阅读说明：本技术 智能海水冷却系统 (Intelligent seawater cooling system ) 是由 尹丹 S·沃纳 S·莱姆克 于 2015-08-03 设计创作，主要内容包括：一种适于减轻海水冷却回路中的盐结晶的海水冷却系统。所述系统可以包括：操作性地连接至冷却回路且配置成通过冷却回路泵送海水的泵,操作性地连接至冷却回路且配置成监测冷却回路中的海水温度的温度传感器,以及操作性地连接至温度传感器和泵的控制器,所述控制器配置成如果确定被监测的海水温度超过预定阈值温度则发布警告且增加泵的速度。(A seawater cooling system adapted to mitigate salt crystallization in a seawater cooling loop the system may include a pump operatively connected to the cooling loop and configured to pump seawater through the cooling loop, a temperature sensor operatively connected to the cooling loop and configured to monitor a temperature of the seawater in the cooling loop, and a controller operatively connected to the temperature sensor and the pump, the controller configured to issue an alert and increase a speed of the pump if it is determined that the monitored temperature of the seawater exceeds a predetermined threshold temperature.)

智能海水冷却系统

本申请是名称为“智能海水冷却系统”、申请日为2015年8月3日、国际申请号为PCT/US2015/043355、国家申请号为201580044806.3的发明专利申请的分案申请。

相关申请的交叉引用

本申请是在2014年8月21日提交的第62/040,089号未决美国临时专利申请的非临时申请，该申请的全部内容通过引用结合于此。

技术领域

本申请总体涉及海水冷却系统领域，且更具体地涉及一种系统与方法，其通过调节热联接至淡水冷却回路的海水冷却回路中的泵速度来控制淡水冷却回路中的温度。

背景技术

大型航海船只通常由大型内燃机来提供动力，而大型内燃机需要在各种操作条件下进行持续冷却，例如，在高速巡航期间、靠近港口的低速操作期间和为避免恶劣天气的全速操作期间。用于实现这种冷却的现有系统通常包括将海水抽入船载换热器中的一个或多个泵。换热器用于冷却流经并且冷却船只发动机(一个或多个)和/或船只上其它不同负载(例如，空调系统)的封闭淡水冷却回路。

与现有海水冷却系统(诸如上文描述的海水冷却系统)相关联的一个缺点是它们通常效率较低。特别地，用于将海水抽入这类系统中的泵通常以恒定的速度运转，无论实现相关发动机的充分冷却所需的海水量如何。从而，如果发动机不需要大量冷却时，诸如当发动机空转或者以低速度运转时，或者如果抽入冷却系统的海水非常冷时，那么冷却系统的泵可能提供比实现充分冷却所需的水更多的水。在这种情况下，冷却系统将配置为将淡水回路中的一些淡水直接转向到换热器的排出侧，在排出侧这些淡水与流经换热器并且由换热器冷却的剩余淡水混合。从而实现了淡水回路中所需的温度。然而，系统并非经常需要以恒定速度驱动的海水泵提供的全部冷却功率(因此需要将水转向淡水回路中)。因此，驱动泵消耗的一部分能量被浪费了。因此，需要一种更高效的海水泵系统以用在服务海洋产业的换热系统中。

发明内容

公开一种用于减轻海水冷却回路中的盐结晶的海水冷却系统。所述系统能够包括操作性地连接至冷却回路且配置成通过冷却回路泵送海水的泵。温度传感器能够操作性地连接至冷却回路且配置成监测冷却回路中的海水的温度。控制器能够操作性地连接至温度传感器和泵。控制器能够配置成当控制器根据从温度传感器接收的信号确定被监测的海水温度超过预定阈值温度时增加泵的速度。

公开一种用于减轻海水冷却回路中的盐结晶的方法。所述方法能够包括：测量冷却回路中的海水的温度；将测得海水温度与预定阈值温度相比较；且当测得海水温度超过预定阈值温度时增加使海水循环通过冷却回路的泵的速度。

公开一种用于监测和降低海水冷却回路中的堵塞的海水冷却系统。所述系统能够包括操作性地连接至冷却回路且配置成测量冷却回路中的海水的流体压力的压力传感器。多个阀可以连接至冷却回路且配置成在常规操作期间的第一方向和在回洗操作期间的相反于第一方向的第二方向之间选择性地改变通过冷却回路的海水的流动方向。控制器能够操作性地连接至压力传感器和所述多个阀，所述控制器配置成当海水的压力超过与预定最大堵塞水平关联的压力水平时操作所述多个阀以将流动从第一方向改变至第二方向。

公开一种用于监测和降低海水冷却回路中的堵塞的方法。所述方法能够包括：利用以预定速度操作的泵使海水循环通过冷却回路；在泵以预定速度操作的同时测量海水的压力；将测得压力与预定压力相比较，所述预定压力与冷却回路的基线状况关联；且当测得压力超过预定压力预定量时使通过冷却回路的海水的循环方向反向。

公开一种重叠泵系统。所述系统能够包括联接至海水冷却回路以用于使海水循环通过海水冷却回路的第一泵和第二泵，和分别操作性地联接至第一泵和第二泵的第一控制器和第二控制器。第一控制器和第二控制器可以配置成执行握手操作以用于第一泵和第二泵之间的切换操作。所述握手操作可以包括：从第一控制器向第二控制器发送请求第二控制器开始第二泵的操作的请求，在接收到所述请求时，当第二泵能够开始操作时从第二控制器向第一控制器发送确认，且在第一控制器处接收确认时第一控制器切断第一泵。

公开一种用于第一泵和第二泵的重叠操作的方法。所述方法可以包括：从联接至第一泵的第一控制器向联接至第二泵的第二控制器发送请求，请求第二控制器开始第二泵的操作；在接收到所述请求时，当第二泵能够开始操作时，从第二控制器向第一控制器发送确认；且在第一控制器处接收确认时，切断第一泵。

