SE442889B - Sett och anordning for drift av kylanleggning - Google Patents

Description

lsso2oo2-4, pumpkapaciteten för pumpning av primärkylvatten ibland kan reduceras, t.ex. när fartyget trafikerar relativt kalla farvatten och/eller när fartyget ligger för ankar eller framdrives med kraftigt reducerad fart.

I praktiken förekommer det emellertid sällan på fartyg med stegvis reglerbar pumpkapacitet på primärkylvattensídan att pumpkapaciteten reduceras vid sjunkande kylningsbehov. Detta beror på att ingen ombord lägger märke till när kylningsbehovet har minskat i exakt sådan grad att den nämnda pumpkapaciteten kan reduceras ett steg, vilket i sin tur beror på att fartyg ej har någon utrustning för indikering av en sådan nedgång i kylningsbehovet. Normalt förekommer en till en larmanordning ansluten temperaturvakt i sekundärkyl- vattenkretsen, varigenom uppmärksammas när temperaturen i denna krets stiger över ett visst värde, sålunda indikerande ett större kylningsbehov än vad som kan tillfredsställas med hjälp av den vid tillfället utnyttjade pumpkapa- citeten på primärvattensidan. Emellertid kan en temperaturvakt 1 denna krets ej ge anvisning om ett mindre kylníngsbehov, vilket skulle kunna tillfredsställas med ett stegs mindre pumpkapacitet på primärvattensidan, eftersom ett sådant mindre kylningsbehov automatiskt kompenseras med hjälp av den tidigare beskrivna reglerventilen. Detta sker så att ett större sekundär- vattenflöde än tidigare styrs genom shuntledningen (dvs. ett mindre flöde styrs genom värmeväxlaren), vilket leder till att önskad temperatur upprätthålls i sekundärkylvattenkretsen. Det har sålunda ansetts svårt att på ett enkelt sätt automatisera en reglering av kapacitetsutnyttjandet av pumparna på primärvattensidan, då pumpkapaciteten endast kunnat förändras stegvis.

Till följd av att sålunda en stegvis föränderlig pumpkapacitet för pumpning av primärkylvatten i praktiken sällan eller aldrig justeras efter rådande kylningsbehov, åtgår onödigt mycket energi för drift av de aktuella pumparna.

Eftersom motorerna för driften av dessa pumpar är de allra största konsuenterna av el-energi ombord, och eftersom el-energi producerad ombord på fartyg är mycket dyrbar, är det emellertid av stor betydelse att de nämnda pumparna utnyttjas effektivt.

Ett känt förfarande som tagits i bruk för âstadkommande av ett effektivare utnyttjande av de aktuella puparna ombord på fartyg, går ut på användande av utrustning för varvtalsregleriug av pumpar. Härvid har i ett fall den 8302002-4 tidigare beskrivna shuntledningen utelämnats, varvid pumpkapaciteten för pumpning av primärkylvatten reglerats direkt i beroende av avkänd temperatur i sekundärkylvattenkretsen. I ett annat fall har kapaciteten hos en varvtalsreglerad pump reglerats med ledning av avkänd temperatur hos det primärkylvatten som lämnar värmeväxlaren.

För det första är utrustning för varvtalsreglering av pumpar mycket dyrbar.

För det andra har sådan utrustning mycket låg verkningsgrad. För det tredje är den regleringsnoggrannhet som kan åstadkommas vid varvtalsreglering av pumpar ganska dålig, varför det ej går att medelst sådan utrustning få ett optimalt kapacitetsutnyttjande av pumparna. Man tvingas sålunda, för undvikande av perioder med otillräcklig pumpkapacitet (ledande till otillräcklig kylning), att injustera reglerutrustningen på sådant sätt att pumparna i genomsnitt utnyttjas med något högre kapacitet än egentligen vore nödvändigt. Ändamålet med den föreliggande uppfinningen är i första hand att åstadkoma en enkel lösning på problemet att vid en kylanläggning av det inledningsvis angivna slaget med stegvis föränderlig pumpkapacitet för pumpning av primärkylvatten anpassa nämnda pumpkapacitet efter rådande kylningsbehov- I andra hand är ändamålet med uppfinningen att åstadkomma ett sätt och en anordning för möjliggörande av ett effektivt utnyttjande av pumputrustningen för pumpning av primärkylvatten vid en kylanläggning av det angivna slaget, innebärande att kostnaderna för den aktuella kylningen, inkluderande såväl kostnaderna för anskaffning av erforderlig pump- och reglerutrustning som kostnaderna för driften av denna utrustning, blir lägre än vad som kunnat åstadkommas med hjälp av tidigare använd utrustning.

