CN110539870A - 一种自流式冷却系统及船舶 - Google Patents

Abstract

本发明涉及船舶冷却系统技术领域，提供了一种自流式冷却系统及船舶，该自流式冷却系统包括沿冷却水流动的方向依次设置的泵体与冷却器，还包括储能模块；泵体的进水口与自流水源相连通，泵体的出水口与冷却器的进水口相连，冷却器的出水口与外界相连通；储能模块与泵体相连，用于存储电能。本发明提供的自流式冷却系统，通过设置储能模块，使得当自流流量大于冷却水需求量时，储能模块可以将多余的自流能量转化为电能，并存储起来，实现了能源的充分利用；而且，在发电的过程中，可以增加系统阻力，使得自流流量下降，直至与冷却水需求量趋于平衡，此时储能模块转化电能的功率保持恒定，实现自流流量与冷却水需求匹配，该自流式冷却系统正常工作。

Description

一种自流式冷却系统及船舶

技术领域

本发明涉及船舶冷却系统技术领域，特别是涉及一种自流式冷却系统及船舶。

背景技术

船舶冷却系统是保证船舶动力装置安全可靠运行的重要环节，船舶动力系统如柴油机或蒸汽动力系统、辅助设备等运行时等产生热量绝大部分需要通过船舶冷却系统传递给冷却水并排出船外。随着大型化先进船舶的发展，船舶所需冷却水量不断增加，船舶冷却水泵是船舶动力系统主要耗能部件之一，耗能和噪声高居不下，不利于绿色船舶发展。为降低冷却水泵功耗、运行费用和噪声，部分现代绿色船舶和高速船舶中采用了自流式冷却水系统为中央冷却器或凝汽器提供冷却水，利用船舶航行期间船体和海水的相对运动产生的水动力压头克服船舶冷却系统阻力，实现船舶冷却，在较宽航速范围内实现冷却系统停泵运行。

目前，当自流流量大于冷却水需求量时，为了不影响冷却器正常运行，往往采用添加阻力件来调节自流流量，实现流量供需平衡。但是，采用该方案相当于增加了自流式冷却系统阻力，浪费了部分自流能力，同时由于阻力件的存在增加了自流式冷却系统噪声和故障风险。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明提供一种自流式冷却系统及船舶，以解决现有技术中的自流式冷却系统在自流流量与冷却水需求量不匹配时，超出冷却水需求量部分的自流流量不能得到有效利用的技术问题。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种自流式冷却系统，包括沿冷却水流动的方向依次设置的泵体与冷却器，还包括储能模块；泵体的进水口与自流水源相连通，泵体的出水口与冷却器的进水口相连，冷却器的出水口与外界相连通；储能模块与泵体相连，用于存储电能。

其中，储能模块包括联轴器、发电机与蓄电池；泵体的转轴通过联轴器与发电机相连，发电机与蓄电池的输入口电连接。

其中，蓄电池的输出口与泵体电连接。

其中，该自流式冷却系统还包括主供能系统；主供能系统与蓄电池的输入口电连接，主供能系统与泵体电连接。

其中，该自流式冷却系统还包括过滤器；过滤器的出水口与泵体的进水口相连，过滤器的进水口与自流水源相连通。

其中，该自流式冷却系统还包括设置在过滤器的进水口处的第一控制阀。

其中，该自流式冷却系统还包括设置在冷却器的出水口处的第二控制阀。

一种船舶，包括上述自流式冷却系统；船舶的底部或侧下方开设有进水通道，进水通道的一端与泵体的进水口相连通，另一端与外界相通，且朝向船体的行驶方向，用于形成自流水源；船舶的底部开设有出水通道，出水通道的一端与冷却器的出水口相连通，另一端与外界相通。

其中，进水通道靠近船舶的艏部设置，出水通道靠近船舶的艉部设置。

其中，进水通道远离泵体的一端向外延伸，伸出船舶的船体。

(三)有益效果

本发明提供的自流式冷却系统，通过设置储能模块，使得当自流流量大于冷却水需求量时，储能模块可以将多余的自流流量的能量转化为电能，并存储起来，实现了能源的充分利用；而且，在发电的过程中，可以增加泵体转动的阻力，使得自流流量下降，直至与冷却水需求量趋于平衡，此时泵体转动的阻力维持恒定，泵体转动的速率保持恒定，储能模块转化电能的功率保持恒定，自流流量与冷却水需求匹配，该自流式冷却系统正常工作。

