鲍文斌[1]2001年在《中央冷却系统的计算及在船舶中应用》文中研究说明本文通过对船舶中央冷却系统的简单介绍和4100TEU集装箱船的设备估算及热平衡计算的阐述，对中央冷却系统在实船应用中选型及优点进行分析，说明该系统一次性投资较高而维修保护费用降低的道理，并对该系统在今后的广泛使用充满信心。
刘海强[2]2007年在《船机桨匹配设计与冷却系统优化研究》文中认为国民经济的持续快速发展以及对外贸易的高速增长，带动了海运货物运量和船舶建造的急剧增加。仅过去叁年时间里，我国海运量增量占全球干散货海运量增量90％以上。同时船舶建造行业保持了强劲增长势头。据统计，2007年上半年，全国造船完工量755万载重吨，同比增长43％；新承接船舶订单4262万载重吨，同比增长165％；手持船舶订单首次超过1亿载重吨大关，达10540万载重吨，同比增长107％。根据英国克拉克松研究公司对世界造船总量的统计数据，我国造船完工量、承接新船订单和手持船舶订单分别占世界市场份额的19％、42％和28％，新承接船舶订单和手持船舶订单均超过日本，位列世界第二。这为我国船舶工业发展带来了新的机遇。柴油机是船舶的主要动力来源，螺旋桨是推进船舶前进的执行机构，二者性能的好坏以及匹配效果如何将直接影响到船舶的营运经济性能和航行安全性能；船舶冷却系统是柴油机高温受热部件正常、高效运行的重要保证，冷却系统的设计与选型适当与否将直接决定主机功率能否充分发挥。因此，船舶机桨匹配研究和冷却系统研究越来越受到世界造船业和航运业的重视，成为船舶科技领域的重要课题之一。目前常用的螺旋桨图谱匹配设计涉及大量图、表及繁多复杂的计算公式，并且各图表有特定的适用范围，不利于设计应用和推广；船舶冷却系统中冷却水流量、水泵排量等主要依据主机标定点设计，而船舶在实际航行过程中主机主要运行在部分负荷状态，这样就造成了冷却能力过剩，冷却水温度过低，影响主机性能的发挥。为此，本论文以中速小功率船舶柴油机为研究对象，以船舶机桨匹配与冷却系统优化设计为题进行船舶动力系统匹配设计研究，主要内容有：(1)船舶机桨匹配设计计算平台的建立本论文基于船舶能量平衡问题分析，推导螺旋桨与船舶柴油机之间能量传递关系，分析螺旋桨与柴油机的匹配设计。根据螺旋桨图谱设计理论，依据荷兰船模1973～1975年整理完成的B型螺旋桨新图谱，参照母型船阻力特性曲线和螺旋桨尺寸计算设计船舶主机功率，考虑适当修正选择主机型号；根据选择的主机参数校核计算螺旋桨尺寸和船舶最大航速。进行匹配设计后螺旋桨空泡校核、船舶航行特性分析及主机性能分析。建立船舶机桨匹配设计与分析计算平台，并以200t驳船为例验证计算平台的有效性和精确性。(2)船舶冷却系统优化分析本文基于传热理论计算气缸壁在主机全负荷工况和部分负荷工况时热负荷的变化规律，分析定流量冷却和变流量冷却对气缸壁温度的影响，提出实现变流量的设计方法。分析中冷器热负荷随环境温度、进气流量、主机工况的变化规律，提出根据船舶航行环境、主机使用工况的中冷器控制方法。基于换热器基本理论设计海淡水换热器计算、校核框图，为船舶冷却系统设计平台提供了计算基础。根据主机散热量和热负荷设计海水泵选型计算流程，并基于航行环境的变化规律和航行经济性提出海水泵和换热器的优化设计方法。
