1.本发明涉及通风系统控制的技术领域,尤其涉及一种船舶机舱通风系统。
背景技术:2.对于船舶,通常设有一套机舱通风系统,一般设置通风机和抽风机或可逆风机,近来船舶市场智能化和节能性要求逐渐提高,因此变频控制的应用也相对比较广泛。对于不带变频器的机舱通风系统,风机长期处于全负荷工作状态,对于风机的使用寿命有影响且相当不节能。对于带变频器实时调节风量的通风系统,变频器使用频繁容易出现故障,增加系统的不安全性。且对于电网容量较小的船舶电网,变频器故障后便会影响船舶的机舱通风。
技术实现要素:3.本发明提供了一种船舶机舱通风系统,以解决现有的不带变频控制的机舱通风系统由于风机长期全负荷工作导致使用寿命有影响且不节能,但现有的带变频控制的机舱通风系统变频器使用频繁容易出现故障,增加系统的不安全性且变频器故障后便会影响船舶的机舱通风的问题。
4.根据本发明的一方面,提供了一种船舶机舱通风系统,该船舶机舱通风系统包括风机、变频器、主回路、旁通回路、旁路开关和控制模块;
5.所述变频器运行在所述主回路,所述风机和所述变频器的数量均为多个、且一一对应连接;
6.所述旁路开关用于控制所述风机运行在所述旁通回路以使所述风机进入旁路模式;
7.所述控制模块与所述变频器和所述旁路开关均电连接,所述控制模块用于获取自动变频模式设置指令,并基于所述自动变频模式设置指令控制多个所述变频器驱动多个所述风机依次运行。
8.在本发明的可选实施例中,所述控制模块具体用于在预设个数的所述风机运行在所述旁路模式时解除其余所述风机的所述自动变频模式。
9.在本发明的可选实施例中,多个所述风机至少包括一个可逆风机和至少一个送风机;
10.所述控制模块用于获取抽送风切换指令,当所述可逆风机送风时基于所述抽送风切换指令控制所述可逆风机停止送风,并在预设时间后控制所述可逆风机启动抽风,当所述可逆风机抽风时基于所述抽送风切换指令控制所述可逆风机停止抽风,并在预设时间后控制所述可逆风机启动送风。
11.在本发明的可选实施例中,所述船舶机舱通风系统还包括温度检测件,所述温度检测件用于检测机舱温度;
12.所述温度检测件与所述控制模块电连接,所述控制模块用于确定所述机舱温度是
否处于预设温度范围,当所述机舱温度不处于所述预设温度范围时,基于所述机舱温度和所述预设温度范围通过pid运算确定第一pid反馈值,基于所述第一pid反馈值控制所述变频器调整所述风机的速度,直至所述机舱温度处于所述预设温度范围。
13.在本发明的可选实施例中,所述船舶机舱通风系统还包括压差检测件,所述压差检测件用于检测机舱压差;
14.所述压差检测件与所述控制模块电连接,所述控制模块用于在所述机舱温度处于所述预设温度范围时确定所述机舱压差是否处于预设压差范围,当所述机舱压差不处于所述预设压差范围时,基于所述机舱压差和所述预设压差范围通过pid运算确定第二pid反馈值,基于所述第二pid反馈值控制所述变频器调整所述风机的速度,直至所述机舱压差处于所述预设压差范围。
15.在本发明的可选实施例中,所述船舶机舱通风系统还包括自耦变压器,所述自耦变压器用于控制至少一个所述风机降压启动以运行在所述旁通回路。
16.在本发明的可选实施例中,所述风机包括定子绕组,至少一个所述风机的定子绕组接成三角形,用于通过星三角降压启动以运行在所述旁通回路。
17.在本发明的可选实施例中,所述船舶机舱通风系统还包括启停开关,所述启停开关的数量与所述风机的数量相同,且一一对应连接,所述启停开关用于控制所述风机的启停。
18.在本发明的可选实施例中,所述船舶机舱通风系统还包括切换模块,所述切换模块用于切换所述自动变频模式和手动变频模式;
19.所述启停开关与所述切换模块电连接,所述启停开关用于在所述手动变频模式下控制所述风机的启停。
20.在本发明的可选实施例中,所述船舶机舱通风系统还包括输入模块,所述输入模块用于接受运行频率给定信号,所述控制模块与所述输入模块和所述切换模块均电连接,所述控制模块用于在手动变频模式下基于所述运行频率给定信号通过所述变频器调整所述风机的频率。