附图说明

现在将参照附图通过示例的方式对所公开的装置的具体实施例进行描述，其中：

图1是示出根据系统的示例性智能海水冷却系统的示意图。

图2是示出依据本申请的用于操作图1中图示的智能海水冷却系统的示例性方法的流程图。

图3是示出依据本申请的用于在图1中图示的智能海水冷却系统中建立参数的示例性方法的流程图。

图4是示出依据本申请的用于在图1中图示的智能海水冷却系统中均衡泵使用的示例性方法的流程图。

图5是示出由于泵速度的减少而引起的节能的曲线图。

图6是示出用于确定是利用1个泵还是2个泵来操作本申请的系统的示例性手段的曲线图。

图7是示出依据本申请的用于在图1中图示的智能海水冷却系统的海水冷却回路中减轻盐结晶的示例性方法的流程图。

图8是示出依据本申请的用于监测和降低图1中图示的智能海水冷却系统的海水冷却回路中的堵塞的示例性方法的流程图。

图9是示出依据本申请的用于重叠图1中图示的智能海水冷却系统中的第一泵和第二泵的操作的示例性方法的流程图。

具体实施方式

现在将参照附图在下文中对根据本申请的智能海水冷却系统与方法进行更充分地描述，在附图中示出了所述系统与方法的优选实施例。但是，所公开的系统与方法可以以许多不同的形式体现，不应该理解为限制于本文中陈述的实施例。确切地说，提供这些实施例以使本申请对本领域技术人员而言变得全面和完整并且完全表达本发明的范围。在附图中，相同的附图标记自始至终表示相同的元件。

参照图1，示出了示例性智能海水冷却系统10(下文称为"系统10")的示意图。系统10可以安装在具有需要冷却的一个或多个发动机11的任何类型的航海船只或者离岸平台上。虽然图1中只示出了单个发动机11，但是本领域普通技术人员应该理解的是，发动机11可以代表可联接至冷却系统10的船只或平台上的多个发动机或者各种其它负载。

系统10可以包括海水冷却回路12和淡水冷却回路14，海水冷却回路12和淡水冷却回路14通过换热器15相互联接，如下面进一步描述的。虽然图1中只示出了单个换热器15，但是可以想到的是，在不脱离本申请的情况下，系统10可以替代性地包括用于在海水冷却回路12与淡水冷却回路14之间提供较大热传递的两个以上的换热器。

系统10的海水冷却回路12可以包括主泵16、副泵18和备用泵20。泵16-20可以由各自的变频驱动器22、24和26(下文称为"VFD 22、24和26")来驱动。虽然泵16-20可以是离心泵，但是可以想到的是系统10可以替代性或者附加地包括各种其它类型的泵，包括但不限于齿轮泵、螺杆泵、或多轴螺旋泵、或其它容积式泵或其它非容积式泵。

VFD 22-26可以经由通信线路40、42和44操作性地连接至各自的主控制器28、副控制器30和备用控制器32。各种传感器和监测装置35、37和39可以操作性地安装在泵16、18和20上并且经由通信线路34、36和38连接至对应的控制器28、30和32，这些传感器和监测装置35、37和39包括但不限于振动传感器、压力传感器、轴承温度传感器、泄漏传感器和其它可能的传感器。这些传感器可以提供用于监测泵16、18和20的健康状况，如下面进一步描述的。

控制器28-32可以进一步通过通信线路46相互连接。通信线路46对提供监督通信能力的其它网络而言可以是透明的。控制器28-32可以配置为控制VFD 22-26的操作(且因此控制泵16-20的操作)以调节海水到换热器15的流量，如下面进一步描述的。控制器28-32可以是任何适当类型的控制器，包括但不限于比例积分微分(PID)控制器和/或可编程逻辑控制器(PLC)。控制器28-32可以包括可配置为接收和存储由冷却系统10中各种传感器提供的数据的相应的存储单元和处理器(未示出)，以在控制器与系统10外部的网络之间传送数据，并且存储和执行用于执行如下所述的本申请的方法步骤的软件指令。

操作者可以在控制器28、VFD 22、或其它用户界面处建立多个泵参数。这些泵参数可以包括但不限于参考速度、参考效率、参考流量、参考压头、参考压力、速度限值、吸入压力限值、排出压力限值、轴承温度限值、和振动限值。这些参数可以由泵制造商(诸如在参考手册中)提供且可以经由通信线路46由操作者或外部监视设备输入控制器28、VFD 22、或其它用户界面中。作为替换方案，可以想到的是，控制器28、VFD 22或其它用户界面可以预编程有用于多种不同类型的商用泵的泵参数，且操作者可以简单地指定被系统10当前使用的泵的类型以加载对应一组参数。还可以想到的是，控制器28或VFD 22可以配置成在没有任何操作者输入的情况下自动确定在系统10中连接的泵的类型且加载对应一组参数。

操作者也可以在控制器28、VFD 22、或其它用户界面处建立多个系统参数。这些参数可以包括但不限于淡水温度范围、VFD电机速度范围、最小压力水平、淡水流量、水热容量系数、换热器表面积、热传递系数、三通阀的存在、和环境温度限值。

在控制器28或VFD 22处建立的泵参数和系统参数可以诸如经由通信线路46通过对应数据的传送而复制到其它控制器30和32和/或其它VFD 24和26。参数的这种复制可以自动执行或在控制器28、VFD 22、或其它用户界面处由操作者输入适当命令时执行。因此，操作者仅需要在单个界面处输入一次参数，而不是如在其它泵系统中那样必须在每个控制器28-32和/或VFD 22-26处输入参数。

通信线路34-46以及下文所述的通信线路81、104和108图示为硬线连接。但是，应该理解的是，系统10的通信线路34-46、91、104和108可以通过各种无线或者硬线连接来体现。例如，通信线路34-46、91、104和108可以使用以下实施：Wi-Fi、蓝牙、公用交换电话网(PSTN)、卫星网络系统、蜂窝网络(诸如，例如，用于SMS和分组语音通信的全球移动通信系统(GSM))、用于封装数据和语音通信的通用分组无线业务(GPRS)、或有线数据网络(诸如，用于TCP/IP、VOIP通信的以太网/互联网)，等等。

