專利名稱：船舶冷卻水泵的節(jié)能型電力拖動系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于船舶輔機電力拖動技術，具體地指一種船舶冷卻水泵的節(jié)能型電 力拖動系統(tǒng)。
背景技術：
冷卻水泵作為最重要的船舶輔機之一，由電力拖動系統(tǒng)(包括電動機和電機控制 器兩大部分)驅(qū)動運轉(zhuǎn)，用于向船舶熱負荷提供冷卻水。由于在航行期間，船舶冷卻水泵大 都處于連續(xù)運行狀態(tài)，耗電量很大，因此船舶冷卻水泵的節(jié)能運行十分重要。目前，船舶冷卻水泵電力拖動系統(tǒng)的功能比較簡單，一般只有啟動和停止控制，冷 卻水泵在運行期間無法主動調(diào)節(jié)供水流量。首先，當實際工況所需的冷卻水流量減小時，只 能依靠減小冷卻水泵出口閥門的開度來減小流量，此時電動機功率基本不變，大量電能浪 費在截流損失上。其次，根據(jù)設計規(guī)范，冷卻水泵電動機的功率額定值一般按照滿足最大工 況需求的原則進行設計，并且還要保留一定裕量，但是船舶航行期間的實際工況大多達不 到最大需求，在這種情況下，冷卻水泵電動機往往處于“大馬拉小車”的運行狀態(tài)，導致電能 浪費。第三，船舶熱負荷所需冷卻水的供給量一般按某一固定的冷卻水溫度值進行計算，而 隨著季節(jié)、海區(qū)的不同，海水溫度差異很大，當海水溫度較低時，船舶熱負荷實際所需的冷 卻水量大大低于設計值，現(xiàn)有的冷卻水泵電力拖動系統(tǒng)無法根據(jù)海洋環(huán)境溫度變化自動調(diào) 節(jié)冷卻水供給量，從而浪費了寶貴的電能。此外，現(xiàn)有船舶冷卻水泵電力拖動系統(tǒng)的電動機多為交流異步電動機，其效率和 功率因數(shù)隨轉(zhuǎn)速的變化下降很快，不利于冷卻水泵的調(diào)速節(jié)能運行。

實用新型內(nèi)容本實用新型所要解決的技術問題是提供一種船舶冷卻水泵的節(jié)能型電力拖動系 統(tǒng)，能夠解決現(xiàn)有船舶冷卻水泵電能利用效率較低的問題。為解決上述技術問題，本實用新型提供的一種船舶冷卻水泵的節(jié)能型電力拖動系 統(tǒng)，包括電動機和電機控制器，其特別之處在于所述電動機為永磁同步電動機，所述電機 控制器為變頻調(diào)速控制器，它還包括位于冷卻水管路上的溫度傳感器、壓力傳感器和流量 傳感器；所述永磁同步電動機的轉(zhuǎn)軸與船舶冷卻水泵的轉(zhuǎn)軸連接；所述變頻調(diào)速控制器的 輸入電源接口與船舶電網(wǎng)連接，變頻調(diào)速控制器的輸出電源線與永磁同步電動機的電源接 口連接；所述溫度傳感器、壓力傳感器和流量傳感器的信號輸出端分別通過電氣接口與所 述變頻調(diào)速控制器連接。上述技術方案中，所述溫度傳感器包括入口溫度傳感器和出口溫度傳感器，所述 壓力傳感器包括入口壓力傳感器和出口壓力傳感器；入口溫度傳感器、入口壓力傳感器和 流量傳感器設置于船舶熱負荷冷卻水管路的進水管路，出口溫度傳感器和出口壓力傳感器 設置于船舶熱負荷冷卻水管路的出水管路。上述技術方案中，所述變頻調(diào)速控制器還通過電氣接口與船舶熱負荷的狀態(tài)信號輸出端連接。本實用新型的有益效果在于1)該電力拖動系統(tǒng)通過電動機變頻調(diào)速的方式調(diào)節(jié) 船舶冷卻水泵的供水流量，消除了傳統(tǒng)系統(tǒng)使用中存在的截流損失，大大提高了船舶冷卻 水泵的用電效率；2)采用永磁同步電動機驅(qū)動船舶冷卻水泵運行，提高了調(diào)速運行期間系 統(tǒng)的效率，克服了交流異步電動機效率和功率因數(shù)低、能耗大等不足；3)溫度傳感器、壓力 傳感器和流量傳感器的設置，能夠根據(jù)船舶熱負荷的實時工況、冷卻水溫度和壓力的不同， 實現(xiàn)冷卻水泵供水流量的自動調(diào)節(jié)，消除因設計裕量導致的“大馬拉小車”現(xiàn)象，從而最大 程度上節(jié)約了電能，實現(xiàn)了船舶冷卻水泵的節(jié)能運行。

圖1為本實用新型一個實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1 一永磁同步電動機，2—變頻調(diào)速控制器，3—入口溫度傳感器，4一出口溫 度傳感器，5—入口壓力傳感器，6—出口壓力傳感器，7—流量傳感器，8—船舶冷卻水泵， 9一船舶熱負荷。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型的具體實施例作進一步的詳細描述。如圖1所示，本實用新型的船舶冷卻水泵的節(jié)能型電力拖動系統(tǒng)，通過控制船舶 冷卻水泵8對船舶熱負荷9進行冷卻。