Способ регулирования расхода и температуры охлаждающей воды в судовом теплообменном аппарате

 

СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ РАСХОДА И ТЕМПЕРАТУРЫ ОХЛАЖЦАЩЕЙ ВОДЫ В СУДОВОМ ТЕПЛООБМЕННОМ АППАРАТЕ, состоящий в том, что изменение расхода и температуры охлаждающей воды, которую пропускают по напорному трубопроводу через теплообменный аппарат и по возвратному трубопроводу , осуществляют при отклонении от заданных расхода или температуры охлаждающей воды в теплообмённом аппарате, изменяя расход охлаждающей воды в отливном и рециркуляционном трубопроводах и подмешивая рециркуляционную воду в поступающую забортную воду, отличающийс я тем, что, с целью расширения диапазона условий эксплуатации, повьппения степени автоматизации и эффективности регулирования при изменении расхода и температуры охлаж-дающей воды, расходы между напорньгм и возвратным трубопроводами на входе в теплообменный аппарат распределяют пропорционально, причем синхронно этому распределению пропорционально распределяют расходы между отливным и рециркуляционным трубопроводами при выходе охлаждающей воды из теплообменного аппарата и одповременно подмешивают воду из воз- S вратного трубопровода в поступающую; (Л забортную воду, при этом расходы воды через напорный и отливной трубопроводы изменяют однонаправленно, а соотношение скоростей воды на входе в теплообменный аппарат и на.выходе из него ввдерживают в пределах 0,1-0,85. Од со o to

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

<И1 <)1>

122 А

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ. СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3691051/29-11 (22) 09,01. 84 (46) 23.06.85. Бюл. N - 23 . (72) Б.П. Вуколов, А.С. Крупнов и В.М. Телясов (53) 629. 12.011.51 6 (088.8) .(56) 1. Авторское свидетельство СССР

У 717514, кл. F 28 В 11/00, 21.06,76. (54) (57) СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ РАСХОДА И ТЕМПЕРАТУРЫ ОХЛАЖДАЮЩЕЙ ВОДЫ В

СУДОВОМ ТЕПЛООБМЕННОМ АППАРАТЕ, состоящий в том, что изменение расхода и температуры охлаждающей воды, . которую пропускают по напорному трубопроводу через теплообменный аппарат и по возвратному трубопроводу, осуществляют при отклонении .от заданных расхода или температуры охлаждающей воды в теплообменном аппарате, изменяя расход охлаждающей воды в отливном и рециркуляционном трубопроводах и подмешивая рециркуляционную воду в поступающую

4(sl) F 28 В 11/00 // В 63 J 2/12 забортную воду, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью расширения диапазона условий эксплуатации, повышения степени автоматизации и эффективности регулирования при изменении расхода и температуры охлаж-. дающей воды, расходы между напорным и возвратным трубопроводами на входе в теплообменный аппарат распределяют пропорционально, причем синхронно этому распределению пропорционально распределяют расходы между отливным и рециркуляционным трубопроводами при выходе охлаждающей воды иэ теплообменного аппарата и одновременно подмешивают воду из воз- ф вратного трубопровода в поступающую; забортную воду, при этом расходы воды через напорный и отливкой трубопроводы изменяют однонаправленно, а соотношение скоростей воды на вхо- де в теплообменный аппарат и на.выходе из него выдерживают в пределах

0,1-0,85. Вил

CO М

ЭаМ

М

ЬФ

Изобретение относится к теплоэнергетике и касается энергетических установок судов неограниченного района плавания, в том числе при плавании в ледовых условиях, и может быть использовано, в частности, для автоматического регулирования давления конденсации в судовых холодильных установках.

Известен способ регулирования рас-10 хода и температуры охлаждающей воды в судовом теплообменном аппарате, состоящий в том, что изменение расхода и температуры охлаждающей воды, которую пропускают по напорному f$ трубопроводу через теплообменный аппарат и по возвратному трубопроводу, осуществляют при отклонении от заданных расхода и температуры охлаждающей воды в теплообменном аппарате, изменяя расход охлаждающей воды в отливном и рециркуляционном трубопроводах и подмешивая рециркуляционную воду в поступающую забортную воду (1J.