海水冷却回路12可以包括用于通过泵16-20从海洋72中抽取水并且通过包括换热器15的海水侧的海水冷却回路12循环海水的各种管道和管道系统部件("管道")50、52、54、56、58、60、62、64、66、68、69、70、109、110、111、112、113、114，如下面进一步描述的。管道50-70和109-114以及下文描述的淡水冷却回路14的管道84、86、88、90、92、94、95、97、99和101以及附加系统103、105和107可以是适用于输送海水的任意类型的刚性或挠性导管、管、管子或者管道，并且可以以可适合于特定应用的任何构型设置在船只或平台上。

海水冷却回路12可以进一步包括设置在导管69与70中间并且经由通信线路91连接至主控制器28的排出阀89。可以想到的是，排出阀89也可以连接至副控制器30和/或备用控制器32，因为这些控制器可以自动识别被连接的排出阀89且可以经由通信线路46自动分配与排出阀89的彼此连接有关的信息。排出阀89可以可调节地打开和关闭以改变泵16-20的运行特征(例如，压力)，如下面进一步描述的。在一个非限制示例性实施例中，排出阀89是节流阀。

海水冷却回路12可以进一步包括分别布置在导管66和109、110和68、111和112、113和114中间的流量调节阀115、116、117、118。流量调节阀115-118可以经由通信线路91(如图1所示)和/或经由用于控制那些阀的操作的一根或多根附加通信线路连接至主控制器28。可以想到的是，流量调节阀115-118也可以连接至副控制器30和/或备用控制器32，因为这些控制器可以自动识别被连接的排出阀89且可以经由通信线路46自动分配与排出阀89的彼此连接有关的信息。流量调节阀115-118可以选择性地打开和关闭以改变海水通过换热器15循环的方向。具体地，在系统10的常规操作期间，流量调节阀115、116可以打开且流量调节阀117、118可以关闭，以使得海水在用于冷却淡水冷却回路14中的淡水的第一方向上循环通过换热器15，如下文进一步描述的。

将理解到，期望的是在延长操作期间定期回洗换热器15以移除能够在管子中和/或板之间累积的有机物和/或其它聚集物。从而，如将描述的那样，所公开的系统能够用于将自身自动和/或手动配置到回洗模式中。在回洗操作期间，流量调节阀115、116可以关闭且流量调节阀117、118可以打开以使得海水在相反于第一方向的第二方向上循环通过换热器15，从而回洗和清洁换热器15，这将在下文中就图8而言进一步描述。

海水冷却回路12可以进一步包括诸如在导管68和69中间的排出阀89的上游的位置处操作性地连接至换热器15的排出侧的电阻温度检测器119(后文中的"RTD 119")或其它温度测量装置。RTD 119可以经由通信线路91和/或经由一根或多根附加通信线路连接至主控制器28。可以想到的是，RTD 119也可以连接至副控制器30和/或备用控制器32，因为这些控制器可以自动识别被连接的RTD 119且可以经由通信线路46自动分配与RTD 119的彼此连接有关的信息。RTD 119可以用于监测海水冷却回路12中的海水温度，诸如用于确定海水是否正接近海水中的盐可以结晶的温度。如果确定海水正接近这个温度，则主控制器28可以操作泵16-20中的一个或多个来减轻盐结晶，如下文中将就图7而言进一步描述的。

系统10的淡水冷却回路14可以是闭合流体回路，该闭合流体回路包括用于将淡水持续泵吸和输送通过换热器15和发动机11以冷却发动机11的流体泵80和各种管道与部件84、86、88、90、92和94，如下面进一步描述的。淡水冷却回路14还可以包括三通阀102，三通阀102经由通信线路104连接至主控制器28以可控地使淡水冷却回路14中的规定量的水绕开换热器15，如下面进一步描述的。

淡水冷却回路14中的温度可以通过主控制器来测量和监测，以有利于冷却系统10的各种控制操作。这种温度测量可以通过操作性地连接至淡水冷却回路14的电阻温度检测器106(下文称为"RTD 106")或其它温度测量装置来执行。虽然在图1中RTD 106图示为测量在发动机11的入口侧的淡水冷却回路14的温度，但是可以想到的是，RTD106可以替代性地或者附加地测量在发动机11的出口侧的淡水冷却回路14的温度。RTD 106可以通过通信线路108连接至主控制器28，或者替代性地，RTD 106可以是主控制器28的集成船载部件。可以想到的是，RTD 106也可以连接至副控制器30和/或备用控制器32，因为这些控制器可以自动识别被连接的RTD 106且可以经由通信线路46自动分配与RTD 106的彼此连接有关的信息。

海水冷却回路12可以附加地提供海水给船只或平台的各种其它系统以用于协助这些系统的操作。例如，来自海水冷却回路12的海水可以基于需要被提供给灭火系统103、压载控制系统105、和/或海水转向系统107中的一个或多个。虽然未示出，但是可以按类似方式从海水冷却回路12接收海水的其它海水操作系统包括但不限于污水排污、甲板清洗、空调和淡水生成。

在图1中图示的示例性系统10中，海水可以经由可以在例如管道66处连接至海水冷却回路12的管道95、97、99、和101被提供给系统103-107。管道95-101可以设有各种手动或自动控制阀(未示出)以用于以所需方式将海水的流动引入系统103-107中。当然，将理解的是，如果海水被供应到系统103-107，则通过换热器15的海水的流量将降低，除非修改泵16-20的操作，否则这可能引起淡水冷却回路14中的温度上升。因此，可以按照补偿系统103-107使用的海水的方式而控制泵16-20，如将在下文中更加详细描述的。

