【正文】 海水鹽分析出的問題，在滿足冷卻要求的情況下，盡量減少海水流量，以充分利用海水的冷卻能力，來降低海水泵的功耗。但是，海水里含有大量的鹽分，在常溫下這些鹽溶解于水，但隨著海水溫度的升高，海水溶解鹽的能力將降低，會導致傳熱效率下降，系統(tǒng)應增加海水泵的流量以保證更高的溫差，確保冷卻系統(tǒng)正常運行，這樣就無形之中增加了海水泵的能耗。（四）不能實時檢知冷卻器中的污垢。如果污垢增多，會導致傳熱效率下降，系統(tǒng)會自動增加海水泵的流量以保證更高的溫差，無形之中增加了海水泵的能耗。機艙沒有良好的通風換氣，不能保證與主柴油機、發(fā)電柴油機、鍋爐等燃料時所需的空氣量，造成燃燒不充分，甚至有可能引起可燃氣體的爆炸，影響機內(nèi)良好的工作環(huán)境。4．研究目標、研究內(nèi)容和擬解決的關鍵問題； 解決船舶中央冷卻系統(tǒng)耗能多、溫度控制不準確的問題。針對散貨船無限航區(qū)的航行，航行區(qū)域緯度跨度較大和海水的溫度、空氣溫度變化也較大的特點，采用變頻智能控制技術，研究開發(fā)一套船舶集成冷卻操作的智能節(jié)能控制系統(tǒng)，在保證系統(tǒng)可靠工作的前提下，能根據(jù)環(huán)境溫度、主機負荷及海水溫度適時地調節(jié)海水的流量，使海水泵、風機始終工作在最佳工作點附近，從而達到節(jié)能的目的，最終形成具有自主知識產(chǎn)權的簡易船舶冷卻系統(tǒng)智能節(jié)能控制裝置。（1）研究某船舶中央冷卻水系統(tǒng)實驗平臺內(nèi)換熱裝置熱力水力數(shù)學模型。該中央冷卻水系統(tǒng)實驗平臺包含的裝置有中央冷卻器、海水泵、主機空氣冷卻器、主機滑油冷卻器、低溫淡水三通閥、高溫淡水三通閥、主機缸套水冷卻器等?；诹黧w力學的相關理論，通過管路分析，建立船舶冷卻水系統(tǒng)的水力數(shù)學模型；基于熱力學的相關理論，通過對各換熱器和其他換熱裝置的熱力分析，建立船舶冷卻水系統(tǒng)的熱力數(shù)學模型。通過MATLAB/Simulink工具進行仿真，對模型和仿真方法進行優(yōu)化，以滿足工程精度和計算要求。（2）海水泵變頻智能節(jié)能控制策略研究。根據(jù)工況變化（海水溫度、主機負荷等），研究工況—海水量匹配控制算法，確定不同航區(qū)所需海水量的海水泵組合工作模式，實現(xiàn)冷卻海水的流量控制多種方式；通過采集中央冷卻器淡水、海水進出口溫度以及主機功率變化，自動選擇海水泵的組合方案；研究不同工況變頻控制策略，采用分程控制各海水泵的啟停，調節(jié)流入中央冷卻器中的海水量，滿足各種不同工況下所需的冷卻海水，實現(xiàn)節(jié)能目的。（3）設計風機智能控制機艙溫度系統(tǒng)。根據(jù)自動控制原理，研究風機自動化控制程序，確定不同工況下所需換氣量的風機工作模式，實現(xiàn)風機智能化調節(jié)機艙溫度；通過研究機艙空間大小、主機換熱所需空氣量等選擇風機組合方案；通過控制面板程序智能操控風機工作，滿足各種工況下所需的變頻器頻率調控風機轉速，實現(xiàn)節(jié)能目的。 擬解決的關鍵問題 （1）如何針對主機負荷變化、航區(qū)海水溫度變化，在滿足船舶冷卻系統(tǒng)安全可靠工作的情況下，以降低燃油消耗和減少CO2排放量為目標，構建與工況負載匹配海水量的集成變頻智能控制系統(tǒng)是一個要解決的關鍵問題。