Способ регулирования расхода и температуры охлаждающей воды в судовом теплообменном аппарате

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН И 1 (И) 122 А ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ СССР 6.76,ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ. СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬГГИЙ(53) 629. 12.011,516 (088.8) .(56) 1. Авторское свидетельство В 717514, кл. Р 28 В 11/00, 21,0 (54)(57) СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ РАСХОДА И ТЕМПЕРАТУРЫ ОХЛАЖДАЮЩЕЙ ВОДЫ В СУДОВОМ ТЕПЛООБМЕННОМ АППАРАТЕ, состоящий в том, что изменение расходда 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 У 11 Р 28 В 11/00 // В 63 Л 2/12 забортную воду, о т л и ч а ю щ и ис я тем, что, с целью расширения диапазона условий эксплуатации, повышения степени автоматизации и эффективности регулирования при изменении расхода и температуры охлаждающей 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 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 ффффф 0,1-0,85, фаей1Изобретение 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 расО хода и температуры охлаждающей воды в судовом теплообменном аппарате, состоящий в том, что изменение расхода и температуры охлаждающей воды, которую пропускают по напорному 15 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 воду1.25Однако 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 замед 35 лению роста расхода в рециркуляционном трубопроводе, тогда как нужно его ускорение, а с другой стороны, расходом, соответствующим минимально возможному напору на рабочем участ. ке характеристики насоса, который определяется потерями напоров во всей линии. 11631 Ограничение пределов изменения 45 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 ды, проходящей через теплообменный аппарат, осуществляется путем изменения расхода в трубопроводе спи 22 йва ее за борт при изменении сопротивления трубопровода, что определяет работу насоса с низким коэффициентом полезного действия, а следовательно,ухудшает энергетическийпоказатель, сужает диапазон регулирования и этим снижает эффективностьрегулирования в условиях неограниченного района плавания.Цель изобретения - расширениедиапазона условий эксплуатации, повышение степени автоматизации и эффективности регулирования при изменении расхода и температуры охлаждающей воды,Поставленная цель достигаетсятем, что при способе регулированиярасхода и температуры охлаждающейводы в судовом теплообменном аппарате, состоящем в том, что изменениерасхода и температуры охлаждающейводы, которую пропускают по напорному трубопроводу через теплообменныйаппарат и по возвратному трубопроводу, осуществляют при отклонении отзаданных расхода или температурыохлаждающей воды в теплообменном аппарате, изменяя расход охлаждающейводы в отливном и рециркуляционномтрубопроводах и подмешивая рециркуляционную воду в поступающую забортную воду, расходы между напорными 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 отливнойтрубопроводы изменяют однонаправленно, а соотношение скоростей водына входе в теплообменный аппарат и навыходе из него выдерживают в пределах О, 1-0,85.Пропорциональное распределениерасхода воды между напорным и возвратным трубопроводами на входев теплообменный, аппарат и между отливным и рециркуляционным трубопроводами на выходе иэ него позволяет работать насосу по спецификационной характеристике с оптимальнымкоэффициентом полезного действияво всем диапазоне регулирования,так как при перераспределении расходов сопротивление трубопроводане меняется, что расширяет условияэксплуатации и эффективность регу-.лирования.Пропорциональное распределениерасхода воды между отливным и рециркуляционным трубопроводами позволяет насосу работать на спецификационной характеристике. Ввидубольшой инерционности регулирования при изменении только температуры проходяшей через теплообменный аппарат воды предлагаетсяпропорциональное 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 водымежду напорным и возвратным и между отливным и рециркуляционным трубопроводами так, что расходы воды внапорном и отливном трубопроводеизменяются однонаправленно, и подмешивание воды из возвратного трубопровода наряду с подмешиванием ееиз рециркуляционного трубопровода впоступающую забортную воду позволяют изменять как расход, так итемпературу воды, проходящей черезтеплообменный аппарат, во всем диапазоне температур забортной воды приодновременном изменении тепловойнагрузки на теплообменный аппарат,так как обеспечивается возможностьрегулирования расхода воды черезтеплообменный аппарат в широких пределах с одновременным изменением вшироких пределах расхода поступаю-.щей забортной воды, что расширяетусловия 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 введе. ны изменение расхода воды в напорном трубопроводе путем пропорционального распределения ее между напорным ивозвратным трубопроводами синхронно с распределением воды между отливным и рециркуляционнымтрубопроводами соответственно (т.е.