可以想到的是，系统10可以监测泵16-20中的每个已经操作的时间总量，且可以按均衡或尝试均衡泵16-20的操作时间的方式重新分配泵16-20的操作。例如，如果主泵16已经记录有100小时的操作，副泵18已经记录有50小时的操作，备用泵记录有仅5小时的操作，则系统10可以重新分配主泵16作为备用泵操作且可以重新分配备用泵20作为主泵操作。从而，泵18和20可以在泵16维持基本空转的同时继续累积有效操作时间。从而，通过均衡泵16-20的操作时间，可以使得泵16-20以基本统一的速率磨损且可以因此根据统一计划表维护或替换。

可以诸如根据预定计划表自动执行上文描述的均衡程序。例如，当泵16-20之一自上次重新分配起累积预定(例如，操作者定义的)操作时间量时，可以执行均衡程序且可以根据均衡使用所需来重新分配泵16-20的角色。均衡程序也可以诸如通过在操作者界面处输入适当命令而按操作者的判断手动开启。

系统10可以按多种不同的操作者可选模式(诸如可以经由操作者界面(未示出)选择的模式)操作，其中，每个操作模式可以指示将由系统10维持的具体最小系统压力。例如，第一操作模式可以是"无阈值"或类似特指模式，该模式如果被选择则将使得系统10不考虑任何预定或指定的最小系统压力来操作泵16-20。换言之，系统10将仅仅基于发动机11的冷却需求来操作泵16-20。例如，如果任何海水操作系统(例如，压载控制系统105)从海水冷却回路12提取海水，则通过换热器15的海水流量将减小，从而降低淡水冷却回路14中的冷却量。因此，淡水冷却回路14中的水温可能增加。如上文描述的，主控制器28继而可以确定被监测的淡水温度超过或将要超过预定温度水平，且主控制器28可以通过增加VFD 22的速度来响应，且可以向副控制器30发布命令以例如将VFD 24的速度增加到VFD 22的速度。从而，对应的主泵16和/或副泵18被更快地驱动，且通过海水冷却回路12的海水的流量增加。从而在换热器15处提供较大的冷却，且淡水冷却回路14中的温度因此降低。从而，通过仅按照满足同时期需求的需要来驱动泵16-20，可以供应足量的海水以用于冷却发动机11且用于以纯"按需"的形式操作船的海水操作系统，从而优化系统10的效率。这将要与无论同时期系统需求多少都恒定维持最小系统压力(即，已经确定为用于操作船的海水操作系统中的一些或所有所需的最小海水压力)的传统海水冷却系统进行对比。

第二可选操作模式可以是"最小阈值"或类似特指模式，该模式如果被选择则可以允许操作者手动输入最小阈值且在此之后将使得系统10以将船的系统压力保持高于手动指定阈值的方式来操作泵16-20。最小阈值可以是低于最小系统压力的值(上文描述的)，但是这在船的系统中提供某个恒定维持量的海水压力。船的系统压力可以由与船成一体且独立于系统10的传感器监测，且可以经由诸如通信线路46的通信线路通信到系统10。"最小阈值"模式可以适用于以下情况：系统操作者不***的系统效率。在系统操作者变得习惯于系统10的按需性能之后，操作者可以降低或完全移除最小阈值。这种灵活性给系统操作者提供了符合其应用需要的选择。

第三可选操作模式可以是"最小系统压力"或类似特指模式，该模式如果被选择则将使得系统10以将船的系统压力保持高于船的预定(例如，预计算)最小系统压力的方式来操作泵16-20。如上文描述的，最小系统压力可以是已经确定为用于操作船的海水操作系统中的一些或所有所需的最小海水压力。同样，船的系统压力可以由与船成一体且独立于系统10的传感器监测，且可以经由通信线路通信到系统10。"最小系统压力"模式可以适用于以下情况：系统操作者不习惯于以纯按需方式(如上文描述的"无阈值"模式)操作系统10或不习惯于维持小于最小系统压力的系统压力(如上文描述的"最小阈值"模式)。

将理解的是，上文描述的操作模式给系统10提供了灵活性以在无需在安装之前重新配置系统部件的情况下适配各种系统操作者的偏好。附加地，如果操作者的偏好随着时间改变，诸如如果操作者开始犹豫于以小于最小系统压力的压力来操作系统10，则操作者可以在操作模式之间无缝切换且随着他/她的***增加而渐变到纯按需操作。

参照图2，示出了根据本申请的用于操作系统10的一般示例性方法的流程图。将结合图1所示的系统10的示意图对所述方法进行描述。除非另有说明，否则所描述的方法可以全部或者部分由控制器28-32来执行，诸如通过用其处理器执行各种软件算法来执行。

在步骤200中，可以诸如通过操作者在系统10的操作者界面(未示出)中做出适当的选择来启动系统10。当启动时，可以提示操作者选择可指示将由系统10维持的最小系统压力的操作模式。例如，可以提示操作者选择上文描述的"无阈值"、"最小阈值"或"最小系统压力"操作模式之一。

一旦系统10已经被启动且操作模式已经被指定，主控制器28和副控制器30就可以在示例性方法的步骤210中命令VFD 22和24开始驱动至少一个泵16和18。从而，泵16和18可以开始从海洋72中抽取海水，使海水通过管道52和54、泵16和18、管道58-66、换热器15并且最后通过管道68和70返回海洋72。当海水流经换热器15时，其可冷却也流经换热器15的淡水冷却回路14中的淡水。之后，冷却的淡水流经发动机11并且冷却发动机11。

在示例性方法的步骤220中，主控制器28可以经由RTD 106监测淡水冷却回路14中淡水的温度。因此，主控制器28可以诸如通过将监测到的温度与预定温度水平和预定温度范围比较来确定淡水是否处于为发动机11提供适当冷却所需的温度。例如，在换热器的排出口处的淡水的所需温度水平可以是35摄氏度，而预定温度的范围可以是+/-3摄氏度。

