【正文】 海水鹽分析出的問(wèn)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(lái)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(huì)導(dǎo)致傳熱效率下降，系統(tǒng)應(yīng)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(yùn)行，這樣就無(wú)形之中增加了海水泵的能耗。（四）不能實(shí)時(shí)檢知冷卻器中的污垢。如果污垢增多，會(huì)導(dǎo)致傳熱效率下降，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)增加海水泵的流量以保證更高的溫差，無(wú)形之中增加了海水泵的能耗。機(jī)艙沒(méi)有良好的通風(fēng)換氣，不能保證與主柴油機(jī)、發(fā)電柴油機(jī)、鍋爐等燃料時(shí)所需的空氣量，造成燃燒不充分，甚至有可能引起可燃?xì)怏w的爆炸，影響機(jī)內(nèi)良好的工作環(huán)境。4．研究目標(biāo)、研究?jī)?nèi)容和擬解決的關(guān)鍵問(wèn)題； 解決船舶中央冷卻系統(tǒng)耗能多、溫度控制不準(zhǔn)確的問(wèn)題。針對(duì)散貨船無(wú)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(diǎn)，采用變頻智能控制技術(shù)，研究開(kāi)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(jī)負(fù)荷及海水溫度適時(shí)地調(diào)節(jié)海水的流量，使海水泵、風(fēng)機(jī)始終工作在最佳工作點(diǎn)附近，從而達(dá)到節(jié)能的目的，最終形成具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的簡(jiǎn)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(shí)驗(yàn)平臺(tái)內(nèi)換熱裝置熱力水力數(shù)學(xué)模型。該中央冷卻水系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)包含的裝置有中央冷卻器、海水泵、主機(jī)空氣冷卻器、主機(jī)滑油冷卻器、低溫淡水三通閥、高溫淡水三通閥、主機(jī)缸套水冷卻器等?；诹黧w力學(xué)的相關(guān)理論，通過(guò)管路分析，建立船舶冷卻水系統(tǒng)的水力數(shù)學(xué)模型；基于熱力學(xué)的相關(guān)理論，通過(guò)對(duì)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(xué)模型。通過(guò)MATLAB/Simulink工具進(jìn)行仿真，對(duì)模型和仿真方法進(jìn)行優(yōu)化，以滿足工程精度和計(jì)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(jī)負(fù)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(shí)現(xiàn)冷卻海水的流量控制多種方式；通過(guò)采集中央冷卻器淡水、海水進(jìn)出口溫度以及主機(jī)功率變化，自動(dòng)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(diào)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(shí)現(xiàn)節(jié)能目的。（3）設(shè)計(jì)風(fēng)機(jī)智能控制機(jī)艙溫度系統(tǒng)。根據(jù)自動(dòng)控制原理，研究風(fēng)機(jī)自動(dòng)化控制程序，確定不同工況下所需換氣量的風(fēng)機(jī)工作模式，實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)智能化調(diào)節(jié)機(jī)艙溫度；通過(guò)研究機(jī)艙空間大小、主機(jī)換熱所需空氣量等選擇風(fēng)機(jī)組合方案；通過(guò)控制面板程序智能操控風(fēng)機(jī)工作，滿足各種工況下所需的變頻器頻率調(diào)控風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)節(jié)能目的。 擬解決的關(guān)鍵問(wèn)題 （1）如何針對(duì)主機(jī)負(fù)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(biāo)，構(gòu)建與工況負(fù)載匹配海水量的集成變頻智能控制系統(tǒng)是一個(gè)要解決的關(guān)鍵問(wèn)題。（2）整個(gè)船舶冷卻系統(tǒng)包括了三個(gè)冷卻子系統(tǒng)，每個(gè)子系統(tǒng)都有其溫度控制目標(biāo)，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(biāo)整體實(shí)現(xiàn)是一個(gè)亟待解決的關(guān)鍵技術(shù)。