陈伟智[3]2013年在《某船中央冷却系统控制策略研究》文中认为本文以满足57000t散货船配套需要的中央冷却系统作为研究内容，以节能减排与改善国际海事组织提出的船舶能效设计指数（EEDI）为目的，开展了节能型船舶中央冷却系统的设计与控制策略建模仿真工作，对提高船舶燃油效率、使新造船舶适应国际海事组织提出的能效标准有重要实际意义。本文首先从系统原理设计角度开展了叁项工作。第一，通过对传统船舶中央冷却系统投资运营成本分析，针对海水泵组能耗过高的现象，根据水泵相似原理与传热学原理，提出海水泵组变频调速控制方案。使用平方减转矩电流型变频器，通过控制单元对变频海水泵组进行实时变转速控制以满足各工况下的冷却水量。研究结果表明，应用变频调速技术可以有效降低船舶能效设计指数并在半年内通过节省的燃油费用收回附加投资，具有良好节能效果与广阔的市场前景。第二，为控制中央冷却系统核心设备板式冷却器的采购成本，根据其设计原理提出设计原则并建立设计选型流程。第叁，为达到平衡系统初期投资与运行能耗的目的，本文使用非线性规划方法，以最小化管网总投资与运行费用为目标函数、管子管径为优化变量、冷却系统供水量与压头为约束条件，建立冷却水回路管系经济流速计算模型。然后，从改善船舶中央冷却系统控制性能角度。针对目前使用传统PID反馈控制的冷却水温度控制系统惯性大、经常超调的特点，利用流体力学与传热学理论对管路特性及各换热设备进行原理分析后，建立中央冷却系统水力模型、稳态换热模型和动态换热模型。然后，运用MATLAB软件中的SIMULINK仿真工具，使用模块化建模方法建立中央冷却系统仿真模型。在验证该模型动态响应结果与已知数据相吻合后，本文提出变频海水泵组串级控制方案，并使用经典控制理论建立控制模型。使用MATLAB软件对PID控制方案与串级控制方案进行仿真对比。仿真结果显示串级控制方案明显提升了系统的稳定性并优化了控制性能，在船舶中央冷却系统的控制设计中具有良好的应用前景。最后，在系统原理设计与控制设计的基础上，以Windows XP操作系统为开发平台，VisualStudio.NET2010为开发环境， VB.NET为开发工具，设计开发中央冷却系统设计仿真软件。分别根据管路经济流速计算模型、板式冷却器选型流程与中央冷却系统仿真模型，实现“管系经济性计算”、“板式冷却器设计”、“中央冷却系统仿真结果输出”叁大功能，该软件的目的是辅助船舶中央冷却系统的设计。
郑玄亮, 刘喜卫, 曾庆谦[4]2012年在《船舶中央冷却系统热平衡计算及程序仿真设计》文中研究表明船舶轮机系统的热平衡计算关系到主机、发电机组、空调机组、制冷机组、空压机、中间轴承等诸多设备的正常运行以及冷却水泵和冷却器的设计选型。船舶中央冷却系统的热平衡计算过程繁琐,人工计算效率低、易出错。通过对船舶中央冷却系统的综合热平衡理论计算,按热力学基本原理编制开发了计算仿真程序。实践证明,该程序在辅助设计计算与设备选型中取得了良好效果。
赵天义[5]2006年在《电力推进船舶中央冷却系统优化设计》文中指出近几十年来,随着电力电子技术的发展,大功率交流电机的变频调速技术的日趋成熟,船舶电力推进系统在机动性、可靠性、环保性、运行效率和推进功率等方面都有了突破性的进展,使得船舶电力推进技术的应用领域不断扩大,已显示出广泛的应用前景。船舶中央冷却系统是保证船舶动力装置安全可靠运行的动力系统之一。由于中央冷却系统具有维修工作量低,维修费用低,营运安全、可靠性提高等诸多优点,现行船舶采用中央冷却系统已越来越广泛。电力推进船舶采用中央冷却系统是冷却系统设计的一个发展方向。 本文首先对电力推进系统组成、特点和经济性进行了分析,指出电力推进的应用领域,并重点分析了以多台分布式柴油发电机为原动力的电力推进型式相对于传统柴油机直接推进型式的优越性。 其次,通过对目前船舶广泛应用的中央冷却系统的研究,总结出电力推进船舶中央冷却系统的基本要求,冷却系统设计的一般原则和系统可靠性配置原则。