21.本发明实施例的技术方案,通过所述变频器运行在所述主回路,所述风机和所述变频器的数量均为多个、且一一对应连接;所述旁路开关用于控制所述风机运行在所述旁通回路以使所述风机进入旁路模式;由于变频器运行在主回路,同时该通风系统还存在旁通回路,故在实际使用时,可根据需求控制风机运行在旁通回路或者主回路,当运行在主回路时,由于变频器和风机电连接,能够通过变频器调整风机的速度,故风机不会长期全负荷工作导致使用寿命有影响且不节能。同时当风机在旁通回路运行时,变频器不会使用,降低了变频器的使用频率,解决了现有的带变频控制的机舱通风系统变频器使用频繁容易出现故障、增加系统的不安全性的问题。此外由于旁通回路和主回路为不同的回路,所以变频器和旁通回路带联锁功能,变频器故障后风机仍能够在旁通回路运行,不影响船舶的机舱通风,解决了变频器故障后便会影响船舶的机舱通风的问题。实现了船舶机舱通风系统既节能又可靠的效果。
22.应当理解,本部分所描述的内容并非旨在标识本发明的实施例的关键或重要特征,也不用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。
附图说明
23.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
24.图1为本发明实施例提供的一种船舶机舱通风系统的电路框图;
25.图2是本发明实施例提供的另一种船舶机舱通风系统的电路框图;
26.图3是本发明实施例提供的另一种船舶机舱通风系统的电路框图。
27.其中:1、风机;2、变频器;5、旁路开关;6、控制模块;7、温度检测件;8、压差检测件;9、自耦变压器;10、启停开关。
具体实施方式
28.为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都应当属于本发明保护的范围。
29.需要说明的是,本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象,而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换,以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外,术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形,意图在于覆盖不排他的包含,例如,包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元,而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
30.图1为本发明实施例提供的一种船舶机舱通风系统的电路框图,本实施例可适用于船舶机舱通风的情况,如图1所示,该船舶机舱通风系统包括风机1、变频器2、主回路、旁通回路、旁路开关5和控制模块6。
31.变频器2运行在主回路,风机1和变频器2的数量均为多个、且一一对应连接;其中,主回路指系统主要运行的电路回路,变频器2(variable-frequency drive,vfd)是应用变频技术与微电子技术,通过改变电机工作电源频率方式来控制交流电动机的电力控制设备。风机1是依靠输入的机械能,提高气体压力并排送气体的机械,它是一种从动的流体机械。风机1根据类型的不同,可进行送风或抽风,或者能够既能抽风又能送风。变频器2能够改变输入风机1的频率,最后改变风机1的速度。该通风系统还可包括电源,电源用于给船舶机舱通风系统涉及的设备和线路进行供电,例如主回路、旁通回路、风机1、变频器2、旁路开关5和控制模块6等。