5．?dāng)M采取的研究方法、技術(shù)路線； 研究方法 根據(jù)項(xiàng)目設(shè)計(jì)要求和傳熱學(xué)理論知識(shí)，建立船舶中央冷卻系統(tǒng)中裝置的數(shù)學(xué)模型并搭建試驗(yàn)平臺(tái)，通過(guò)MATLAB/Simulink仿真工具驗(yàn)證模型準(zhǔn)確性，不斷提高仿真精確度；試驗(yàn)海水泵不同的組合模式，通過(guò)采集中央冷卻器淡水、海水進(jìn)出口溫度以及主機(jī)功率變化，自動(dòng)選擇海水泵的組合方案調(diào)控冷卻水溫度；通過(guò)電纜連接風(fēng)機(jī)、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(kāi)發(fā)工具，設(shè)計(jì)HMI觸摸屏面板操作界面，實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)系統(tǒng)裝置智能化控制機(jī)艙內(nèi)溫度。 技術(shù)路線 具體技術(shù)路線 本項(xiàng)目將理論研究（建模）+仿真試算+試驗(yàn)臺(tái)調(diào)試相結(jié)合的方法。：① 進(jìn)行廣泛的市場(chǎng)調(diào)研，并收集國(guó)內(nèi)外有關(guān)船舶冷卻系統(tǒng)的節(jié)能控制技術(shù)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(shè)計(jì)。② 在上述理論研究基礎(chǔ)上，建立船舶中央冷卻系統(tǒng)各組成部分的傳熱數(shù)學(xué)模型，包括建立航行區(qū)域概率與海水溫度的函數(shù)關(guān)系、海水泵消耗功率與海水溫度之間的關(guān)系，建立中央冷卻器模型、海水泵轉(zhuǎn)速計(jì)算模型、主機(jī)空氣冷卻器模型、主機(jī)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(jī)缸套水冷卻器模型進(jìn)而搭建完整的船舶冷卻熱平衡系統(tǒng)模型。③ 進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室仿真試驗(yàn)。選取合適的仿真平臺(tái)，將數(shù)學(xué)模型有效地轉(zhuǎn)化為仿真模型。借助仿真軟件MATLAB/Simulink，通過(guò)反復(fù)的運(yùn)行調(diào)試，修改完善仿真參數(shù)。具體進(jìn)行如下的仿真試驗(yàn)：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(guān)系模型、主機(jī)缸套冷卻水系統(tǒng)模型、低溫淡水冷卻器的熱力數(shù)學(xué)模型、主機(jī)缸套冷卻的熱力數(shù)學(xué)模型、中央冷卻器模型，進(jìn)行熱負(fù)載平衡、功率匹配的仿真試驗(yàn)；進(jìn)行仿真試驗(yàn)，修正管網(wǎng)泥槳輸送阻力的對(duì)泥泵機(jī)械特性影響；建立各種變頻調(diào)速方案的仿真模型進(jìn)行比較分析等仿真試驗(yàn)。④ 在已經(jīng)搭建的仿真平臺(tái)上，借助實(shí)驗(yàn)室有效的實(shí)驗(yàn)設(shè)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(jìn)行海水泵消耗功率與海水溫度、海水泵的運(yùn)行工況、主機(jī)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(yàn)，基于自適應(yīng)方法、單神經(jīng)元PID算法、模糊控制算法，進(jìn)行試驗(yàn)，研究出高效的船舶冷卻系統(tǒng)節(jié)能控制技術(shù)，開(kāi)發(fā)出冷卻系統(tǒng)智能節(jié)能裝置。⑤ 完成實(shí)驗(yàn)室仿真試驗(yàn)和模擬實(shí)驗(yàn)后，借助所研制的試驗(yàn)平臺(tái)，進(jìn)行單項(xiàng)的實(shí)船試驗(yàn)，進(jìn)行各種工況的試驗(yàn)。⑥ 根據(jù)試驗(yàn)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(shè)計(jì)，并（進(jìn)行）實(shí)船綜合實(shí)驗(yàn)，分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，進(jìn)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(dá)到預(yù)定目標(biāo)。⑦ 通常機(jī)艙內(nèi)部空間小，冷卻水系統(tǒng)在工作時(shí)空氣流通不暢艙內(nèi)溫度過(guò)高，這既不利于換熱裝置工作也不利于操作人員的工作。