分析优化设计的必要性和可行性,以此为依据,针对某新型电力推进船舶中央冷却系统作出优化设计方案。 再次,通过对船舶动力装置系统优化设计方法的分析,以节能为目标,选用非线性规划最优化数学理论,分别对独立式和混合式两种冷却水系统方案进行计算,分析比较计算结果,从而对两种冷却方案的冷却效果和经济性进行评估。以上海船舶设计院设计,天津新港船厂建造的渤海轮渡渡船为例,说明采用混流式中央冷却系统这种优化方案是可行的。在此基础上,进行中央冷却系统主要设备中央冷却器和主海水泵的选型配置。 最后,充分利用海水的冷却能力,即随着柴油机负荷和外界环境温度的变化实时地改变海水流量,减少海水泵的功耗,进行海水系统的运行优化。并对电力推进船舶中央冷却系统的控制方案进行了探讨。 在目前条件下,通过对电力推进船舶中央冷却系统的优化设计,将会提高系统运行的可靠性和经济性。
李康康[6]2012年在《主机冷却水系统优化设计及其温度智能控制的研究》文中研究说明我国的船舶工业发展正处于由大变强的一个关键阶段。为提升船舶综合技术经济性能和市场竞争力,需要以技术先进、成本经济、建造高效为目标,加强技术引进消化吸收再创新。船舶主机冷却水系统是保证船舶动力装置安全可靠运行的重要系统之一,为提高船舶主机冷却水系统的经济性,降低系统的运行成本和维护费用,需对整个系统进行优化设计。同时,冷却水系统的冷却水温将直接影响主、辅机和机械系统运行效率,为了使缸套冷却水出机温度的控制更加稳定可靠、适应性强,并具有较高的控制精度,需对系统温度控制器的控制方法进行深入研究。本课题以泰州口岸船舶有限责任公司建造的1100箱集装箱船的主机冷却水系统为研究对象,对其进行优化设计,并对系统的温度控制方式进行研究,主要研究内容有：1)阐述船舶冷却系统的发展历程,详细介绍目前船舶普遍采用的中央冷却系统的几种基本形式,并对系统中各回路及其组成换热部件做了分析说明。2)对船舶主机冷却水系统的内部规律和运行参数进行分析研究,建立系统优化设计的数学模型,并利用MATLAB编制计算程序进行求解,以此来确定系统优化设计的温度参数,完成系统的优化设计。3)利用传热学相关理论,对船舶主机的缸套冷却水系统进行热力分析,在考虑水温的变化对板式换热器换热系数的影响的情况下,建立系统的动态热力数学模型。4)根据主机缸套冷却水系统的热力数学模型,运用MATLAB中的Simulink仿真工具,建立系统的仿真模型；随后分析系统在阶跃信号作用下的动态响应曲线,求得系统的控制通道和扰动通道的近似传递函数。5)分析研究冷却水温度控制系统的特点及要求,通过仿真分析各种控制方式在冷却水温度控制上应用时的优缺点,寻找一种能够克服系统纯滞后、大惯性的理想控制方式。
杜磊[7]2010年在《基于陆上机舱的中央冷却水系系统设计研究》文中指出本文以大连海事大学陆上机舱建立为契机,通过系统地介绍以及说明中央冷却水系统部件以及设计流程,同时希望通过对设计软件的二次开发来简化设计循环,以达到对中央冷却水系统进行较为系统研究的目的。在论文开展的实际过程中,主要是通过对设计流程的方法查询,以及通过比对船舶中央冷却水设计的方法来对开展陆上机舱冷却水设计工作。陆上机舱作为可以模拟船舶所有实际功能并应用于教学领域的模拟器来说,它有和船舶很多的相似之处,但从微观角度来看,陆上机舱的特殊性也必须注意到。本文中着重系统设备的角度,将陆上机舱特有的水塔、水力测功器添加到设计流程中,考虑整个系统的冷却量,并加以选型。