附图说明

图1为本发明提供的自流式冷却系统的一个实施例的整体结构示意图；

图2为本发明提供的自流式冷却系统的一个实施例的局部结构示意图；

图中，1-船舶；2-进水通道；3-第一控制阀；4-过滤器；5-泵体；6-储能模块；6-1-联轴器；6-2-发电机；6-3-蓄电池；7-冷却器；8-第二控制阀；9-出水通道；10-主供能系统。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1所示，本发明实施例提供了一种自流式冷却系统，包括沿冷却水流动的方向依次设置的泵体5与冷却器7，还包括储能模块6；泵体5的进水口与自流水源相连通，泵体5的出水口与冷却器7的进水口相连，冷却器7的出水口与外界相连通；储能模块6与泵体5相连，用于存储电能。

具体地，例如，泵体5与冷却器7通过管路相互连接，冷却水从泵体5的进水口进入，流经冷却器7内换热后排出；当自流流量大于冷却水需求量时，冷却水进入冷却器7之前会先流经泵体5，泵体5在冷却水的推动作用下被动转动，此时与泵体5相连的储能模块6可以将泵体5转动的机械能转化为电能，并存储起来，如此以来，当自流流量小于冷却水需求量，需要启动泵体5增大冷却水流量时，储能模块6中存储的电能可以作为泵体5工作的电力来源，使得自流流量大于冷却水需求量工况时多余冷却水的能量得到有效利用。

本发明提供的自流式冷却系统，通过设置储能模块6，使得当自流流量大于冷却水需求量时，储能模块6可以将多余的自流流量的能量转化为电能，并存储起来，实现了能源的充分利用；而且，在发电的过程中，可以增加泵体5转动的阻力，使得自流流量下降，直至与冷却水需求量趋于平衡，此时泵体5转动的阻力维持恒定，泵体5转动的速率保持恒定，储能模块6转化电能的功率保持恒定，该自流式冷却系统正常工作。

如图2所示，进一步地，储能模块6包括联轴器6-1、发电机6-2与蓄电池6-3；泵体5的转轴通过联轴器6-1与发电机6-2相连，发电机6-2与蓄电池6-3的输入口电连接。具体地，例如，可以通过联轴器6-1将泵体5的转轴与发电机6-2的转轴连接起来，使得泵体5转动时可以带动发电机6-2发电，产生的电能可以存储在蓄电池6-3中。并且，当自流流量大于冷却水需求量时，联轴器6-1接入，将多余的冷却水用来发电；当自流流量小于冷却水需求量时，联轴器6-1断开，泵体5工作，此时停止发电，而蓄电池6-3可以作为泵体5工作的电源。

进一步地，蓄电池6-3的输出口与泵体5电连接。具体地，例如，泵体5与蓄电池6-3可以通过导线连接。

进一步地，该自流式冷却系统还包括主供能系统10；主供能系统10与蓄电池6-3的输入口电连接，主供能系统10与泵体5电连接。具体地，例如，为了提高整个自流式冷却系统的可靠性，可以将蓄电池6-3与主供能系统10通过导线连通，当蓄电池6-3中的电量不足时，主供能系统10可以及时为蓄电池6-3充电；此外，该主供能系统10还可以通过导线与泵体5相连，这样当整个储能模块6瘫痪或者蓄电池6-3电量不足时，该主供能系统10可以直接驱动泵体5工作；其中，当主体为船舶1时，该主供能系统10指的是整个船舶1的供电系统。

进一步地，该自流式冷却系统还包括过滤器4；过滤器4的出水口与泵体5的进水口相连，过滤器4的进水口与自流水源相连通。如此设置，可以防止冷却水中的杂质或异物，堵塞泵体5或冷却器7。

进一步地，该自流式冷却系统还包括设置在过滤器4的进水口处的第一控制阀3。进一步地，该自流式冷却系统还包括设置在冷却器7的出水口处的第二控制阀8。具体地，例如，第一控制阀3以及第二控制阀8均可以为单向阀，这样有利于保持整个自流式冷却系统有序工作。

