具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下面结合图1至图4描述本发明提供的一种船舶集中冷却系统的运行方法及运行控制装置。

参考图1，本实施例提供一种船舶集中冷却系统的运行方法，集中冷却系统包括淡水回路，淡水回路用于流经热源用户和集中冷却器，且淡水回路上设有淡水泵，船舶集中冷却系统的运行方法包括：设定淡水泵的实际运转速度；获取热源用户热负荷的变化；根据淡水泵的实际运转速度以及热源用户热负荷的变化调节淡水回路内的纳米颗粒浓度，以满足热源用户热负荷需求。

本实施例提供的集中冷却系统包括淡水回路，淡水回路是淡水在热源用户以及集中冷却器之间循环的管路，即淡水回路内的淡水流经集中冷却器冷却后进入到热源用户，在与热源用户完成热量交换后再经集中冷却器冷却；进一步地，淡水回路上设有淡水泵，淡水泵利用增压的原理，驱动集中冷却器两侧的淡水在淡水回路内循环流动。

本实施例提供的船舶集中冷却系统的运行方法包括设定淡水泵的实际运转速度，具体的，淡水泵具有不同的运转速度，在不同情况下，淡水泵在集中冷却系统中的运转速度是不同的，可根据实际情况设定淡水泵的实际运转速度；在集中冷却系统运行的过程中，热源用户的热负荷是变化的，即热源用户的热负荷可能会保持不变，也可能会突然增加或者突然降低，获取热源用户的热负荷。

进一步地，根据淡水泵的实际运转速度以及热源用户热负荷的变化调节淡水回路内的纳米颗粒的浓度，即保持淡水泵的实际运转速度一定，热源用户的热负荷增大或者减小时，调节淡水回路内纳米颗粒的浓度，可改变淡水回路内淡水的电导率和传热系数，进而可增大或减小集中冷却系统的冷却负荷，使集中冷却系统的冷却负荷满足热源用户热负荷需求。

本实施例通过设定淡水泵的实际运转速度，获取热源用户热负荷的变化，在淡水泵的实际运转速度下，热源用户热负荷变化时，增大或减小淡水回路内纳米颗粒的浓度，改变淡水回路内淡水的电导率和传热系数，进而增大或减小集中冷却系统的冷却负荷，使集中冷却系统的冷却负荷与热源用户的热负荷对应，以满足热源用户热负荷需求。这种集中冷却系统的运行方法，简单、操作方便，不需要改变系统内设备例如淡水泵的运行即可实现淡水回路内负荷的变化，不仅降低了因负荷变化对设备运行工况的影响，也提高了系统的效率，降低噪声，使集中冷却系统高效、安静、可靠的运行。

本实施例在设定淡水泵的实际运转速度下，获取热源用户热负荷的变化，并根据其变化信息，调节淡水回路内纳米颗粒的浓度，满足热源用户对冷却负荷的需求，进而实现热源用户的热交换，相对于现有技术中通过调节淡水泵的运行工况满足热负荷需求，本实施例提供的方法更加简单，且可避免调整淡水泵的运行工况导致设备能效降低。

进一步地，本实施例提供的船舶集中冷却系统的运行方法，设定淡水泵的实际运转速度具体包括：根据淡水泵的性能，确定淡水泵的最优运转速度；根据船舶运行状态以及最优运转速度，设定淡水泵的实际运转速度。

不同的淡水泵，性能存在差异。用户可根据淡水泵的性能，确定淡水泵的最优运转速度；进一步地，在集中冷却系统的实际运行过程中，淡水泵的最优运转速度不一定是实际运转速度，根据船舶运行状态以及淡水泵的最优运转速度，设定淡水泵的实际运转速度；具体的，淡水泵的实际运转速度等于或趋近于最优运转速度，且在淡水泵的实际运转速度下能够避免集中冷却系统和船舶产生共振。