（2）整個船舶冷卻系統(tǒng)包括了三個冷卻子系統(tǒng)，每個子系統(tǒng)都有其溫度控制目標，它是耦合大系統(tǒng)，慣性大，如何研究新解耦智能控制算法，控制目標整體實現(xiàn)是一個亟待解決的關鍵技術。5．擬采取的研究方法、技術路線； 研究方法 根據(jù)項目設計要求和傳熱學理論知識，建立船舶中央冷卻系統(tǒng)中裝置的數(shù)學模型并搭建試驗平臺，通過MATLAB/Simulink仿真工具驗證模型準確性，不斷提高仿真精確度；試驗海水泵不同的組合模式，通過采集中央冷卻器淡水、海水進出口溫度以及主機功率變化，自動選擇海水泵的組合方案調控冷卻水溫度；通過電纜連接風機、西門子系列PLC控制器、HMI控制面板、變頻器等裝置，以西門子WinCC組態(tài)軟件為開發(fā)工具，設計HMI觸摸屏面板操作界面，實現(xiàn)風機系統(tǒng)裝置智能化控制機艙內(nèi)溫度。 技術路線 具體技術路線 本項目將理論研究（建模）+仿真試算+試驗臺調試相結合的方法。：① 進行廣泛的市場調研，并收集國內(nèi)外有關船舶冷卻系統(tǒng)的節(jié)能控制技術資料，分析冷卻系統(tǒng)能耗高的主要原因及其影響因素；根據(jù)船舶冷卻系統(tǒng)的工作特性，初步確定船舶冷卻系統(tǒng)整體控制方案、海水泵配置方案和控制模式設計。② 在上述理論研究基礎上，建立船舶中央冷卻系統(tǒng)各組成部分的傳熱數(shù)學模型，包括建立航行區(qū)域概率與海水溫度的函數(shù)關系、海水泵消耗功率與海水溫度之間的關系，建立中央冷卻器模型、海水泵轉速計算模型、主機空氣冷卻器模型、主機滑油冷卻器模型、低溫淡水三通閥模型、高溫淡水三通閥模型、主機缸套水冷卻器模型進而搭建完整的船舶冷卻熱平衡系統(tǒng)模型。③ 進行實驗室仿真試驗。選取合適的仿真平臺，將數(shù)學模型有效地轉化為仿真模型。借助仿真軟件MATLAB/Simulink，通過反復的運行調試，修改完善仿真參數(shù)。具體進行如下的仿真試驗：建立航行區(qū)域概率與海水溫度模型、海水泵消耗功率與海水溫度關系模型、主機缸套冷卻水系統(tǒng)模型、低溫淡水冷卻器的熱力數(shù)學模型、主機缸套冷卻的熱力數(shù)學模型、中央冷卻器模型，進行熱負載平衡、功率匹配的仿真試驗；進行仿真試驗，修正管網(wǎng)泥槳輸送阻力的對泥泵機械特性影響；建立各種變頻調速方案的仿真模型進行比較分析等仿真試驗。④ 在已經(jīng)搭建的仿真平臺上，借助實驗室有效的實驗設備，選擇海水泵、淡水泵和換熱器等，搭建船舶冷卻系統(tǒng)，分別進行海水泵消耗功率與海水溫度、海水泵的運行工況、主機缸套水溫度前饋反饋控制、海水泵變頻智能節(jié)能控制策略等試驗，基于自適應方法、單神經(jīng)元PID算法、模糊控制算法，進行試驗，研究出高效的船舶冷卻系統(tǒng)節(jié)能控制技術，開發(fā)出冷卻系統(tǒng)智能節(jié)能裝置。⑤ 完成實驗室仿真試驗和模擬實驗后，借助所研制的試驗平臺，進行單項的實船試驗，進行各種工況的試驗。⑥ 根據(jù)試驗數(shù)據(jù)，在可編程控制器完成所有冷卻系統(tǒng)監(jiān)控制系統(tǒng)設計，并（進行）實船綜合實驗，分析實驗結果，進一步采取措施完善模型參數(shù)，分析節(jié)能效果和控制精度，最終達到預定目標。