32.旁路开关5用于控制风机1运行在旁通回路以使风机1进入旁路模式;其中,旁路开关5是用于控制风机1运行在旁通回路或者不运行在旁通回路的开关,可为按钮开关、遥控开关等,在此不做具体限定。旁路模式是指风机1在旁通回路运行的模式。
33.控制模块6与变频器2和旁路开关5均电连接,控制模块6用于获取自动变频模式设
置指令,并基于自动变频模式设置指令控制多个变频器2驱动多个风机1依次运行。其中,自动变频模式设置指令是指指示进入自动变频模式的指令,该船舶机舱通风系统可在开机时自动进入自动变频模式,也可根据用户的需求,在用户发送了自动变频模式设置指令时进入自动变频模式,例如船舶里存在与自动变频模式设置相关的按钮盒或者遥控面板,当用户对按钮盒或者遥控面板进行操作时,便能够产生自动变频模式设置指令,进而进入自动变频模式。
34.控制模块6是指用于进行控制的模块,控制模块6即可用于本地控制也可用于远程控制,例如控制模块6能够进行远程通信,船舶机舱通风系统还包括集控台,集控台上设有触摸屏,从而通过触摸屏便可进行远程控制。进行本地控制时,控制模块6形态可为控制箱或者按钮盒等,内部可由plc或者单片机等组成,在此不做具体限定。在一个具体的实施例中,船舶机舱通风系统还包括本地遥控切换开关,通过该本地遥控切换开关切换本地控制和远程控制。
35.自动变频模式下,多个变频器2驱动多个风机1依次启动,风机1的数量可根据船舶电网的实际情况设定,在一个具体的实施例中,风机1有五个,例如可对风机1进行编号,编号的序号可为1号风机1、2号风机1、3号风机1、4号风机1、5号风机1等,当1号风机1启动后,2号风机1再启动,然后3号风机1启动,以此类推,直至所有风机1启动。当存在风机1故障时,控制模块6能够接收到风机1发送的故障信号,此时直接控制下一个风机1启动。
36.上述方案,通过变频器2运行在主回路,风机1和变频器2的数量均为多个、且一一对应连接;旁路开关5用于控制风机1运行在旁通回路以使风机1进入旁路模式;由于变频器2运行在主回路,同时该通风系统还存在旁通回路,故在实际使用时,可根据需求控制风机1运行在旁通回路或者主回路,当运行在主回路时,由于变频器2和风机1电连接,能够通过变频器2调整风机1的速度,故风机1不会长期全负荷工作导致使用寿命有影响且不节能。同时当风机1在旁通回路运行时,变频器2不会使用,降低了变频器2的使用频率,解决了现有的带变频控制的机舱通风系统变频器2使用频繁容易出现故障、增加系统的不安全性的问题。此外由于旁通回路和主回路为不同的回路,所以变频器2和旁通回路带联锁功能,变频器2故障后风机1仍能够在旁通回路运行,不影响船舶的机舱通风,解决了变频器2故障后便会影响船舶的机舱通风的问题。实现了船舶机舱通风系统既节能又可靠的效果。
37.在本发明的可选实施例中,控制模块6具体用于在预设个数的风机1运行在旁路模式时解除其余风机1的自动变频模式。其中,其余风机1是指除运行在旁路模式外的运行在自动变频模式下的风机1。当存在预设个数的风机1已运行在旁路模式时,说明通风系统可能某处存在故障,即可能是某个变频器2出现了故障,此时先解除其余风机1的自动变频模式,使其余风机1停止运行,防止故障扩大。在一个具体的实施例中,预设个数为两个,即有两台或者两台以上的风机1处于旁路模式时,其余风机1解除自动变频模式。
38.在本发明的可选实施例中,多个风机1至少包括一个可逆风机1和至少一个送风机1;其中,可逆风机1就是可以反转、双向通风的风机1,即又能够抽风又能够送风的风机1,送风机1是指用于进行送风的风机1。在一个具体的实施例中,可逆风机1为两个,送风机1为三个。
39.控制模块6用于获取抽送风切换指令,当可逆风机1送风时基于抽送风切换指令控制可逆风机1停止送风,并在预设时间后控制可逆风机1启动抽风,当可逆风机1抽风时基于