即淡水泵的实际运转速度要结合船舶的运行状态，在避免与船舶之间产生共振的前提下，在淡水泵最优运转速度附近的设定范围内进行选择。其中淡水泵的最优运转速度的设定范围是接近最优运转速度的运转速度，即最大值大于最优运转速度，最小值小于最优运转速度。即根据船舶的运行状态，淡水泵的实际运转速度可以是最优运转速度，也可以是最优运转速度的设定范围内的其它运转速度，如，淡水泵的实际运转速度在最优运转速度的设定范围内，可以是大于最优运转速度或小于最优运转速度或等于最优运转速度。

进一步地，在上述实施例的基础上，设定所述淡水泵的实际运转速度还包括：在船舶运行一段时间后，再次确定淡水泵的最优运转速度，并再次根据船舶运行状态以及最优运转速度，设定实际运转速度。

船舶和淡水泵都具有一定的寿命，在船舶运行一段时间后，船舶和淡水泵各方面的运行参数都会发生变化，此时为保证集中冷却系统保持高效、可靠运行，需要再次设定淡水泵的实际运转速度。具体的，船舶运行一段时间后，可再次确定此时淡水泵的最优运转速度；根据船舶的运行状态，在此时淡水泵的最优运转速度的范围内，设定淡水泵的实际运转速度，淡水泵将按照此时的实际运转速度运行，进而保证集中冷却系统高效、可靠的运行。

本实施例中，关于再次设定淡水泵的运转速度的时间不做具体限定，可以是3个月，也可以是6个月，可使集中冷却系统正常运行即可。

进一步地，本实施例确定所述淡水泵的最优运转速度包括：获取淡水泵在不同运转速度下的振动加速度级；根据淡水泵在不同运转速度下的振动加速度级，确定淡水泵的最优运转速度。

淡水泵的运转速度不同，振动加速度级不同。用户可根据淡水泵的出厂设置获取淡水泵在不同运转速度下的振动加速度级；用户也可通过检测设备实际测量淡水泵不同运转速度下对应下的振动加速度级；进一步地，参考图2，根据淡水泵的运转速度和振动加速度级之间的对应关系，确定淡水泵的最优运转速度，即淡水泵最优运转速度下的振动加速度级最小，但是淡水泵的最优运转速度并不一定是淡水泵的实际运转速度，可根据船舶的运行状态，设定淡水泵的实际运转速度；如在淡水泵的最优运转速度时，淡水泵与其它结构产生共振，此时淡水泵的最优运转速度并不适用集中冷却系统，可在淡水泵的最优运转速度附近选择淡水泵的实际运转速度，使淡水泵以此速度运转。

在上述实施例的基础上，本实施例根据热源用户热负荷的变化调节淡水回路内的纳米颗粒浓度包括：热源用户的热负荷增大时，将纳米颗粒注入至淡水回路内，增加淡水回路内纳米颗粒的浓度；热源用户的热负荷减小时，分离回收淡水回路内的纳米颗粒，减小淡水回路内纳米颗粒的浓度。

集中冷却系统中的淡水泵按照设定的实际运转速度运行，在热源用户热负荷发生变化时，可通过增大或降低淡水回路内的纳米颗粒的浓度改变淡水回路内淡水的电导率和传热系数，进而满足热源用户热负荷需求。

具体的，船舶集中冷却系统包括淡水回路，淡水回路中的淡水流经热源用户和集中冷却器，淡水回路上设有淡水泵，淡水泵驱动集中冷却器两侧的淡水在淡水回路中循环流动，进一步地，淡水回路上连通有储液箱，储液箱内储存有纳米颗粒流体，热源用户的热负荷增大时，储液箱内的纳米颗粒流体流向淡水回路，增加淡水回路内的纳米颗粒的浓度，改变淡水回路内淡水的电导率和传热系数，增加集中冷却系统中的冷却负荷，直至淡水回路内纳米颗粒的浓度满足热源用户热负荷需求，关闭储液箱，停止向淡水回路内注入纳米颗粒流体。