如果主控制器28在步骤220中确定了淡水的监测到的温度超过或者将要超过预定温度水平，那么在示例性方法的步骤230中主控制器28可以增加VFD 22的速度并且可以向副控制器30发布命令以例如将VFD 24的速度增加到VFD 22的速度。从而，更快地驱动对应的主泵16和/或副泵18，且增加通过海水冷却回路12的海水流量。从而，在换热器15处提供较大的冷却，且因此降低淡水冷却回路14中的温度。

相反地，如果主控制器28在步骤220中确定监测到的淡水温度低于或者将要低于预定温度水平，则在示例性方法的步骤240中主控制器28可以减小VFD 22的速度并且可以向副控制器30发布命令以例如将VFD 24的速度减小到VFD 22的速度。从而，更慢地驱动对应的主泵16和副泵18，减少通过海水冷却回路12的海水流量。因此，在换热器15处提供较小的冷却，且因此增加淡水冷却回路14中的温度。在某些情况下，诸如如果淡水温度仍然太低(例如，低于所需温度水平或低于预定温度范围的较低值)且泵速度由于维持最小系统压力和/或最小泵速度的要求而不能进一步降低，则主控制器28可以附加地指挥三通阀102调节其位置，从而使淡水冷却回路14中的一些或者全部淡水转向以绕开换热器15以便进一步减少对淡水的冷却。

无论发动机11可能要求的冷却多么少，如果在以上步骤200中选择"最小阈值"模式或"最小系统压力"模式，则泵16和18都将以不允许被监测的船的系统压力分别低于预定最小系统压力或指定最小阈值(上文描述)的速度被驱动。因此，可以在船的系统中始终维持某个最小水平的海水压力以用于将海水供应到海水操作系统。

如果在步骤200中选择"无阈值"模式，则系统10将不根据任何预定或指定最小系统压力操作，但是将继而如上文描述的仅仅响应于发动机11的冷却要求操作，以确保充足量的海水以按需方式泵送以提供发动机冷却且供应海水操作系统。

在某些情况下，诸如，如果系统10正在特别冷却的水中运行和/或者如果发动机11处于空转，那么可能理想的是在保持泵16和18的稳定运行的同时将海水冷却回路12中的海水流量减少到低于通过减少泵速度可以实现的流量。换言之，无论海水冷却回路12中需要的流量多小，都可能必须以最小的安全操作速度运行泵16和18以避免例如空穴现象或对泵16和18的损坏。如果主控制器28确定了海水的这种低流速是理想的，那么在步骤250中主控制器28可以减小VFD 22的速度以便以最小安全操作速度或者接近最小安全操作速度驱动主泵16，可以指挥副控制器减小VFD 24的速度以便以最小安全操作速度或者接近最小安全操作速度驱动(或者切断)副泵18，并且可以进一步指挥部分关闭排出阀89以便维持所需的最小系统排出压力。因而，通过部分关闭排出阀89，可以在没有进一步减小泵16和18的操作速度的情况下限制/减小海水冷却回路12中的流量，并且可以维持最小所需系统压力。从而，在实现海水冷却回路12中所需的低流量的同时可以高于泵16和18的最小安全操作速度来运行泵16和18。可以按类似的方式控制排出阀89以将船的系统压力保持为高于预定或指定系统压力(即，如果在步骤200中选择“最小系统压力”模式或“指定压力”模式)。

通过以上述的方式持续监测淡水冷却回路14中的温度并调节海水冷却回路12中的泵速度和流量，可以仅与提供换热器15处需要的冷却量和/或维持预定或指定最小系统压力所需的一样快地驱动泵16和18。因此，系统10可以更高效地操作，并且相对于不管温度变化均以恒定速度驱动海水泵的传统海水冷却系统而言可以提供显著的燃料节省。这种效率提高如图5中的曲线图所示。本领域普通技术人员应该理解的是，泵功率"P"与泵速度"n"的立方成比例，而流量"Q"与泵速度"n"成比例。因此，当所公开的系统10由于来自发动机的较低的冷却需求而以较低的Q操作，而不是以最大速度运行泵并仅仅将过剩流分流抛弃或者通过再循环回路时，可以显著节省能量。例如，如果Q＝额定海水流量Q_opt的50％，那么泵16、18只需要以它们额定速度的50％操作以提供Q_opt的50％。与以恒定最大速度(或额定速度)操作泵16、18的现有技术系统相比较，这种速度上的减少会引起87.5％的功率"P"减少。

在示例性方法的步骤260中，主控制器28可以确定系统10是否应该以1-泵模式或者2-泵模式操作，以便取得所需效率和更多的能量节省。换言之，在某些情况下(例如，如果需要最小冷却)只驱动其中一个泵16或18而不驱动另一个泵可能会更高效。作为替代方案，以较低速度驱动两个泵16和18可能会更高效和/或更有必要。通过将泵16和18的操作速度与预定"切换点"进行比较，主控制器28可以做出这种确定。"切换点"由1-泵或2-泵操作的Q/Q_opt的比率确定，这能够产生更高效的系统。例如，如果系统10正在2-泵模式中运行并且泵16和18均以小于预定效率点被驱动，那么主控制器28可以停用副泵18并且只运行主泵16。在1-泵运行的同时，效率Q/Q_opt将增加，从而产生比2-泵操作更高效的系统。相反的，如果系统10正在1-泵操作模式中操作(例如，仅运行主泵16)且主泵16以大于预定效率点被驱动，那么主控制器28可以启动副泵18。

如图6所示，(一个与两个泵操作之间的)切换点可以基于与最佳流量范围"Q_opt"相比的系统10的实际流量"Q"来确定。根据示例性曲线，当在单泵操作下Q/Q_opt超过127％时，系统可以切换至两个泵操作以实现最高效操作。同样地，当在两个泵操作下Q/Q_opt落到低于74％时，系统可以切换至单个泵操作。同时，控制排出阀以便始终保持所需的最小系统排出压力。