在具体设计上,通过设计软件AutoCAD的二次开发技术,对后期热平衡图、系统图的绘制工序进行简化。本文主要通过对大连海事大学陆上机舱中央冷却水系统的设计开展系统设计的研究,对陆上机舱冷却水系统设计提出设计约束以及思路。在陆上机舱中央冷却水系统设计中,通过总体冷却量计算、设备计算、设备选型以及平衡图、系统图的绘制为主要流程进行设计。后期则通过AutoCAD VBA开发,将系统设计通过宏的模式简化于设计软件中。在通过设计流程的研究,更进一步发现在陆上机舱设计中不可避免的震动问题。而在航海类教育的进一步开展来看,陆上机舱的建立是一个必然趋势,而通过本文的工作,则给陆上机舱系统设计建立中提出一些较为全面的设计方法,同时对陆上机舱的特殊性的阐述也希望可以对陆上机舱设计提出有意义的观点。
杨荣昊[8]2017年在《基于（火积）理论的船舶换热系统分析与优化研究》文中研究说明船舶换热系统作为船舶的重要组成部分,其换热效率的提高是船舶高效节能运行的重要保障,而目前针对船舶换热系统优化方面的研究相对零散,缺乏对其换热效率分析与优化的系统理论和方法。(火积)理论则是近年来由过增元院士及其研究团队提出的换热优化方面的新兴理论,可以实现对各种换热系统的优化与分析。本论文尝试应用该理论,对船舶换热系统中的高温淡水换热系统、空调系统、冷库系统叁个子系统进行分析与优化。针对高温淡水换热系统,基于(火积)理论建立了换热器传热过程的传热优化模型,推导出了模型对应的非线性方程组并求解。利用该模型,分析了该系统中的热容流和缸套水出口温度等重要参数对高温淡水换热系统的最优热导的影响规律。研究结果显示:总换热器热导随热容流增加呈非线性减小的趋势,其变化幅度逐渐减小;随热负荷增加呈非线性增加的趋势,其变化幅度逐渐增加。针对空调系统的冷水机组,基于(火积)理论,建立了能够考虑热工转换过程的蒸汽压缩制冷循环的传热优化模型,利用拉格朗日极值法推导出了相应的非线性方程组并进行了求解。利用模型,分析了热负荷和冷媒水进口温度等参数对最优总换热器热到的影响规律。研究结果显示:总换热器热导随制冷负荷增加呈斜率增加的非线性增加的趋势,随冷媒水进口温度增加呈斜率减小的非线性减小的趋势。针对船舶冷库的多个蒸发器并联的蒸汽压缩制冷机组进行了传热优化分析。基于(火积)理论建立了多蒸发温度的蒸发压缩制冷循环的优化模型和相应的非线性方程组并求解。找到了各个冷库的最佳蒸发温度和制冷剂流量等参数,结果显示,优化后的冷库的总换热器总热导可以减小大约2.1%。本论文研究,一方面拓展了以(火积)为核心的传热分析与理论应用;另一方面为未来高效船舶换热器的开发和船舶换热系统优化设计提供理论支持。
石昌峰[9]2012年在《基于径向基神经网络的船舶冷却水系统故障诊断》文中进行了进一步梳理船舶冷却水系统是保证船舶动力装置正常稳定运行的非常重要的船舶动力管路系统。它通过强制连续的冷却水循环带走了船舶柴油机运转过程中产生的没有转化为机械能的热量,从而防止柴油机各部件由于热负荷过大而损坏和润滑油烧焦失效。因此,船舶冷却水系统是否正常工作直接影响到整个柴油机动力装置的可靠性、经济性和系统设备寿命。目前船舶冷却水系统的故障诊断,大多数是依靠轮机员的经验来检测和判断的,但是这样一旦发生故障,很难及时排除。因此,研究如何帮助轮机管理人员迅速判断故障性质进而排除故障,对保证船舶正常航行具有特别重要的意义。本文首先以大连海事大学教学实习船“育鲲”轮为实例,详细地分析了“育鲲”轮中央冷却系统的叁个子系统海水冷却系统、低温淡水冷却系统和高温淡水冷却系统及其典型故障。