設(shè)計(jì)風(fēng)機(jī)系統(tǒng)調(diào)節(jié)機(jī)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(diào)節(jié)機(jī)艙內(nèi)部溫度，風(fēng)機(jī)系統(tǒng)與變頻器、西門子PLC裝置、HMI觸摸屏面板通過(guò)電纜連接，自行設(shè)計(jì)PLC裝置內(nèi)部程序?qū)崿F(xiàn)艙內(nèi)溫度調(diào)節(jié)功能，通過(guò)西門子WinCC組態(tài)軟件設(shè)計(jì)HMI操作面板程序，用戶只需在HMI操作面板上設(shè)定機(jī)艙內(nèi)部相關(guān)參數(shù)即可，通過(guò)溫度設(shè)定值與環(huán)境實(shí)測(cè)值對(duì)比，根據(jù)PID控制方案調(diào)節(jié)變頻器工作頻率進(jìn)而改變風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速實(shí)現(xiàn)機(jī)艙溫度智能化控制。6．預(yù)期的研究成果和創(chuàng)新點(diǎn)； 預(yù)期研究成果（1）建立完善的船舶中央冷卻水系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型，仿真結(jié)果基本符合實(shí)際情況。（2）建立船舶中央冷卻系統(tǒng)節(jié)能變頻驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)裝置，根據(jù)中央冷卻系統(tǒng)的傳熱流體特性，設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)和調(diào)試，并根據(jù)實(shí)驗(yàn)調(diào)試結(jié)果，完成船舶中央冷卻系統(tǒng)測(cè)試。（3）發(fā)表一項(xiàng)相關(guān)的專利。 創(chuàng)新點(diǎn)（1） 系統(tǒng)能針對(duì)船舶柴油機(jī)實(shí)際運(yùn)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(xué)控制模型，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確預(yù)測(cè)控制。 （2）提供機(jī)艙通風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，提供最低風(fēng)量控制。7．研究進(jìn)度安排等。 查閱相關(guān)文獻(xiàn)，對(duì)課題內(nèi)容進(jìn)行相關(guān)調(diào)研，整理文獻(xiàn)資料收集資料，撰 寫開(kāi)題報(bào)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(jī)缸套冷卻水系統(tǒng)模型、低溫淡水冷卻器的熱力數(shù)學(xué)模、主機(jī)缸套冷卻 的熱力數(shù)學(xué)模、中央冷卻器模型，進(jìn)行熱負(fù)載平衡、功率匹配的仿真試驗(yàn)； 建立船舶冷卻系統(tǒng)節(jié)能變頻驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)裝置，根據(jù)冷卻系統(tǒng)的傳熱流體 特性，設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)和調(diào)試； 根據(jù)實(shí)驗(yàn)調(diào)試結(jié)果，進(jìn)一步完善控制方案，完成整個(gè)船舶冷卻系統(tǒng)測(cè)試， 并發(fā)表一項(xiàng)相關(guān)專利； 對(duì)工作進(jìn)行整理總結(jié)，撰寫并完善畢業(yè)論文。四、指導(dǎo)教師對(duì)選題報(bào)告的意見(jiàn)：校內(nèi)指導(dǎo)教師對(duì)選題報(bào)告的意見(jiàn)： 指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日校外指導(dǎo)教師對(duì)選題報(bào)告的意見(jiàn)： 指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日 五、選題報(bào)告時(shí)間及考核小組人員：選題報(bào)告的時(shí)間及參加報(bào)告會(huì)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(dǎo)師填寫）：舉行報(bào)告會(huì)時(shí)間：地 點(diǎn)：參加人員：組長(zhǎng)： 職稱： （導(dǎo)師不能擔(dān)任組長(zhǎng)） 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(duì)選題報(bào)告的意見(jiàn)：選題報(bào)告考查成績(jī)：（記優(yōu)、良、中、及格、不及格） 考核小組組長(zhǎng)簽名： 年 月 日七、學(xué)院審查意見(jiàn)： 主管領(lǐng)導(dǎo)簽字： 年 月 日八、學(xué)院備案時(shí)間： 教 學(xué) 秘 書： 年 月 日