）冷却水系统目录1，范围2，冷却水系统的基本形式3，系统形式的选择4，冷却水系统实例5，中央冷却系统热平衡计算6，冷却水系统的主要设备配置要点7，制淡装置（造水机）8，具有冰区航行船级符号船舶的冷却水系统特殊要求9，海水进水阀操纵位置的要求10，冷却水系统的温控阀11，冷却水系统的节流孔板12，冷却水系统的泵13，冷却水系统的膨胀水箱冷却水系统1，冷却水系统的基本形式冷却水系统的基本形式见表1，冷却水系统开式冷却水系统闭式冷却水系统常规冷却水系统中央冷却水系统混合式中央冷却水系统独立式中央冷却水系统自流式中央冷却水系统混合式冷却水系统注解：（1），所谓开式和闭式冷却水系统是指柴油机本身冷却水系统而言。
开式系统是指柴油机本身直接用舷外海水或者江水冷却。
如今除江河小船之外，基本不采用开式系统。
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）6，利用目前的实船进行计算公式的验证，还有一些经验系数的反推导（特别是一些厂家自己的经验系数）7，膨胀水箱；8，补充开发设计需要的部分，参考《船舶管舾装设计工艺实用手册》前言（目的）以《船舶设计实用手册---轮机分册》---国防工业出版社为蓝本，将其中的冷却水系统做了进一步内容扩展和深化描述，提供给详细设计人员参考。
参考《船舶管舾装设计工艺实用手册》，补充一部分工程计算公式；系统发展核心：1，稳定调节；2，节省能源，余热循环利用；3，节省成本，替代方案的方式；关键词：将冷却水稳定可靠的输送到需要冷却的设备中：这个可靠和稳定来源于几个参数：稳定的压力，稳定的流量，稳定的温度，稳定的水质（这个水质包含化学成分稳定不结垢，物理成分稳定，极少气泡，气泡会影响热交换器的效率）冷却水系统目录1，范围2，冷却水系统的基本形式3，系统形式的选择4，冷却水系统实例5，中央冷却系统热平衡计算6，冷却水系统的主要设备配置要点7，制淡装置（造水机）8，具有冰区航行船级符号船舶的冷却水系统特殊要求9，海水进水阀操纵位置的要求10，冷却水系统的温控阀11，冷却水系统的节流孔板12，冷却水系统的泵13，冷却水系统的膨胀水箱冷却水系统1，冷却水系统的基本形式冷却水系统的基本形式见表1，（1），所谓开式和闭式冷却水系统是指柴油机本身冷却水系统而言。
开式系统是指柴油机本身直接用舷外海水或者江水冷却。
如今除江河小船之外，基本不采用开式系统。
海拖（海洋港口拖轮）还在使用海水直接冷却柴油机。
（潜在问题：船内海水泄露，在与柴油机连接的弹性管配置不正确时容易出现，已有其他公司的海拖因为这个弹性管破裂造成沉船）（2），在闭式系统中，柴油机是用淡水冷却，而淡水在经过热交换器用舷外水冷却。
船舶冷却水系统设计与分析
自动调节阀 。混流式冷却 系统 的特 点是主机 没有缸套 水冷 却
器， 有 一 部分 低 温 水 经 高 温 淡 水 冷 却 泵 后 直 接 至 主 机 气 缸 套 、
和安 装 高 度 均 有 具 体 规 定 ， 设 计 时 应查 阅并 在 图 上 注 明 。
（ ４ ）在独立式中央冷 却系统 中， 若高温水 热交换器 由低 温
水冷却 ， 而低 温 淡 水 冷 却器 （ 中央 冷 却 器 ） 可 设 计 为 用 自流 海 水
（ 将冷却器直 接与海水 接触 ， 利用船舶 航行 的速度） 来冷却 ， 称 为 自流式 中央冷却系统。这种系统可省去 主海水泵 ， 但 对航速
动 切 换 。系 统 一 般 还 设 １台 排 量 较 小 的港 口停 泊 低 温 淡 水 冷 却 泵 。也 可设 ３台相 同排 量 的 低 温淡 水 泵 ， 航 行 时用 ２台 ， １台 备用 ， 停 泊时 用 １台 。