一种船舶1，包括上述自流式冷却系统；船舶1的底部或侧下方开设有进水通道2，进水通道2的一端与泵体5的进水口相连通，另一端与外界相通，且朝向船体的行驶方向，用于形成自流水源；船舶1的底部开设有出水通道9，出水通道9的一端与冷却器7的出水口相连通，另一端与外界相通。

具体地，例如，进水通道2的设置应该保证船舶1航行时，海水可以淹没该进水通道2远离泵体5的一端；例如，为了方便海水流入，可以将进水通道2远离泵体5的一端朝向船舶1行驶的方向。

使用时，先检查储能模块6是否正常运行，如不能正常运行，则需要接入主供能系统10，驱动泵体5，保证冷却工作安全进行。如储能模块6正常运行，当自流流量与冷却水需求量匹配时，联轴器6-1断开，依靠自流冷却水与冷却器7换热。当自流流量大于冷却水需求量时，联轴器6-1接入，发电机6-2运行发电，并向蓄电池6-3充电备用，同时泵体5被动转动，阻力增加，自流流量下降，直至与冷却水需求量匹配。当自流流量小于冷却水需求量时，检查蓄电池6-3能量是否充足，若蓄电池6-3能量不足，则由主供能系统10带动泵体5运行，若蓄电池6-3能量充足，则由蓄电池6-3为泵体5供能，从而满足冷却器7冷却水需求。

进一步地，进水通道2靠近船舶1的艏部设置，出水通道9靠近船舶1的艉部设置。如此设置，可以方便海水进入自流式冷却系统中，同时方便换热后的海水排出自流式冷却系统。

进一步地，进水通道2远离泵体5的一端向外延伸，伸出船舶1的船体。具体地，例如，进水通道2远离泵体5的一端可以为号角状，号角状的大口端向下伸出船体，号角状的大口端朝向船舶1的行驶方向；号角状的小口端则可以通过管路与泵体5相连；其中，可以在该管路上接入第一控制阀3以及过滤器4。

由以上实施例可以看出，本发明提供的自流式冷却系统具备以下

有益效果：

1，可以实现自流流量与冷却水需求精确匹配，将多余的自流冷却能力转化为电能存储起来；

2，当航速过低或者航速过高，自流流量难以满足冷却器冷却水流量需求时，可以将存储的电能作为泵体的动力来源，减小了泵体能耗，提高能源利用率。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种自流式冷却系统，包括沿冷却水流动的方向依次设置的泵体与冷却器，其特征在于，还包括储能模块；

所述泵体的进水口与自流水源相连通，所述泵体的出水口与所述冷却器的进水口相连，所述冷却器的出水口与外界相连通；

所述储能模块与所述泵体相连，用于存储电能。

2.根据权利要求1所述的自流式冷却系统，其特征在于，所述储能模块包括联轴器、发电机与蓄电池；

所述泵体的转轴通过所述联轴器与所述发电机相连，所述发电机与所述蓄电池的输入口电连接。

3.根据权利要求2所述的自流式冷却系统，其特征在于，所述蓄电池的输出口与所述泵体电连接。

4.根据权利要求2所述的自流式冷却系统，其特征在于，还包括主供能系统；

所述主供能系统与所述蓄电池的输入口电连接，所述主供能系统与所述泵体电连接。

5.根据权利要求1所述的自流式冷却系统，其特征在于，还包括过滤器；

所述过滤器的出水口与所述泵体的进水口相连，所述过滤器的进水口与自流水源相连通。

6.根据权利要求5所述的自流式冷却系统，其特征在于，还包括设置在所述过滤器的进水口处的第一控制阀。

7.根据权利要求1所述的自流式冷却系统，其特征在于，还包括设置在所述冷却器的出水口处的第二控制阀。

8.一种船舶，其特征在于，包括权利要求1-7任一项所述的自流式冷却系统；

所述船舶的底部或侧下方开设有进水通道，所述进水通道的一端与所述泵体的进水口相连通，另一端与外界相通，且朝向船体的行驶方向，用于形成自流水源；

所述船舶的底部开设有出水通道，所述出水通道的一端与所述冷却器的出水口相连通，另一端与外界相通。

9.根据权利要求8所述的船舶，其特征在于，所述进水通道靠近所述船舶的艏部设置，所述出水通道靠近所述船舶的艉部设置。

10.根据权利要求8所述的船舶，其特征在于，所述进水通道远离所述泵体的一端向外延伸，伸出所述船舶的船体。