⑦ 通常機艙內(nèi)部空間小，冷卻水系統(tǒng)在工作時空氣流通不暢艙內(nèi)溫度過高，這既不利于換熱裝置工作也不利于操作人員的工作。設計風機系統(tǒng)調節(jié)機艙內(nèi)部空氣，可大大提高工作效率，改善工作環(huán)境。采用PID控制方案調節(jié)機艙內(nèi)部溫度，風機系統(tǒng)與變頻器、西門子PLC裝置、HMI觸摸屏面板通過電纜連接，自行設計PLC裝置內(nèi)部程序實現(xiàn)艙內(nèi)溫度調節(jié)功能，通過西門子WinCC組態(tài)軟件設計HMI操作面板程序，用戶只需在HMI操作面板上設定機艙內(nèi)部相關參數(shù)即可，通過溫度設定值與環(huán)境實測值對比，根據(jù)PID控制方案調節(jié)變頻器工作頻率進而改變風機轉速實現(xiàn)機艙溫度智能化控制。6．預期的研究成果和創(chuàng)新點； 預期研究成果（1）建立完善的船舶中央冷卻水系統(tǒng)數(shù)學模型，仿真結果基本符合實際情況。（2）建立船舶中央冷卻系統(tǒng)節(jié)能變頻驅動系統(tǒng)實驗裝置，根據(jù)中央冷卻系統(tǒng)的傳熱流體特性，設計船舶中央冷卻系統(tǒng)具有變頻器控制冷卻溫度控制方案，完成軟硬件設計和調試，并根據(jù)實驗調試結果，完成船舶中央冷卻系統(tǒng)測試。（3）發(fā)表一項相關的專利。 創(chuàng)新點（1） 系統(tǒng)能針對船舶柴油機實際運行工況和環(huán)境參數(shù)，建立中央冷卻系統(tǒng)多變量數(shù)學控制模型，實現(xiàn)準確預測控制。 （2）提供機艙通風系統(tǒng)的設計，提供最低風量控制。7．研究進度安排等。 查閱相關文獻，對課題內(nèi)容進行相關調研，整理文獻資料收集資料，撰 寫開題報告； 建立航行區(qū)域概率與海水溫度模型、海水泵消耗功率與海水溫度模型、 主機缸套冷卻水系統(tǒng)模型、低溫淡水冷卻器的熱力數(shù)學模、主機缸套冷卻 的熱力數(shù)學模、中央冷卻器模型，進行熱負載平衡、功率匹配的仿真試驗； 建立船舶冷卻系統(tǒng)節(jié)能變頻驅動系統(tǒng)實驗裝置，根據(jù)冷卻系統(tǒng)的傳熱流體 特性，設計船舶中央冷卻系統(tǒng)具有變頻器控制冷卻溫度控制方案，完成軟、 硬件設計和調試； 根據(jù)實驗調試結果，進一步完善控制方案，完成整個船舶冷卻系統(tǒng)測試， 并發(fā)表一項相關專利； 對工作進行整理總結，撰寫并完善畢業(yè)論文。四、指導教師對選題報告的意見：校內(nèi)指導教師對選題報告的意見： 指導教師簽名： 年 月 日校外指導教師對選題報告的意見： 指導教師簽名： 年 月 日 五、選題報告時間及考核小組人員：選題報告的時間及參加報告會的考核小組人員名單（副教授以上職稱者不少于5人，此欄由導師填寫）：舉行報告會時間：地 點：參加人員：組長： 職稱： （導師不能擔任組長） 成員： 職稱：成員： 職稱：成員： 職稱：成員： 職稱：成員： 職稱：六、考核小組對選題報告的意見：選題報告考查成績：（記優(yōu)、良、中、及格、不及格） 考核小組組長簽名： 年 月 日七、學院審查意見： 主管領導簽字： 年 月 日八、學院備案時間： 教 學 秘 書： 年 月 日