其次,综合现在常用的各种故障诊断方法,选取了神经网络进行故障诊断,并对人工神经网络进行了介绍,然后进一步选用了RBF神经网络建立了故障诊断模型。再者,根据“育鲲”轮的日常运行参数,分别针对海水冷却系统、低温淡水冷却系统和高温淡水冷却系统从其历史运行数据中选取了若干组数据建立了故障和故障征兆样本集,并利用MATLAB编写了故障诊断程序进行故障诊断。最后,利用Visual C++语言编写了船舶冷却水系统故障诊断模块,通过调用该模块和设定不同的模块参数值,可以利用训练样本数据对模型进行训练,并对测试数据进行故障诊断,结果表明船舶冷却水系统故障诊断模块可以很好的判别故障性质。随着船舶系统智能化程度的提高,将人工智能故障诊断技术应用到现代船舶轮机管理中是一种必然趋势。本文采用Visual C++编写的船舶冷却水系统故障诊断模块,结构参数设置方便、移植性好,具有一定的实际应用意义。
郭克余[10]2017年在《船舶海水冷却系统状态感知技术研究》文中指出现如今船舶工业发展迅速,无人船舶、智能机舱是未来船舶发展的方向。而实现船舶智能化的前提是如何能够正确地对船舶系统及设备的状态进行感知与判断。但是随着船舶日益复杂化,船舶动力系统也变得愈发复杂,轮机员已经很难再依据自身经验对船舶系统及设备的状态做出准确判断,因此对船舶系统及设备进行状态感知技术研究具有重要意义。本文在分析国内外系统状态感知技术发展现状的基础上,以大连海事大学教学实习船"育鲲"轮为研究对象,建立了其海水冷却系统状态感知模型。首先,对"育鲲"轮海水冷却系统的工作原理、典型故障及其对系统的影响进行了详细分析,并对比常规状态感知体系框架提出了船舶海水冷却系统状态感知体系框架。同时在对故障诊断技术和状态参数预测技术深入研究的基础上,根据船舶海水冷却系统状态参数的特点,选择SOM神经网络和ARMA时间序列算法作为本文的研究方法。其次,建立SOM神经网络故障诊断模型和ARMA时间序列状态参数预测模型;其中在故障诊断模型建立过程中,引入了故障样本集自更新操作以改善模型;随后利用实船"育鲲"轮采集到的船舶冷却系统正常工况下的历史数据,分别对故障诊断模型和状态参数预测模型的有效性进行验证,验证结果表明两个模型是正确且有效的。最后,将SOM神经网络故障诊断模型和ARMA时间序列状态参数预测模型进行融合,建立完整的船舶海水冷却系统状态感知模型,并分别利用正常状态和故障状态下的参数数据对该状态感知模型进行验证,确认该状态感知模型是可行且有效的。
参考文献：
[1]. 中央冷却系统的计算及在船舶中应用[D]. 鲍文斌. 哈尔滨工程大学. 2001
[2]. 船机桨匹配设计与冷却系统优化研究[D]. 刘海强. 武汉理工大学. 2007
[3]. 某船中央冷却系统控制策略研究[D]. 陈伟智. 上海交通大学. 2013
[4]. 船舶中央冷却系统热平衡计算及程序仿真设计[J]. 郑玄亮, 刘喜卫, 曾庆谦. 船舶与海洋工程. 2012
[5]. 电力推进船舶中央冷却系统优化设计[D]. 赵天义. 大连海事大学. 2006
[6]. 主机冷却水系统优化设计及其温度智能控制的研究[D]. 李康康. 武汉理工大学. 2012
[7]. 基于陆上机舱的中央冷却水系系统设计研究[D]. 杜磊. 大连海事大学. 2010
[8]. 基于（火积）理论的船舶换热系统分析与优化研究[D]. 杨荣昊. 大连海事大学. 2017
[9]. 基于径向基神经网络的船舶冷却水系统故障诊断[D]. 石昌峰. 大连海事大学. 2012
[10]. 船舶海水冷却系统状态感知技术研究[D]. 郭克余. 大连海事大学. 2017