抽送风切换指令控制可逆风机1停止抽风,并在预设时间后控制可逆风机1启动送风。其中,由于可逆风机1即可送风又可抽风,抽送风切换指令是指指示可逆风机1从送风的状态切换至抽风的状态以及从抽风的状态切换至送风的指令。在风机1转动时,即使接收到停止转动的信号,由于惯性叶片还是会继续转动一段时间。当需要将可逆风机1的抽风和送风的状态切换时延迟预设时间,能够防止风机1由于惯性导致损坏,延长了风机1的寿命。预设时间可根据用户的需求进行制定,在一个具体的实施例中,预设时间为三分钟。
40.在本发明的可选实施例中,如图2所示,船舶机舱通风系统还包括温度检测件7,温度检测件7用于检测机舱温度。其中,温度检测件7是指能够检测温度的零部件,在一个具体的实施例中,温度检测件7为温度传感器,可将温度检测件7设置在机舱内,从而便可检测到机舱温度。
41.温度检测件7与控制模块6电连接,控制模块6用于确定机舱温度是否处于预设温度范围,当机舱温度不处于预设温度范围时,基于机舱温度和预设温度范围通过pid运算确定第一pid反馈值,基于第一pid反馈值控制变频器2调整风机1的速度,直至机舱温度处于预设温度范围。其中,预设温度范围是指提前预设的机舱温度应当处于的范围,当机舱温度不处于预设温度范围时,例如当机舱温度高于预设温度范围,此时说明风机1风力不够,导致机舱内温度过高,故需要对风机1进行加速,此时根据机舱温度和预设温度范围通过pid运算确定第一pid反馈值,然后基于第一pid反馈值控制变频器2,变频器2输出的频率改变会导致风机1的速度改变,从而对风机1进行加速。当机舱温度低于预设温度范围,说明风机1风力过大,导致机舱内温度过低,故需要对风机1进行减速,此时根据机舱温度和预设温度范围通过pid运算确定第一pid反馈值,然后基于第一pid反馈值控制变频器2,变频器2输出的频率改变会导致风机1的速度改变,从而对风机1进行减速。通过此方式,能够将机舱内的温度保持在预设温度范围,利于机舱内的设备能够稳定运行。
42.在本发明的可选实施例中,船舶机舱通风系统还包括压差检测件8,压差检测件8用于检测机舱压差;其中,压差检测件8是指能够检测到压差的零部件,在一个具体的实施例中,压差检测件8为压差传感器,将压差传感器设置在机舱内,便可检测机舱压差。
43.压差检测件8与控制模块6电连接,控制模块6用于在机舱温度处于预设温度范围时确定机舱压差是否处于预设压差范围,当机舱压差不处于预设压差范围时,基于机舱压差和预设压差范围通过pid运算确定第二pid反馈值,基于第二pid反馈值控制变频器2调整风机1的速度,直至机舱压差处于预设压差范围。
44.其中,预设压差范围是指提前预设的机舱压差应当处于的范围,当机舱压差不处于预设压差范围时,例如当机舱压差高于预设压差范围,此时说明风机1风力过大,故需要对风机1进行减速,此时根据机舱压差和预设压差范围通过pid运算确定第二pid反馈值,然后基于第二pid反馈值控制变频器2,变频器2输出的频率改变会导致风机1的速度改变,从而对风机1进行减速。当机舱压差低于预设压差范围,说明风机1风力过小,故需要对风机1进行加速,此时根据机舱压差和预设压差范围通过pid运算确定第二pid反馈值,然后基于第二pid反馈值控制变频器2,变频器2输出的频率改变会导致风机1的速度改变,从而对风机1进行加速。通过此方式,能够将机舱内的压差保持在预设压差范围,机舱内的人舒适度较高。此外,通过先保证温度再调节压差,能够在保证系统稳定的前提下再保证用户的舒适度。
45.此外,当温度检测件7和压差检测件8在信号传输过程中出现故障时,风机1可直接按最大风速运行。
46.在本发明的可选实施例中,如图3所示,船舶机舱通风系统还包括自耦变压器9,自耦变压器9用于控制至少一个风机1降压启动以运行在旁通回路。其中,自耦变压器9的定义是初、次级无须绝缘的特种变压器。简单来说就是指它的绕组初级和次级是在同一调绕组上,即只有一个绕组的变压器,也就是说它是输出和输入共用一组线圈的特殊变压器。自耦变压器9降压启动是利用自耦变压器9来降低加在电动机定子绕组上的电压,达到限制起动电流的目的。电动机起动时,定子绕组加上自耦变压器9的二次电压。起动结束后,甩开自耦变压器9,定子绕组上加额定电压,电动机全压运行。由于风机1在启动时对电网的冲击最大,通过使至少一个风机1通过自耦降压的方式启动以运行在旁通回路,能够减少对船舶电网的冲击,防止电网不稳定,利于船舶电网的稳定性。