Det är vidare ett ändamål med uppfinningen att åstadkomma en anordning, vilken enkelt kan monteras i en redan befintlig kylanlïggning i och för anpassning av den nämnda pumpkapaciteten efter rådande kylningsbehov.

Dessa ändamål kan uppnås enligt uppfinningen därigenom att en stegvis för- änderlig pumpkapacitet för pumpning av primärkylvatten genom värmevïxlaren styrs i beroende av flödet av sekundärkylvatten genom endera av 8302002-4 shuntledningen och värmeväxlaren, sålunda att pumpkapaciteten ökas, när flödet genom shuntledningen nedgått till ett förutbestömt första vörde, respektive minskas, när flödet genom shuntledningen uppgått till ett förutbestämt högre andra värde.

Enligt en föredragen utföringsform'av uppfinningen avkönns, såsom ett mått på flödet genom shuntledningen eller vïrmevïxlaren, det aktuella läget för ventilkroppen hos den reglerventil, vilken är inrättad att automatiskt fördela strömmen av sekundörkylvatten genom shuntledningen resp. värmevïxlaren med hänsyn till avkänt kylningsbehov i sekundörkylvattenkretsen.

Uppfinningen beskrivs närmare i det följande med hänvisning till bifogade ritning, vilken åskådliggör ett exempel på en kylanläggning avsedd att användas ombord på ett fartyg.

Den på ritningen visade kylanläggningen innefattar en såsom centralkylare verkande värmeväxlare 1, vanligen en plattvörmeväxlare. Fyra pumpar 2, 3, 4, S är inrättade att alternativt igångsättas för att pumpa sjövatten, som intages vid 6, genom värmeväxlaren 1. Pumparna 2-5 har olika kapacitet, var och en anpassad att fylla exempelvis 30, 50, 70 resp. 100 Z av maximalt erforderligt flöde av sjövatten av viss temperatur genom värmeväxlaren 1. En ledning 7 för sjövattnet förbinder pumparna 2-5 med vïrmevüxlaren 1, från vilken en ledning 8 utgår för âterledning av uppvärmt sjövstten till sjön.

Värmeväxlaren 1 är anordnad att även genomströmmas av färskvatten, som skall kylas av sjövattnet, och har en inloppsledning 9 och en utloppsledning 10 för sådant färskvatten. Mellan inloppsledningen 9 och utloppsledningen 10 sträcker sig en shuntledning ll. Vid anslutningen mellan utloppsledningen 10 och shuntledningen ll är anordnad en ställbar trevïgsventil 12.

I utloppsledningen 10, i strömningsriktningen sett efter trevïgsventilen 12, , är vidare anordnad en pump 13 och ett temperaturavkönnande organ 16.

Utloppsledningen 10 sträcker sig dïrifrån vidare till olika apparater 15-18, vilka skall kylas medelst det i vïrmevïxlaren 1 kylda vattnet. Apparaterna kan 83Û2002Hl vara exempelvis en luftkylare för fartygets huvudmotor, en smörjoljekylare, en förskvattendestillator, etc. Antalet apparater ombord som krïver kylning är avsevärt större än vad som framgår av ritningen.

Från apparaterna 15-18 sträcker sig en ledning 19 till en trevïgsventil 20, vilken ingår i en separat kylkrets för fartygets huvudmotor, som på ritningen är betecknad med 21. I denna kylkreta ingår vidare ledningar 22-Zk och en i ledningen 22 anordnad pump 25.

Från ledningen 19 utgår en ledning 26, vilken tillsamman med en ledning 27, kommande från ledningen 23, ansluter till den tidigare nämnda ledningen 9, som utgör inloppsledning till värmeväxlaren 1.

För styrning av i kylsystemet ingående pumpar, ventiler, m.m. förefinns en central styrenhet 28. Till denna är anslutna bl.a. det temperaturavkïnnande organet 14 (medelst en signalledning 29), trevägsventilen 12 (medelst signalledningar 30 och 31) samt en anordning 32 för selektiv igångsättning av pumparna 2-5 (medelst en aignalledning 33). Mellan anordningen 32 och pumparna 2-5 sträcker sig signalledningar 34, 35, 36 resp. 37.

Till styrenheten 28 är ansluten även trevïgsventilen 20 samt ett i kylkretsen 21-25 ingående (ej visat) temperaturavkännande organ.

Det ovan beskrivna kylsystemet fungerar på följande sött: I ett antaget utgångsläge är pumpen 3 igång, varvid sjövatten pumpas via ledningen 7 till vïrmeväxlaren 1 och därifrån via ledningen 8 åter över bord.