在示例性方法的步骤270中，主控制器28、副控制器30和备用控制器32可以诸如经由通信线路46周期性地相互传输数据包。这些数据包可以包括关于包括各自的泵16-20和VFD 22-26的各个控制器28-32的临界操作状态或者"健康状况"的信息。如果确定了其中一个控制器28-32或其对应泵己经适当地停止操作或者正趋向于将指示近期或者远期故障的方向，或者如果其通信线路已经故障或者是不活动的，那么所述控制器的职务可以重新分配给另一个控制器。例如，如果确定副控制器30已经适当地停止操作，那么副控制器30的职务可以重新分配给备用控制器32。作为替代方案，如果确定主控制器28已经适当地停止操作，那么主控制器28的职务可以重新分配给副控制器30，而副控制器30的职务可以随后重新分配给备用控制器32。从而，向系统10提供使系统10即使在发生部件故障之后也继续常规操作的自动冗余水平。如果停止的或有问题的控制器被修整并且/或者恢复到操作状态并且回到操作中时，那么将通过通信线路向其它控制器播送信息，备用控制器会自动停止它的泵的操作并且将处于备用模式以便提供未来对其备用角色的需求。

参照图3，图示了示出依据本申请的用于将操作参数输入到系统10中的示例性方法的流程图。

在示例性方法的第一步骤300中，操作者可以在控制器28、VFD 22、或其它用户界面处建立多个泵参数。如上文描述的，这些泵参数可以包括但不限于参考速度、参考效率、参考流量、参考压头、参考压力、速度限值、吸入压力限值、排出压力限值、轴承温度限值、以及振动限值。这些参数可以由泵制造商(诸如在参考手册中)提供且可以在步骤310a中由操作者或由外部监视设备经由通信线路46手动输入控制器28、VFD 22、或其它用户界面中。作为替换方案，可以想到的是，控制器28、VFD 22、或其它用户界面可以预编程有如上文描述的用于多种不同类型的商用泵的泵参数，且操作者可以在步骤310b中简单地指定由系统10当前使用的泵的类型，以加载对应一组参数。在另一想到的实施方式中，控制器28或VFD 22可以如在步骤310c中指示的那样配置成在没有任何操作者输入的情况下自动确定在系统10中被连接的泵的类型且自动加载对应一组参数。

在示例性方法的步骤320中，操作者可以在控制器28、VFD 22或其他用户界面建立多个系统参数。这些参数可以包括但不限于淡水温度范围、VFD马达速度范围、最小压力水平、淡水流量、水热容量系数、换热器表面积、热传递系数、三通阀的存在和环境温度限值。

在示例性方法的步骤330中，在先前步骤中建立的泵参数和系统参数可以诸如经由通过通信线路46的对应数据的传送而复制到其它控制器30和32和/或其它VFD 24和26。参数的这种复制可以自动执行或在由操作者在控制器28、VFD 22、或其它用户界面处输入适当命令时执行。因此，操作者仅需要在单个界面处输入一次参数，而不是如在其它泵系统中那样必须在每个控制器28-32和/或VFD 22-26处输入参数。

参照图4，示出了图示依据本申请的用于均衡系统10的泵16-20的使用的示例性方法的流程图。

在示例性方法的步骤400中，系统10可以监测泵16-20中的每个已经操作的时间总量。在步骤410中，系统10可以确定泵16-20之一是否已经操作长于其它泵16-20的至少之一的指定量的时间。在步骤420中，系统10可以按均衡或尝试均衡泵16-20的操作时间的方式重新分配泵16-20的操作。例如，如果主泵16已经记录有100小时的操作，副泵18已经记录有50小时的操作，备用泵已经记录有仅5小时的操作，则系统10可以重新分配主泵16作为备用泵操作且可以重新分配备用泵20作为主泵操作。从而，泵16和20可以在泵16维持基本空转的同时继续累积有效操作时间。从而，通过均衡泵16-20的操作时间，可以使得泵16-20以基本统一速率磨损且可以因此根据统一计划表维修或替换。

上文描述的均衡程序可以诸如根据预定计划表自动执行。例如，当泵16-20之一自上次重新分配起累积预定(例如，操作者定义的)量的操作时间时，可以执行均衡程序且可以按均衡使用所需来重新分配泵16-20的角色。均衡程序也可以诸如通过在操作者界面处输入适当命令而以操作者的判断手动开启。

现在参照图7，将描述一种用于减轻在冷却系统内的盐晶形成的方法。如将理解的，当换热器15内的海水温度超过阈值温度时，盐能够在冷却系统内结晶。能够随着时间发生的这种盐晶的大量积累能够导致换热器、以及系统管道和部件的非期望的堵塞。

概括而言，温度传感器(诸如RTD 119，参见图1)能够安装在换热器15的海水排出口处，以使得海水温度能够由联网控制器28、30、32之一监测。在一些实施方式中，这种信息能够在网络中在控制器之间分享。警报设定点能够由系统操作者提供，使得如果海水温度上升低于警报设定点的规定量(例如，5摄氏度)，则将发布警告且系统中的所有操作泵16、18、20将以额定速度操作，从而降低海水温度以防止盐结晶。在一些实施方式中，这种特征将优先于常规淡水温度调节策略。

如果海水温度上升到高于警报设定点，则也将发布警报。一旦系统输入这种"海水温度降低模式"，且在此之后海水温度降到低于警告水平(例如，低于警报设定点5℃)，则系统将回到其中淡水温度调节和最小系统压力调节确定泵16、18、20的操作速度的"常规"操作。

所描述的"海水温度降低模式"协助自动防止冷却系统部件中的海盐结晶和积累。其使得单个温度输入能够被监测且与联网泵16、28、20分享。泵的动作不被个性化，而是作为一系统反应。