47.在本发明的可选实施例中,风机1包括定子绕组,至少一个风机1的定子绕组接成三角形,用于通过星三角降压启动以运行在旁通回路。其中,星三角启动原理是因电机启动电流与电源电压成正比,此时电网提供的启动电流只有全电压启动电流的1/3,但启动力矩也只有全电压启动力矩的1/3。当负载对电动机启动力矩无严格要求又要限制电动机启动电流,电机满足380v/δ接线条件,电机正常运行时定子绕组接成三角形才能采用星三角启动方法。其中,由于风机1在启动时对电网的冲击最大,通过使至少一个风机1通过星三角降压启动的方式启动以运行在旁通回路,能够减少对船舶电网的冲击,防止电网不稳定,利于船舶电网的稳定性。
48.在本发明的可选实施例中,船舶机舱通风系统还包括启停开关10,启停开关10的数量与风机1的数量相同,且一一对应连接,启停开关10用于控制风机1的启停。其中,启停开关10是指能够控制风机1启动和停止的开关,在一个具体的实施例中,启停开关10为按钮开关,通过启停开关10,用户能够手动控制风机1的启动和暂停。例如当有两台或者两台以上的风机1处于旁路模式时,其余风机1解除自动变频模式,当用户需要使解除自动变频模式的风机1再次启动时,便可通过启停开关10手动启动。
49.在上述实施例的基础上,船舶机舱通风系统还包括切换模块,切换模块用于切换自动变频模式和手动变频模式。
50.启停开关10与切换模块电连接,启停开关10用于在手动变频模式下控制风机1的启停。
51.其中,手动变频模式是指用户能够手动控制风机1的启停和频率,自动变频模式是指变频器2能够根据温度检测件7和压差检测件8的值自动调整风机1的频率。切换模块是指能够将两种模式进行切换的模块,例如按钮开关等。
52.示例性的,船舶机舱通风系统还包括输入模块,输入模块用于接受运行频率给定信号,控制模块6与输入模块和切换模块均电连接,控制模块6用于在手动变频模式下基于运行频率给定信号通过变频器2调整风机1的频率。其中,输入模块是指用于接受用户输入的指令信息的模块,在一个具体的实施例中,输入模块为遥控hmi面板,用户通过遥控hmi面板便可输入想要调整的频率,然后便可使变频器2驱动风机1在该频率下运行。
53.应该理解,可以使用上面所示的各种形式的流程,重新排序、增加或删除步骤。例如,本发明中记载的各步骤可以并行地执行也可以顺序地执行也可以不同的次序执行,只
要能够实现本发明的技术方案所期望的结果,本文在此不进行限制。
54.上述具体实施方式,并不构成对本发明保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是,根据设计要求和其他因素,可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明保护范围之内。
技术特征:1.一种船舶机舱通风系统,其特征在于,包括风机(1)、变频器(2)、主回路、旁通回路、旁路开关(5)和控制模块(6);所述变频器(2)运行在所述主回路,所述风机(1)和所述变频器(2)的数量均为多个、且一一对应连接;所述旁路开关(5)用于控制所述风机(1)运行在所述旁通回路以使所述风机(1)进入旁路模式;所述控制模块(6)与所述变频器(2)和所述旁路开关(5)均电连接,所述控制模块(6)用于获取自动变频模式设置指令,并基于所述自动变频模式设置指令控制多个所述变频器(2)驱动多个所述风机(1)依次运行。2.根据权利要求1所述的船舶机舱通风系统,其特征在于,所述控制模块(6)具体用于在预设个数的所述风机(1)运行在所述旁路模式时解除其余所述风机(1)的所述自动变频模式。