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“育鹏”轮冷却水系统变频海水泵组合优化研究
| 论文题名： | “育鹏”轮冷却水系统变频海水泵组合优化研究 |
| 关键词： | 船舶冷却水系统;变频海水泵;组合优化;节能减排 |
| 摘要： | 化石能源属于不可再生能源，船舶业中化石能源的消耗是巨大的。变频水泵技术对于船舶的节能减排有着积极的作用。因此本文以“育鹏”轮为目标船，研究其变频海水系统的运行特点、节能效益以及变频海水泵的组合优化问题。 首先，查阅国内外有关资料，并建立冷却水系统的数学模型。主要包括主要换热设备的热力学模型、管路水力模型、变频海水泵转速计算模型。在研究变频技术的基础上，建立基于直接转矩控制的海水泵调速模型。整个模型反映了从柴油机热负荷和海水入口温度到主海水泵转速的关系。 接着，利用Simulink搭建中央冷却水系统及海水泵电机仿真模块，并分别从主机负荷变化和海水进口温度变化分析了在海水泵工频和变频模式下关键参数的仿真情况。根据仿真结果得出:主机负荷或海水入口温度下降得越大，则变频泵海水流量值下降得也越大，最终维持在最低流量值200m3/h。在主机负荷或海水温度变化时，工频模式下低温三通阀开度改变以维持低温淡水温度;所需海水流量在变频泵最小海水流量200m3/h以上时，变频模式通过变流量来维持低温淡水温度，低温淡水三通阀开度始终为1。 最后，通过理论计算和遗传算法，以海水泵组轴功率最小为优化准则，分析得出不同海水流量需求下双变频和单变频海水泵组的运行方案。以“育鹏”轮2017年8月至2017年12月的航次信息为参照，分析了不同方案的节能效益和经济效益，得出:在主机负荷为50％MCR-75％MCR，海水温度为24℃-30℃时，双变频和单变频的节能效益相同，特别是主机负荷为50％时，节能率达到68.13％。在双变频和单变频的不同投入基础上，结合各自的节省成本计算后得出，双变频的投入回收期约为4.79年，单变频的回收期约为3.35年，因此对老旧船舶改造来说，单变频海水泵组较合理，而针对新造船，可以采用单变频或双变频海水泵组方案。 |
| 作者： | 徐加伟 |
| 专业： | 轮机工程 |
| 导师： | 吴桂涛 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连海事大学 |
| 学位年度： | 2018 |
| 正文语种： | 中文 |
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