图7是示出了图示用于监测海水温度且防止系统10的海水冷却回路12中的盐结晶的非限制性示例性方法的流程图。

在步骤700中，操作者可以在控制器28、VFD 22、或其它用户界面处输入警报温度。警报温度可以是盐可以在海水冷却回路12中结晶且可以因此堵塞系统10的温度。

在步骤710中，系统10可以监测海水冷却回路12中的海水温度。例如，主控制器28可以从RTD 119接收温度测量值。如果确定测得海水温度超过某个预定阈值温度，即低于警报温度(例如，低于警报温度5摄氏度)但是不超过警报温度，则系统10可以在步骤720中发布警告以通知系统操作者(一个或多个)这种状况，且可以进一步指挥任何主动泵16-20无论发动机11的冷却需求如何都以其最大额定速度操作，以降低海水冷却回路12中的海水温度且从而防止或减轻盐结晶和堵塞。附加地，如果确定测得海水温度超过警报温度，则系统10可以在步骤730中向系统操作者(一个或多个)发布警报，此时可以采用更严厉的措施以防止、减轻、和/或补救系统10内的盐结晶和堵塞。

将理解的是，由于主动泵16-20以其额定速度操作以将海水冷却到防止或减轻盐结晶的温度，淡水冷却回路14中的淡水可能被冷却到低于将发动机11维持在所需安全操作温度处所需的温度。在这种情况下，主控制器28可以附加地命令三通阀102调节其位置以将淡水冷却回路14中的淡水中的一些或所有转向，从而绕开换热器15以进一步降低淡水的冷却。

在海水冷却回路12中的海水温度降到低于阈值温度之后，系统10可以在步骤740中返回到常规操作，其中，泵16-20以先前描述的方式响应于发动机11的冷却需求被部分或整体驱动。从而，在图7中列出的示例性方法利用在海水冷却回路12中的仅单个温度输入而协助自动减轻或防止系统10内的盐结晶和产生的堵塞。

现在参照图8，将描述一种方法以用于减轻换热器15和相关部件的堵塞。概括而言，这通过识别冷却系统的初始系统阻力实现。例如，在新安装之后或在主要系统维护之后，操作者能够开启在主控制器28上的初始设定操作。主控制器28可以继而通过通信线路46向控制器30和32播送这个命令。网络中的所有泵16-20可以继而以预定速度(例如，以泵的额定速度)操作预定量的时间。系统压力将继而被记录到控制器28、30、和32中。

在此之后，能够通过用户可配置时间计划表的使用或通过按需手册操作而定期监测冷却系统的堵塞阻力("堵塞水平")。在这种监测期间，网络中的所有泵可以如它们在初始设定操作(上文描述)期间那样按相同速度操作预定量的时间，且系统压力可以记录到控制器28、30和32中。所记录的系统压力可以继而与在初始设定操作期间记录的初始系统阻力水平相比较。如果系统压力超过较冷的堵塞警告/警报水平，则能够启动警告/警报，从而提醒用户利用自动回洗过程或通过按需手动回洗来清洁冷却系统。

可以想到的是，测得初始堵塞水平可以在上文描述的设定操作之后由操作者在一定量的时间内手动修改，诸如可能出于各种原因被期望的那样。例如，如果系统中的各种阀的状况随着时间改变、或如果系统中的特定负荷不存在或在初始设定操作期间不被考虑，则可能期望手动修改堵塞水平。

在一些实施方式中，在当前系统堵塞水平达到或超过警告或警报堵塞水平时，系统能够通过打开/关闭适当阀以指引流动在反向方向上(与常规操作冷却流动相比较)通过换热器15从而冲洗系统，而自动开始预定回洗操作。这种回洗操作在一些实施方式中能够执行预定的时间量。作为替换方案，这种回洗操作能够执行手动选择的时间量。

在回洗操作完成之后，堵塞监视操作能够再次执行以确认系统的当前堵塞水平处于低于警告/警报水平的所需水平。如果当前堵塞水平在第一次尝试回洗之后不降低充足量，则能够执行一次或数次更多的回洗操作以将当前堵塞水平降低到所需值。这个功能能够手动或自动执行。在数次尝试回洗操作之后，如果当前堵塞水平仍然高于所需值，则能够启动最终警报以警告用户需要冷却系统的清洁。

所公开的构造提供了冷却系统的堵塞水平的完全自动监视。在集成回洗操作的情况下，冷却系统清洁维护能够被降低到最小(即，降低到当冷却系统真的需要用户注意时)。这与回洗操作定期和/或当船只在港口中时自动执行的现有系统相比较是有益的，现有系统会导致不必要的清洁或非期望的延迟清洁。

图8是示出了图示用于监测系统10的较冷堵塞水平的示例性方法的流程图。可以采用所述方法以确定相对于常规操作水平系统10的海水冷却回路12已经变得堵塞(例如，由于盐、碎片、生物有机体，等等)的程度。测得的堵塞水平可以继而被用于确定是否应该采用手动和/或自动步骤以减轻或补救堵塞。

在步骤800中，可以诸如通过使系统10中的所有泵16-20以其额定速度运行且利用系统压力传感器测量海水冷却回路12中的系统压力而确定系统10的初始阻力水平或"初始堵塞水平"。这种测量可以诸如当系统10被安装时或在此之后短时间内作为系统10的初始设定的一部分执行。在步骤810中，测得初始堵塞水平可以诸如被主控制器28、副控制器30和备用控制器32存储在存储器中。初始堵塞水平可以提供可以与系统10的堵塞水平的未来测量值相比较的相关基线。

在步骤820中，主控制器28可以使用初始堵塞水平确定最大堵塞水平。最大堵塞水平可以简单的是比初始堵塞水平的压力值大某个预定量的压力值。作为替换方案，可以想到的是，操作者可以手动输入最大堵塞水平。在任一情况下，最大堵塞水平可以存储在存储器中。

在步骤830中，可以在系统10的初始堵塞水平被测之后一段时间执行堵塞水平测试以确定系统10的同时期堵塞水平。堵塞水平测试可以包括：使系统10中的所有泵16-20以其额定速度运行且以与当确定初始堵塞水平时基本相同的方式测量海水冷却回路12中的流体压力。堵塞水平测试可以诸如根据预定计划表(例如，每周、每月等等)自动执行。作为替换方案，堵塞水平测试可以诸如通过在操作者界面处输入适当命令而以操作者的判断手动开启。