Samtidigt pumpas medelst pumpen 13 förskvatten via ledningen 10 till apparaterna 15-18 och vidare via ledningen 19 till den speciella kylkretsen för huvudnotorn 21. Från ledningen 19 strömmar en första del av färskvattnet via ledningen 26 direkt till ledningen 9, medan resten av förskvattnet via trevïgsventilen 20 strömmar vidare genom ledningen 22 till pumpen 25. Dörifrin pupaa fïrskvattnet genom huvudmotorn 21 till ledningen 23, varifrån en del recirkuleras via ledningen 24 och resten leds till ledningen 9 via ledningen 27. 8502002-4 Inställningen av trevägsventilen 20 regleras automatiskt via styrenheten 28 med ledning av temperaturvärden avkända i ledningarna 22 och 23 (ej visat).

Det från ledningarna 26 och 27 kommande förskvattnet strömmar vidare genom ledningen 9, varifrån en del strömar via shuntledningen 11 direkt till ledningen 10, medan resten strömmar in i värmeväxlaren l och kyls av sjövatten.

Inställningen av trevägsventilen 12 regleras via styrenheten 28 i beroende av den temperatur, som avkänns medelst organet l4 i ledningen 10. Trevägsventilen inetälls automatiskt så att temperaturen vid 14 ständigt hålls vid ett förutbestämt värde. Om tillfälligt ett något större kylningsbehov uppstår hos apparaterna 15-18 och/eller huvudmotorn 21, stiger temperaturen något hos färskvattnet i ledningen 10. En signal härom går via signalledningen 29 till styrenheten 28, varifrån en signal för omställning av trevägsventilen 12 utgår till denna genom signalledningen 30. Detta leder sålunda till att inställningen av trevägsventilen 12 ändras något, så att ett större flöde av färskvatten bringas att genomströma värmeväxlareu 1, medan motsvarande mindre flöde av färskvatten styrs genom shuntledningen ll. Härigenom kommer temperaturen hos det färskvatten som passerar det temperaturavkännande organet åter att sjunka till -det tidigare nämnda förutbestämda värdet.

På detta sätt kommer vid successivt stigande kylningsbehov flödet genom shuntledningen ll att bli mindre och mindre- Såsom ett mått på flödet genom shuntledningen ll (resp. genom värmeväxlaren 1) avkänns kontinuerligt läget för ventilkroppen i trevägsventilen 12. En signal, som är representativ för ventilkroppens läge och alltså för flödet genom shuntledningen 11, går via signalledningen 31 till styrenheten 28. När denna signal indikerar att flödet genom shuntledningen ll reducerats till ett visst minimivïrde, utgår en signal från styrenheten 28 till anordningen 32, vari.signa1en förorsakar igångsättning av pumpen 4 samt - efter viss fördröjningstid - avställning av pumpen 3.

Pumpen 4, som har större kapacitet än pumpen 3, förorsakar ett ökat flöde av sjövatten genom värmeväxlaren l. Därigenom komer flödet av färskvatten genom värmeväxlaren 1 att kylas effektivare än tidigare, varför temperaturen sjunker hos färskvattnet i ledningen 10. Detta avkïnns av organet 14, vilket leder till 83020024' en omställning av trevïgsventilen 12, si att flödet genom ahuntledningen 11 ökar och, alltså, flödet genom vörmevïxlaren 1 minskar, tills den förutbestämda temperaturen inställer sig i ledningen 10.

Om efter någon tid kylningsbehovet åter minskar hos apparaterna 15-18 och/eller huvudmotorn 21, sjunker temperaturen i ledningen 10. Detta leder till att ventilen 12 omställs så att ett större flöde än tidigare tillåts genom shuntledningen ll och, alltså, att motsvarande mindre flöde får passera genom värmevöxlaren 1. När till följd av ett kraftigt minskat kylningabehov flödet genom shuntledningen ll ökat till ett visst maximivärde, går en signal från styrenheten 28 till anordningen 32, vari signalen förorsakar igångsättning av pumpen 3 och - efter någon fördröjningstid - avstöllning av pumpen 4. lumpen 3, som har mindre kapacitet än pumpen 4, förorsakar ett mindre flöde av sjövatten ön tidigare genom värmevïxlaren 1, medförande en mindre effektiv kylning av det förskvatten som passerar genom vörmevöxlaren. Dïrmed ökar temperaturen i ledningen 10, vilket avkönns vid 14 och leder till sådan omställning av ventilen 12 att flödet genom shuntledningen ll minskar, tills den förutbestämda temperaturen inställer sig i ledningen 10.