（ ７ ）淡水冷却系统均应设置膨胀水箱 ， 安装在一定高度 ， 以 保持淡水泵吸入 Ｅ ｌ 的正压头 ， 各型柴油机所需膨 胀水箱 的容量
１ 冷 却 水 系统 设 计 的基 本 要 求
（ １ ）系 统 应 满 足 设 计 任 务 书 或 技 术 规格 书 的要 求 。
循环系统。系统应设 淡水高 温报警及 超高温 自动停 车保护 装 置， 主机 淡水 冷 却泵 一般 有 ２台 （ 小 船除 外） 互 为备 用 ， 自动
切换 。
（ ２ ）系统应满足相关规范 、 公约 、 规则等 的要求 。 （ ３ ）系统应完全正确表达并满足各种冷却设 备的冷却原理
30万吨油轮冷却水系统设计5页2
30万吨油轮冷却水系统设计兰志新摘要船舶冷却水系统是船舶动力装置的重要组成部分。
它通过冷却水的循环带走了主机和辅机运转过程中散发出来没有转化为机械能的热量，从而避免了因大量热量的积累而造成的金属疲劳脆化和润滑油的失效。
因此，船舶冷却水系统性能的优劣直接影响到船舶主机和辅机的工作性能，想要优化和充分发挥船舶冷却水系统的性能，就需要了解它的工作过程和注意事项。
关键词：冷却淡水系统，冷却海水系统—————————为了使船舶受高温燃气和摩擦作用的部件保持正常稳定的工作性能，必须对这些部件进行冷却。
冷却系统的作用就是把冷却介质送到受热部件，将其多余的热量带走。
船舶动力装置中经常使用的冷却介质主要有：海水、淡水、滑油、燃油和空气等，其中最常用的是海水和淡水。
冷却系统应符合的要求是：确保充足、连续和温度适宜的冷却介质供给柴油机动力装置的各个需要冷却的部位，工作安全可靠，便于维护管理和经济耐用等。
[1]30万吨油轮冷却水系统设计研究的内容，主要包括合理的选择泵、阀和管路材料，合理的布置管路走向。
根据相关资料及相关设计规范，确定泵的排量，管路的管径。
方法是在不违反规范要求的前提下，选择合适的泵、阀和相关材料，设计出合理的冷却海、淡水管路原理图、日用淡水管路原理图和机舱给排水管路原理图。
本设计主要研究的内容有：冷却淡水系统，冷却海水系统，并完成海淡水泵的排量的计算。
1 30万吨油轮冷却淡水系统设计1.1概述冷却淡水系统是船舶系统中不可缺少的重要部分之一。
它对主机、副机进行冷却以保证它们能够正常的运转，更大的发挥它们的价值。
1.2 淡水冷却系统设计的总体思路30万吨油轮的冷却淡水系统主要包括主机冷却、副机冷却。
主机采用闭式冷却，用高温淡水冷却主机缸套活塞，再用低温淡水冷却高温淡水，最后用海水来冷却低温淡水。
1.3淡水冷却管路工作原理（如图）首先淡水泵从中央淡水膨胀柜吸入淡水，然后沿着淡水管路到达两台中央淡水循环泵，一台正常工作，另一台备用。
船舶中央冷却水系统设计改进及发动机高温水温控方案探讨
96.0°C
高温水出机流量
Qo
21.3m3/h
温控旁通流量
Qi
53.7m3/h
温控阀的开度
λ
28.3%
85% 96.0°C 18.1m3/h 56.9m3/h 24.1%
75% 96.0°C 15.9m3/h 59.1m3/h 21.3%
50% 96.0°C 10.6m3/h 64.4m3/h 14.2%
中央冷却水系统设计改进及发动机高温水温控方案探讨 中央冷却水系统简介
典型的船舶中央冷却水系统如下图 1 所示，船舶发动机和船用设备均并联布置，即发动机的高、低 温水泵以及辅助冷却水泵从中央冷却器的出口抽取低温淡水然后输送至发动机以及各种船用设备进 行冷却，最后回水汇集在一起流入中央冷却器和海水系统发生热交换，冷却后再次进入冷却水泵的 吸口。淡水系统为闭式循环系统，而海水为开式循环系统。
SW
SW
SW 循环泵
Ma x. 3 8 ⁰C
船用设备 （如空调， 空压机等）
辅助淡水 FW 循环泵
海水 滤器
海水箱