3.根据权利要求1所述的船舶机舱通风系统,其特征在于,多个所述风机(1)至少包括一个可逆风机(1)和至少一个送风机(1);所述控制模块(6)用于获取抽送风切换指令,当所述可逆风机(1)送风时基于所述抽送风切换指令控制所述可逆风机(1)停止送风,并在预设时间后控制所述可逆风机(1)启动抽风,当所述可逆风机(1)抽风时基于所述抽送风切换指令控制所述可逆风机(1)停止抽风,并在预设时间后控制所述可逆风机(1)启动送风。4.根据权利要求1至3中任一项所述的船舶机舱通风系统,其特征在于,所述船舶机舱通风系统还包括温度检测件(7),所述温度检测件(7)用于检测机舱温度;所述温度检测件(7)与所述控制模块(6)电连接,所述控制模块(6)用于确定所述机舱温度是否处于预设温度范围,当所述机舱温度不处于所述预设温度范围时,基于所述机舱温度和所述预设温度范围通过pid运算确定第一pid反馈值,基于所述第一pid反馈值控制所述变频器(2)调整所述风机(1)的速度,直至所述机舱温度处于所述预设温度范围。5.根据权利要求4所述的船舶机舱通风系统,其特征在于,所述船舶机舱通风系统还包括压差检测件(8),所述压差检测件(8)用于检测机舱压差;所述压差检测件(8)与所述控制模块(6)电连接,所述控制模块(6)用于在所述机舱温度处于所述预设温度范围时确定所述机舱压差是否处于预设压差范围,当所述机舱压差不处于所述预设压差范围时,基于所述机舱压差和所述预设压差范围通过pid运算确定第二pid反馈值,基于所述第二pid反馈值控制所述变频器(2)调整所述风机(1)的速度,直至所述机舱压差处于所述预设压差范围。6.根据权利要求1至3中任一项所述的船舶机舱通风系统,其特征在于,所述船舶机舱通风系统还包括自耦变压器(9),所述自耦变压器(9)用于控制至少一个所述风机(1)降压启动以运行在所述旁通回路。7.根据权利要求1至3中任一项所述的船舶机舱通风系统,其特征在于,所述风机(1)包括定子绕组,至少一个所述风机(1)的定子绕组接成三角形,用于通过星三角降压启动以运行在所述旁通回路。8.根据权利要求1至3中任一项所述的船舶机舱通风系统,其特征在于,所述船舶机舱通风系统还包括启停开关(10),所述启停开关(10)的数量与所述风机(1)的数量相同,且一
一对应连接,所述启停开关(10)用于控制所述风机(1)的启停。9.根据权利要求8所述的船舶机舱通风系统,其特征在于,所述船舶机舱通风系统还包括切换模块,所述切换模块用于切换所述自动变频模式和手动变频模式;所述启停开关(10)与所述切换模块电连接,所述启停开关(10)用于在所述手动变频模式下控制所述风机(1)的启停。10.根据权利要求9所述的船舶机舱通风系统,其特征在于,所述船舶机舱通风系统还包括输入模块,所述输入模块用于接受运行频率给定信号,所述控制模块(6)与所述输入模块和所述切换模块均电连接,所述控制模块(6)用于在手动变频模式下基于所述运行频率给定信号通过所述变频器(2)调整所述风机(1)的频率。
技术总结本发明公开了一种船舶机舱通风系统,该船舶机舱通风系统包括风机、变频器、主回路、旁通回路、旁路开关和控制模块;所述变频器运行在所述主回路,所述风机和所述变频器的数量均为多个、且一一对应连接;所述旁路开关用于控制所述风机运行在所述旁通回路以使所述风机进入旁路模式;所述控制模块与所述变频器和所述旁路开关均电连接,所述控制模块用于获取自动变频模式设置指令,并基于所述自动变频模式设置指令控制多个所述变频器驱动多个所述风机依次运行。通过采用上述方案,实现了船舶机舱通风系统既节能又可靠的效果。通风系统既节能又可靠的效果。通风系统既节能又可靠的效果。
技术研发人员:孟新 梁广裕 周秋静
受保护的技术使用者:广船国际有限公司
技术研发日:2022.09.26
技术公布日:2022/12/1