它包括永磁同步電動機1和變頻調(diào)速控制器2，以及 位于冷卻水管路上的溫度傳感器、壓力傳感器和流量傳感器7。其中永磁同步電動機1的轉(zhuǎn)軸與船舶冷卻水泵8的轉(zhuǎn)軸連接，用于控制船舶冷卻 水泵8的供水流量。變頻調(diào)速控制器2的輸入電源接口與船舶電網(wǎng)連接，其輸出電源線與永磁同步電 動機1的電源接口連接，變頻調(diào)速控制器2內(nèi)設單片機，可進行數(shù)據(jù)的存儲和處理等，用于 通過頻率的調(diào)節(jié)控制永磁同步電動機1的轉(zhuǎn)速。溫度傳感器包括入口溫度傳感器3和出口溫度傳感器4。壓力傳感器包括入口壓 力傳感器5和出口壓力傳感器6。入口溫度傳感器3、入口壓力傳感器5和上述流量傳感器 7均設置于船舶熱負荷9冷卻水管路的進水管路，出口溫度傳感器4和出口壓力傳感器6則 設置于船舶熱負荷9冷卻水管路的出水管路。溫度傳感器、壓力傳感器和流量傳感器7的 信號輸出端分別通過電氣接口與變頻調(diào)速控制器2連接；此外，變頻調(diào)速控制器2還通過電 氣接口與船舶熱負荷9的狀態(tài)信號輸出端連接，形成閉環(huán)控制。該實施例的工作原理如下。1)變頻調(diào)速控制器2根據(jù)所接收的船舶熱負荷9的工況狀態(tài)信號，確定船舶熱負 荷9的實際運行工況。2)變頻調(diào)速控制器2根據(jù)入口溫度傳感器3、出口溫度傳感器4傳送的冷卻水進、 出口溫度信號，以及入口壓力傳感器5、出口壓力傳感器6傳送的冷卻水進、出口壓力信號， 實時確定滿足船舶熱負荷9實際運行工況所需的冷卻水給定流量值。3)變頻調(diào)速控制器2根據(jù)流量傳感器7傳送的冷卻水實際流量信號，自動調(diào)節(jié)輸 出電壓和電流的大小、頻率，以改變永磁同步電動機1的轉(zhuǎn)速，進而調(diào)節(jié)船舶冷卻水泵8的供水流量，使得實際流量與給定流量一致，經(jīng)濟節(jié)能地滿足船舶熱負荷9的實際工況冷卻 水需求。
權(quán)利要求1.一種船舶冷卻水泵的節(jié)能型電力拖動系統(tǒng)，包括電動機和電機控制器，其特征在于 所述電動機為永磁同步電動機(1)，所述電機控制器為變頻調(diào)速控制器(2)，它還包括位于 冷卻水管路上的溫度傳感器、壓力傳感器和流量傳感器(7)；所述永磁同步電動機(1)的轉(zhuǎn) 軸與船舶冷卻水泵(8)的轉(zhuǎn)軸連接；所述變頻調(diào)速控制器(2)的輸入電源接口與船舶電網(wǎng) 連接，變頻調(diào)速控制器(2 )的輸出電源線與永磁同步電動機(1)的電源接口連接；所述溫度 傳感器、壓力傳感器和流量傳感器(7)的信號輸出端分別通過電氣接口與所述變頻調(diào)速控 制器(2)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的船舶冷卻水泵的節(jié)能型電力拖動系統(tǒng)，其特征在于所述溫 度傳感器包括入口溫度傳感器(3)和出口溫度傳感器(4)，所述壓力傳感器包括入口壓力 傳感器(5)和出口壓力傳感器(6);所述入口溫度傳感器(3)、入口壓力傳感器(5)和流量傳 感器(7)設置于船舶熱負荷(9)冷卻水管路的進水管路，所述出口溫度傳感器(4)和出口壓 力傳感器(6)設置于船舶熱負荷(9)冷卻水管路的出水管路。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的船舶冷卻水泵的節(jié)能型電力拖動系統(tǒng)，其特征在于所 述變頻調(diào)速控制器(2)還通過電氣接口與船舶熱負荷(9)的狀態(tài)信號輸出端連接。
專利摘要一種船舶冷卻水泵的節(jié)能型電力拖動系統(tǒng)，屬于船舶輔機電力拖動技術，它包括電動機和電機控制器，其特別之處在于所述電動機為永磁同步電動機，所述電機控制器為變頻調(diào)速控制器，它還包括位于冷卻水管路上的溫度傳感器、壓力傳感器和流量傳感器；所述永磁同步電動機的轉(zhuǎn)軸與船舶冷卻水泵的轉(zhuǎn)軸連接；所述變頻調(diào)速控制器的輸入電源接口與船舶電網(wǎng)連接，變頻調(diào)速控制器的輸出電源線與永磁同步電動機的電源接口連接；所述溫度傳感器、壓力傳感器和流量傳感器的信號輸出端分別通過電氣接口與所述變頻調(diào)速控制器連接。本實用新型通過電動機變頻調(diào)速、永磁同步電動機驅(qū)動、閉環(huán)控制等方式顯著提高了船舶冷卻水泵的電能利用效率。
文檔編號F04B49/06GK201916173SQ20112000304
公開日2011年8月3日 申請日期2011年1月5日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月5日
發(fā)明者夏偉, 曹晨, 王云鶴, 范永江, 陽世榮 申請人:中國艦船研究設計中心