在步骤840中，同时期堵塞水平可以诸如通过主控制器28与最大堵塞水平相比较。如果确定同时期堵塞水平超过最大堵塞水平，则系统10可以在步骤850中发布警告以通知系统操作者(一个或多个)这种状况且可以进一步自动开启回洗操作(上文描述)，借此海水冷却回路12的流量调节阀115、116可以关闭，且流量调节阀117、118可以打开以使通过换热器15的海水流动反向。回洗可以降低或消除系统10中的堵塞。

在回洗操作之后，系统10可以在步骤860中重复堵塞水平测试以确定新的同时期堵塞水平。在步骤870中，新的同时期堵塞水平可以与最大堵塞水平相比较。如果确定同时期堵塞水平仍然超过最大堵塞水平，则系统10可以在步骤880中重复回洗程序。测试和回洗的这种循环可以重复预定次数，且如果同时期堵塞水平仍然超过最大堵塞水平，则系统可以在步骤890中向系统10的操作者(一个或多个)发布警报以指示应该手动清洁系统10或应该采取其它措施降低堵塞。

如将理解的，示例性方法协助系统10中堵塞的自动监测和减轻，从而减少操作和维持系统10所需的手动监测和介入。

现在参照图9，将描述用于切换泵16、18、20的重叠操作的可调节泵的方法。当系统从一个泵切换到另一个泵(在计划的切换、警报、或级联期间)时，压力可能由于切换之间的时间间隙而波动，在大多数情况下降低。这能够引起相关泵即刻停止操作，而最终触发系统压力低警报。

为了最小化或消除这种警报，在操作期间，如果操作泵16、28、20之一必须切断(例如，由于各种系统常规操作或切断警报)，则那个泵会向备用泵发出请求。当备用泵接收请求以参与到系统操作中时，备用泵将开始运行。同时，如果备用泵顺利开始运行，则备用泵将向起始泵发送回确认"ack"。一旦起始泵接收到来自备用泵的"ack"，起始泵就能够准备切断自身。

起始泵自身从操作断开的这种方式能够是用户可配置的时间延迟，或这种方式能够随着备用泵的受控上升而受控下降，以提供系统压力的最大稳定性和/或维持流量的稳定性。

在一些实施方式中，如果起始泵未从备用泵接收"ack"(例如，由于在通信线路46上的通信丢失)，则起始泵可以在不处于危急切断警报下的情况下继续操作。如果通信线路46处于良好状况，则起始控制器将从备用控制器得到"ack"，以指示备用控制器已经顺利参与操作，或备用控制器由于其自身切断情况而不能够参与操作。在任一情况下，起始泵将因此切断。

所公开的构造使得起始泵和备用泵能够彼此握手以协调泵切换操作，从而确保冷却泵的适当操作且确保在系统内维持适当流动。泵切换操作能够配置成优化压力稳定性或流动稳定性而在切换期间没有任何间隙。信息能够在联网泵内分享，泵动作不是单独的，而是作为一整个系统反应。

参照图9，示出了图示用于重叠系统10中的泵16-20的操作的示例性方法的流程图。可以采用该方法防止系统压力波动，所述波动否则可能在一个泵代替另一泵操作时由突然的泵切断和起动而引起，诸如可能如上文描述的由于泵故障或计划的泵切换而发生。

在步骤900中，泵16-20中的待切断的第一泵将向泵16-20中的代替第一泵操作的第二泵发送请求。如果通信线路46处于良好状况且第二泵能够接收请求且顺利启用，则第二泵可以在步骤910中向第一泵发送回确认。随后，如果通信线路46仍然处于良好工作状况且第一泵从第二泵接收确认，则第一泵可以在步骤920中准备切断。然而，如果通信线路46不处于良好工作状况且第一泵在预定量的时间内未从第二泵接收确认，则第一泵可以在步骤930中在不处于危急切断警报下的情况下继续常规操作而不关闭。

上文描述的从第一泵到第二泵的“转换”操作可以按简单限时的方式执行，其中，在从第二泵接收确认之后，第一泵以其那时的当前速度继续操作预定量的时间。作为替换方案，转换可以按渐变方式执行，其中，第一泵的速度降低或倾斜下降而第二泵的速度同时以基本相同的速率增加或倾斜上升。后一转换方法可以实现在从第一泵过渡到第二泵期间的更稳定的系统压力。

从而，图9中列出的示例性方法以防止或至少减轻系统压力突然消失(否则可能引起系统操作破坏)的方式协助系统10中的泵16-20之间的平滑且自动的过渡。

这里使用的术语"计算机"可以包括任何基于处理器或者基于微处理器的系统，包括使用微控制器、精简指令集电路(RISC)、专用集成电路(ASIC)、逻辑电路和能够执行本文中描述的功能的任何其它电路或处理器的系统。上述示例只是示例性的，因而并不旨在以任何方式限制术语"计算机"的定义和/或含义。

计算机系统执行存储在一个或多个存储元件中的一套指令，以便处理输入数据。存储元件还可以根据期望或需要来存储数据或其它信息。存储元件在处理机内可以是信息源或物理存储元件的形式。

这套指令可以包括指导作为处理机的计算机执行具体操作(诸如本发明的各实施例的方法和过程)的各种命令。该套指令可以是软件程序的形式。该软件可以是各种形式的，诸如系统软件或者应用软件。而且，该软件可以是单独程序的集合、较大程序内的程序模块或者程序模块的一部分的形式。该软件还可以包括面向对象的程序设计形式的模块化程序设计。处理机对输入数据的处理可以响应于用户命令、或者响应于先前处理的结果、或者响应于另一处理机的请求。

这里使用的术语"软件"包括存储在存储器中通过计算机执行的任何计算机程序，这类存储器包括RAM存储器、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器和非易失性RAM(NVRAM)存储器。上述的存储器类型只是示例性的，由此不限制可用于存储计算机程序的存储器的类型。