图 3 中央冷却器水系统（带外部高温温控阀） 图 3 温控阀外部高温温控阀为分流式（mixing）方式，将两路不同温度的水进行混合从而控制水 温，管路接法见下图 4。
图 4 温控阀混流式（mixing）管路接法示意
燃油 冷却器
2#柴油机 发动机
高温 温控阀
滑油 冷却器
Nom. 91⁰C
高温 中冷器
燃油 温控阀
滑油 冷却器
Nom. 91⁰C
高温 中冷器
低温水 高温水
低温 中冷器
缸套
LT
HT
低温 中冷器
缸套
LT
第七章第一节冷却水温度控制系统
W2
_
D2
TU2 +
C1 R4 C2 -16V -16V R7
D4 R9
D5
T1
R12
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220V 图1-1-3d 增温 C1 R1 降温 R2 C2 R4 L2 SW
降温 Re2 D2 增温 D1 +16V
L1 R3
SW1 Sr1
F1
D1
F2
+16V
C1
Re1 Sr2
SW2
0V
-16V
MRP板，主电源电路
选择海水泵手动操作模式
选择海水泵自动→手动操作模式：按按钮8 LED6 亮；IED7灭。将海水泵控制屏上的转换开关 “MAN/AUT”置到“MAN”位置，手动启停海水 泵； 选择海水泵手动→自动操作模式：首先将开关 “MAN/AUT”置到“AUT”位置，按两次按钮8， LED7亮，LED6灭。 选择调节阀自动→手动操作模式：按两次按钮8， LED5闪亮，LED7灭。通过按钮9(+)和10（-）调 节阀从全关到全开，对应显示值为2%~98%； 选择调节阀自动→手动操作模式：按一次按钮8 即可LED7亮，LED5灭
在冲洗期间，低温淡水阀位的百分数和淡水温度与“FLU” 将在操作面
(3)报警与显示 故障多于一个，先显示第一个未确认的报警，该报警 确认后，再显示下一个报警 在5s之内未复位过程报警，则触发机舱中央报警单元。 发生功能报警时，低温淡水调节阀开度保持原位不变 4．操作步骤 (1)控制面板 (2)系统初次投入运行 先开低温淡水系统阀，淡水系统泵开，再开海水泵进 出口阀，手动开海水泵，备用泵选择，开电源同时复 位主保险。 系统初次转换到自动控制状态时，首先设置海水泵的 安装参数P25 - P30为“ON =1”，双速泵的P参数必须 为“ON =1”。然后按操作面板上的按钮8，LED7亮 ( Automatic Operation Mode)
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编制大纲：
需要补充的内容：1，水泵（定速离心泵，变频泵）；2，温控阀；3，节流孔板；4，热平衡计算的理论公式，温升热量水量公式；5，特殊案例的区分（温控阀，板冷，变频泵对整个冷却系统形式选定的影响；分离封闭式，高低温混流式，配
置变频海水泵没有温控阀的中央式。
）6，利用目前的实船进行计算公式的验证，
还有一些经验系数的反推导（特别是一些厂家自己的经验系数）7，膨胀水箱；8，补充开发设计需要的部分，参考《船舶管舾装设计工艺实用手册》
前言（目的）
以《船舶设计实用手册---轮机分册》---国防工业出版社为蓝本，将其中的冷却水
系统做了进一步内容扩展和深化描述，提供给详细设计人员参考。
参考《船舶管舾装设计工艺实用手册》，补充一部分工程计算公式；
系统发展核心：
1，稳定调节；
2，节省能源，余热循环利用；
3，节省成本，替代方案的方式；
关键词：
将冷却水稳定可靠的输送到需要冷却的设备中：这个可靠和稳定来源于几个参数：稳定的压力，稳定的流量，稳定的温度，稳定的水质（这个水质包含化学成分稳
定不结垢，物理成分稳定，极少气泡，气泡会影响热交换器的效率）
.。