Однако известный способ имеет ограниченные пределы регулирования, так как расход воды, проходящей через теплообменный аппарат, ограничен, с одной стороны, расходом, соответствующим максимальному напору насоса, работа насоса с пониженным расходом при снижении напора (или неизменной его величине, что определяется характеристикой насоса напор — расход) приводит к замед35 лению роста расхода в рециркуляционном трубопроводе, тогда как нужно его ускорение, а с другой стороны, расходом, соответствующим минимально возможному напору на рабочем участке характеристики насоса, который определяется потерями напоров во всей линии.

11631

Ограничение пределов изменения расхода воды, проходящей через теплообменный аппарат, обуславливает ограничение пределов изменения расхода воды через рециркуляционный трубопровод, а значит, и количества .поступающей забортной воды, что ограничивает изменение температуры воды, проходящей через теплообменный аппарат.

Кроме того, изменение расхода во- И ды, проходящей через теплообменный аппарат, осуществляется путем изменения расхода в трубопроводе спи22 2 ва ее за борт при изменении сопротивления трубопровода, что определяет работу насоса с низким коэффициентом полезного действия, а следовательно,ухудшает энергетический показатель, сужает диапазон регулирования и этим снижает эффективность регулирования в условиях неограниченного района плавания.

Цель изобретения — расширение диапазона условий эксплуатации, повышение степени автоматизации и эффективности регулирования при изменении расхода и температуры охлаждающей воды.

Поставленная цель достигается тем, что при способе регулирования расхода и температуры охлаждающей воды в судовом теплообменном аппарате, состоящем в том, что изменение расхода и температуры охлаждающей воды, которую пропускают по напорному трубопроводу через теплообменный аппарат и по возвратному трубопроводу, осуществляют при отклонении от заданных расхода или температуры охлаждающей воды в теплообменном an. парате, изменяя расход охлаждающей воды в отливном и рециркуляционном трубопроводах и подмешивая рециркуляционную воду в поступающую забортную воду, расходы между напорным и возвратным трубопроводами на входе в теплообменный аппарат распреде- ляют пропорционально, причем синхронно этому распределению пропорционально распределяют расходы между отливным и рециркуляционным трубопроводами при выходе охлаждающей воды из теплообменного аппарата и одновременно подмешивают воду из возвратного трубопровода в поступающую забортную воду, при этом расходы воды через напорный и отливной трубопроводы изменяют однонаправленно, а соотношение скоростей воды на входе в теплообменный аппарат и на выходе из него выдерживают в пределах О, 1-0,85.

Пропорциональное распределение расхода воды между напорным и возвратным трубопроводами на входе в теплообменный. аппарат и между отливным и рециркуляционным трубопроводами на выходе иэ него позволяет работать насосу по спецификационной характеристике с оптимальным коэффициентом полезного действия во всем диапазоне регулирования, 1163122 так как при перераспределении расходов сопротивление трубопровода не меняется, что расширяет условия эксплуатации и эффективность регу-. лирования.

Пропорциональное распределение расхода воды между отливным и рециркуляционным трубопроводами позволяет насосу работать на спецификационной характеристике. Ввиду большой инерционности регулирования при изменении только температуры проходящей через теплообменный аппарат воды предлагается пропорциональное распределение расхода воды между напорным и возвратным трубопроводами. Это позволяет изменять расход воды через теплообменный аппарат, сохраняя возможность работы насоса на спецификационной характеристике с оптимальным коэффициентом полезного действия, Что приводит к более эффек-. тивному регулированию путем снижения его инерционности.

Синхронное распределение воды между напорным и возвратным и между отливным и рециркуляционным трубопроводами так, что расходы воды в напорном и отливном трубопроводе изменяются однонаправленно, и под мешивание воды из возвратного трубопровода наряду с подмешиванием ее из рециркуляционного трубопровода в поступающую забортную воду позволяют изменять как расход, так и температуру воды, проходящей через теплообменный аппарат, во всем диапа зоне температур забортной воды при одновременном изменении тепловой нагрузки на теплообменный аппарат, так как обеспечивается возможность регулирования расхода воды через теплообменный аппарат в широких пределах с одновременным изменением в широких пределах расхода поступаю-. щей забортной воды, что расширяет условия эксплуатации.