увеличение расхода воды в напорномтрубопроводе соответствует увеличению расхода воды в отливном трубопроводе и, наоборот, уменьшениеуменьшению), а также подмешивание 10воды из возвратного трубопроводанаряду с подмешиванием ее из рециркуляционного трубопровода в поступающую забортную воду.Отношение скоростей распределения воды на входе в теплообменныйаппарат и на выходе из него в пределах 0,1-0,85 обеспечивает устойчивую работу теплообменного аппарата и эффективность регулирования.20При соотношении, большем чем 0,85,расход воды через теплообменный аппарат меньше минимально допустимого,при котором малым изменениям расхода соответствует большое изменениетемпературы в теплообменном аппарате, что приводит к недопустимым изменениям параметров контролируемой среды после теплообменного аппарата инеэффективности регулирования, так ЗОкак в этих условиях появляются колебания регулируемого параметра сбольшой частотой (автоколебания).При соотношении, меньшем чем 0,1,пределы изменения расхода воды З 5 через теплообменный аппарат меньшепредельно допустимых, при которыхминимально достижимые изменениярасхода воды через теплообменный. аппарат соответствуют изменениям 40 температуры забортной воды или тепловой нагрузки на теплообменный аппарат. При выходе за этот пределрезкие изменения температуры забортной воды, сброс (или прием) части 45тепловои нагрузки приводят к колечбаниям регулируемого параметра сбольшой 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 тепловойнагрузки на теплообменный аппарат.55 На чертеже показана схема устройства для осуществления предлагаемого способа.3 116Устройство 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 трех- ходовых 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 конт" ролируется датчиком 1. Импульс от датчика 1,преобразованный в преобразователе 3, с помощью блока 4 управления включает приводы 5 перемещенияЪтрехходовых смесительных клапанов 6, с помощью которых происходит про" порциональное 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 на" грузке на конденсатор 2 отепленная вода по рециркуляционному трубопроводу 11 поступает в небольшом количестве, так как трехходовый смеси- тельный клапан 6 на входе в конденсатор 2 сокращает расход воды через3122 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 рас 5 1 О 15 20 30 35 40 45 50 него до минимума, перераспределивее в возвратный трубопровод 9 домаксимума. Однако возвращаемая вода,подмешенная вместе с рециркулируемой во всасывающий трубопровод 12,сокращает поступление забортнойводы,Изменение количества поступающей в конденсатор 2 воды происходит до тех пор, пока температураводы перед конденсатором 2 не достигнет номинального значения при данном расходе через конденсатор 2 идавление конденсации не достигнетзаданного значения. После этого датчик 1 снимает импульс с преобразователя 3, который с помощью блока 4управления отключает приводы 5,и клапаны 6 останавливаются.Необходимое отношение скоростейраспределения воды клапанами 6 навходе в конденсатор 2 к распределению ее на выходе иэ него определяетсярасчетом и осуществляется, например,разными скоростями работы приводов 5клапанов 6,При отношении скоростей распределения расходов воды на входе.в конденсатор 2 и на выходе из него, равном 0,85, трехходовой смесительныйклапан 6 на входе в конденсатор 2распределяет охлаждающую воду медленнее, чем на выходе из не 1 о, примерно в 1,2 раза, что обеспечиваетбольшие пределы изменения расходаводы через конденсатор 2 и болееплавное регулирование, так как скорость изменения поступления забортной воды небольшая (количество поступающей забортной воды равно количеству сливаемой воды эа борт). Однако изменение температуры забортнойводы до минимальной (О - -гас) лисброс тепловой нагрузки (например,до 507 от номинальной) определяютрасход воды через конденсатор 2 больше, чем минимально допустимый, прикотором небольшому изменению расхода воды соответствует. большое изменение температуры в конденсаторе 2,что приводит к неустойчивой работеконденсатора 2 и неэффективностирегулирования,11631 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 . 5 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 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 эксплуатациизначени 22ями плавности и инерционности регулирования параметров конденсатора 2(давления конденсации),Отливной трубопровод 10 можетсливать воду в ледовый ящик(не показан), что уменьшает прием забортной воды и улучшает условия таяния льда, так как отепленная водане сливается за борт.Таким образом, по предлагаемомуспособу изменяется расход и температура охлаждающей воды через теплообменный аппарат путем перераспределения расходов охлаждающей водына входе в теплообменный аппарат ина выходе из него, благодаря чемуможно регулИровать параметры судовых теплообменных аппаратов в условиях изменения температуры забортной воды и/или тепловой нагрузкина теплообменный аппарат в широкихпределах при работе насоса по спецификационной характеристике. Этимдостигается возможность эксплуатации энергетической установки внеограниченном районе плавания судов вплоть до ледовых условий,увеличивается ее экономичность истепень автоматизации.1163122 Составитель В. ВладимировРедактор 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, Раушская наб., д.4/5