Om kylningsbehovet plötsligt skulle öka så kraftigt, att inkoppling av en ny pump med ett stegs större kapacitet visar sig otillräcklig och alltså flödet genom shuntledningen stannar vid eller sjunker under det angivna minimivärdet, inkopplas ytterligare en ny pump med ännu ett stegs större kapacitet, etc.

På motsvarande sätt sker en successiv inkoppling av nya pumpar med allt mindre kapacitet, om kylningsbehovet plötsligt skulle minska mycket kraftigt.

Vid den ovan beskrivna utföringsformen av uppfinningen ingår fyra pupar med olika kapacitet, vilka är inrättade att vara i verksamhet endast en i taget.

Det har hïrvid förutsatts att pumparna är centrifugalpumpar. Om pumparna vore av typen positiva pumpar, skulle två eller flera av pumparna kunna vara i verksamhet samtidigt. I så fall skulle den utnyttjade pumpkapaciteten kunna varieras i flera och mindre steg ön med hjïlp av pumparna enligt det ovan beskrivna exemplet. Enligt ett annat alternativ kan alla pumparna vara lika stora, varvid mer in en pump kan vara i verksamhet samtidigt, även om det rör sig om eentrifugalpupar. Hed fördel kan en av dessa lika stora pumpar vara försedd med en a. k. tvi-hastighetsmotor, li att den kan drivas med tvi olika kapaciteter.

Claims (4)

8502002-4 8 Patentkrav

1. Sätt att styra den pumpkapacitet som erfordras för pumpning av primärkylvatten genom en vïrmeväxlare (l) inrïttad såsom central kylare i ett system av apparater (l5~l8, 21) med variabelt kylningsbehov, varvid värmevïxlaren har en från apparaterna kommande inloppsledning (9) och en till apparaterna gående utloppsledning (10) för sekundärkylvatten, en shuntledning (ll) sträcker sig mellan nämnda ledningar (9, 10) samt en reglerventil (12) är inrättad att i beroende av avkönt kylningsbehov reglera flödet av sekundörkylvatten genom shuntledningen (ll) resp. värmeväxlaren (l), k ä n n e t e c k n a t a v att en stegvis föränderlig pumpkapacitet för pumpning av primärkylvatten genom vörmeväxlaren (1) styrs i beroende av flödet av sekundärkylvatten genom endera av shuntledningen (ll) och vïrmeväxlaren (1), sålunda att pnmpkapaciteten ökas, när flödet genom shuntledningen (ll) nedgått till ett förutbestänt första värde, respektive minskas, när flödet genom ehuntledningen (ll) uppgått till ett förutbestämt högre andra värde.

2. Sätt enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t a v att flödet av sekundär- kylvatten genom shuntledningen (11) avkönns genom avkïnning av läget för reglerventilens (12) ventilkropp.

3. Anordning för genomförande av sättet enligt krav 1 eller 2 för styrning av den pumpkapacitet som erfordras för punpning av primörkylvatten genom en uärmeväxlare (1) inrättad såsom central kylare i ett system av apparater (15-18, 21) med variabelt kylningsbehov, varvid värmevïxlaren har en från apparaterna kommande inloppsledning (9) och en till apparaterna gående utloppsledning (10) för sekundärkylvatten, en shuntledning (ll) sträcker sig mellan nämnda ledningar (9, 10) samt en reglerventil (12) är inrättad att i beroende av avkänt kylningsbehov reglera flödet av sekundörkylvatten genom shuntledningen (ll) resp. vërmevïxlaren (1), k ä n n e t e c k n a d a v utrustning (2-5, 28, 32) för stegvis förändring av pupkapacíteten för punpning av primïrkylvatten genom vörnevöxlaren (1), organ (12, 28, 31) inrättade att känna av när flödet genom endera av shuntledningen (ll) och vïrmevïxlaren (1) nedgått till ett visst första värde resp. uppgått till ett visst högre andra vïrde, vilka organ därjämte är inrättade att si påverka utrustningen (2-5, 28, 32) för stegvis förïndring av pumpkapaciteten för pupning av primïrkylvatten genom vïrmevïxlaren (1), att kapaciteten ökar, nïr flödet genom shuntledningen nedgitt , 8302002-4 till det nämnda första värdet, och minskar nïr flödet uppgått till det nämnda andra värdet.

4. Anordning enligt krav 3, k ï n n e t e c k n a d a v att nïmnda organ (12, 28, 31) är inrättade att avkïnna läget hos ventilkroppen 1 den nämnda reglerventilen.