Изменение расхода воды на напорном трубопроводе, которая проходит через теплообменный аппарат, недостаточно в условиях изменения температуры забортной воды. Для исключения этого и работы насоса на неспецификационнойхарактеристике введены изменение расхода воды в напорном трубопроводе путем пропорционального распределения ее между напорным и возвратным трубопроводами синхронно с распределением воды между отливным и рециркуляционным трубопроводами соответственно (т.е. увеличение расхода воды в напорном трубопроводе соответствует увеличению расхода воды в отливном трубопроводе и, наоборот, уменьшение уменьшению), а также подмешивание

tO воды из возвратного трубопровода наряду с подмешиванием ее из рециркуляционного трубопровода в поступающую забортную воду.

Отношение скоростей распределе15 ния воды на входе в теплообменный аппарат и на выходе из него в пределах 0,1-0,85 обеспечивает устойчивую работу теплообменного аппарата и эффективность регулирования.

При соотношении, большем чем 0,85, расход воды через теплообменный аппарат меньше минимально допустимого, при котором малым изменениям расхо25 да соответствует большое изменение температуры в теплообменном аппарате, что приводит к недопустимым изменениям параметров контролируемой среды после теплообменного аппарата и неэффективности регулирования, так

30 как в этих условиях появляются колебания регулируемого параметра с большой частотой (автоколебания).

При соотношении, меньшем чем 0,1, пределы изменения расхода воды через теплообменный аппарат меньше предельно допустимых, при которых минимально достижимые изменения расхода воды через теплообменный .аппарат соответствуют изменениям

4б температуры забортной воды или тепловой нагрузки на теплообменный аппарат. При выходе за этот предел резкие изменения температуры забортной воды, сброс (или прием) части

45 тепловои нагрузки приводят к колебаниям регулируемого параметра с большой частотой, т.е. к автоколебаниям, что обуславливает неэф- фективность регулирования.

Повышается степень автоматизации, так как последняя обеспечивается во всем диапазоне изменения.температур забортной воды и тепловой нагрузки на теплообменный аппарат.

На чертеже показана схема устройства для осуществления предлагаемого способа.

Э 116

Устройство содержит датчик 1 давления конденсации.в конденсаторе 2 холодильной установки, электрически связанный с преобразователем 3> например реле давления, которое подключено к блоку 4 управления, соединенному с двумя приводами 5 трехходовых смесительных клапанов 6, расположенных на входе и выходе конденсатора 2. Насос 7 сообщен с напорным 8 и возвратным 9 трубопроводами, а также с отливным 10 и рециркуляционным 11 трубопроводами. Возвратный 9 и руциркуляционный 11 трубопроводы сообщены с всасывающим трубопроводом 12 забортной воды.

Способ осуществляется .следующим образом.

При изменении температуры охлаждающей воды, подаваемой насосом 7, и/или; изменении тепловой нагрузки на конденсатор 2 в нем происходит изменение давления конденсации, которое контролируется датчиком 1. Импульс от датчика 1,преобразованный в преобразователе 3, с помощью блока 4 управления включает приводы 5 перемещения

Ъ трехходовых смесительных клапанов 6, с помощью которых происходит пропорциональное перераспределение расхода охлаждающей воды между напорным трубопроводом 8, через который измененное количество воды поступает в конденсатор 2, и возвратным трубопроводом 9, а также между отливным 10 и рециркуляционным 11 трубопроводами. Изменение расхода в напорном 8 и отливном 10 трубопроводах происходит однонаправленно.

Нагретая в конденсаторе 2 вода по рециркуляционному трубопроводу 11 поступает на всасывающий трубопровод 12 насоса 7 в измененном количестве, что приводит к изменению ., температуры воды, проходящей через конденсатор 2. Уменьшению расхода воды в напорном трубопроводе 8 соответствует увеличение ее температуры по сравнению с температурой забортной воды. ,При низких температурах забортной воды и минимальной тепловой нагрузке на конденсатор 2 отепленная вода по рециркуляционному трубопроводу 11 поступает в небольшом количестве, так как трехходовый смесительный клапан 6 на входе в конденсатор 2 сокращает расход воды через

3122

S0 него до минимума, перераспределив ее в возвратный трубопровод 9 до максимума. Однако возвращаемая вода, подмешенная вместе с рециркулируемой во всасывающий трубопровод 12, сокращает поступление забортной воды.

Изменение количества поступающей в конденсатор 2 воды происходит до тех пор, пока температура воды перед конденсатором 2 не достигнет номинального значения при данном расходе через конденсатор 2 и давление конденсации не достигнет заданного значения. После этого датчик 1 снимает импульс с преобразователя 3, который с помощью блока 4 управления отключает приводы 5, и клапаны 6 останавливаются.

Необходимое отношение скоростей распределения. воды клапанами 6 на входе в конденсатор 2 к распределению ее на выходе иэ него определяется расчетом и осуществляется, например, разными скоростями работы приводов 5 клапанов 6.

При отношении скоростей распределения расходов воды на входе в конденсатор 2 и на выходе из него, равном 0,85, трехходовой смесительный клапан 6 на входе в конденсатор 2 распределяет охлаждающую воду медленнее, чем на выходе из не1о, примерно в 1,2 раза, что обеспечивает большие пределы изменения расхода воды через конденсатор 2 и более плавное регулирование, так как скорость изменения поступления забортной воды небольшая (количество поступающей .забортной воды равно количеству сливаемой воды эа борт). Однако изменение температуры забортной воды д мижпкалы и (Π— -2 С) сброс тепловой нагрузки (например, до 507 от номинальной) определяют расход воды через конденсатор 2 боль. ше, чем минимально допустимый, при котором небольшому изменению расхода воды соответствует. большое изменение температуры в конденсаторе 2, что приводит к неустойчивой работе конденсатора 2 и неэффективности регулирования.

При отношении скоростей распределения расходов воды на входе в конденсатор 2 и на выходе из него, рав"ном 0,1, трехходовый смесительный клапан 6 на входе в конденсатор 2 рас116З1 пределяет охлаждающую воду медленнее, чем на выходе из него, в 10 раз, что обеспечивает быстрое изменение поступления забортной воды и изменение давления конденсации. При этом . сокращаются пределы изменения расходов воды, проходящей через конденсатор 2. Однако изменения температуры забортной воды или тепловой нагрузки на конденсатор 2 не приводят 16 при этом соотношении скоростей к полному перекрытию поступления забортной воды и резкому повышению давления конденсации, а изменение рас-, хода в необходимых пределах обеспе- 1 чивается конструкцией клапана 6 до достижения определенного расхода охлаждающей воды через конденсатор при данной тепловой нагрузке и определенной температуре воды. Это максимально снижает инерционность регулирования при обеспечении его эффективности.

Промежуточные значения отношения скоростей распределения расхода воды на входе в конденсатор 2 и на выходе из него определяются .требуемыми условиями эксплуатации значени22 ями плавности и инерционности регулирования параметров конденсатора 2 (давления конденсации).

Отливной трубопровод 10 может сливать воду в ледовый ящик(не показан), что уменьшает прием забортной воды и улучшает условия таяния льда, так как отепленная вода не сливается за борт.

Таким образом, по предлагаемому способу изменяется расход и температура охлаждающей воды через теплообменный аппарат путем перераспределения расходов охлаждающей воды на входе в теплообменный аппарат и на выходе из него, благодаря чему можно регулИровать параметры судовых теплообменных аппаратов в условиях изменения температуры забортной воды и/или тепловой нагрузки на теплообменный аппарат в широких пределах при работе насоса по спецификационной характеристике. Этим достигается возможность эксплуатации энергетической установки в неограниченном районе плавания судов вплоть до ледовых условий, увеличивается ее экономичность и степень автоматизации.

1163122

Составитель В. Владимиров

Редактор О. Юрковецкая ТехредС.йовжий

Корректор Г Решетник

Подписное филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 4093/38 Тираж 623

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква„ Ж-35, Раушская наб., д.4/5