进一步地，淡水回路上连通有分离装置，分离装置的出口与储液箱的进口连通。在热源用户的热负荷降低时，分离装置可根据纳米颗粒的特性分离淡水回路内的纳米颗粒，并将分离的纳米颗粒输送至储液箱中重复利用，减小淡水回路内纳米颗粒的浓度，改变淡水回路内淡水的电导率和传热系数，进而降低集中冷却系统的冷却负荷，直至淡水回路内纳米颗粒的浓度满足热源用户的热负荷需求，关闭分离装置，停止分离吸附淡水回路内的纳米颗粒。

本实施例中，关于分离装置如何分离回收淡水回路内的纳米颗粒不做具体限制，可以是电磁分离装置吸附磁性纳米颗粒并回收至储液箱，也可以是离心分离装置，通过离心作用分离出重质或轻质纳米颗粒；可通过分离装置分离回收淡水回路内的纳米颗粒即可。

进一步地，本实施例根据热源用户热负荷的变化调节淡水回路内的纳米颗粒浓度还包括：获取淡水回路内的纳米颗粒浓度与集中冷却系统的冷却负荷之间的对应关系；具体的，船舶集中冷却系统运行过程中，海水泵的运转速度是不变的，设定淡水泵的实际运转速度一定时，淡水回路内纳米颗粒浓度改变时，淡水回路内的淡水的电导率和传热系数随之改变；可通过试验设定淡水泵的实际运转速度为R₁，打开储液箱，逐渐向淡水回路内注入纳米颗粒流体，通过浓度检测装置监测淡水回路内纳米颗粒的浓度，同时换算出对应的冷却负荷；调节淡水回路内纳米颗粒的浓度至C₁、C₂、C₃……C_n，换算并记录对应的冷却负荷Q₁、Q₂、Q₃、……Q_n，使得淡水回路内的纳米颗粒浓度与集中冷却系统的冷却负荷一一对应。

进一步地，根据热源用户热负荷的变化以及该对应关系，确定淡水回路内的纳米颗粒目标浓度，使得在该纳米颗粒目标浓度下集中冷却系统的冷却负荷与热源用户的热负荷相适应；具体的，在集中冷却系统运转的过程中，热源用户热负荷增大或者减小，可根据淡水回路内的纳米颗粒浓度与集中冷却系统的冷却负荷的对应关系，确定淡水回路内的纳米颗粒的目标浓度，即在目标浓度下集中冷却系统的冷却负荷和热源用户的热负荷一一对应，可满足热源用户的热交换。

确定淡水回路内的纳米颗粒的目标浓度后，根据纳米颗粒目标浓度调节淡水回路内的纳米颗粒浓度，具体的，监测目前淡水回路内的纳米颗粒浓度，打开储液箱逐渐向淡水回路注入纳米颗粒流体，并实时监测淡水回路内纳米颗粒的浓度，直至纳米颗粒的浓度与目标浓度相同时，关闭储液箱停止向淡水回路内注入纳米颗粒流体，此时集中冷却系统的冷却负荷与热源用户的热负荷相适应，可满足热源用户的热交换。

在上述实施例的基础上，本实施例获取淡水回路内的纳米颗粒浓度与集中冷却系统的冷却负荷之间的对应关系具体包括：在淡水泵的运转速度保持一定时，根据淡水回路内的温度变化信息，获取淡水回路内不同纳米颗粒浓度时分别对应的冷却负荷；具体的，淡水回路内设有温度传感器，用于监测淡水回路在热源用户的出口端和进口端的温度，或监测淡水回路在集中冷却器的进口端和出口端的温度，在淡水泵的运转速度保持一定时，通过热源用户的进口端和出口端之间的温度差或者集中冷却器的出口端和进口端之间的温度差，热源用户的热负荷或集中冷却器的冷负荷可根据温度差与热容和淡水的流量之间的乘积换算得到，获得淡水回路内不同纳米颗粒浓度分别对应的冷却负荷；进而可以获取在淡水泵的该运转速度下，淡水回路内纳米颗粒浓度与集中冷却系统的冷却负荷之间的关系。

在淡水泵的运转速度保持一定时，热源用户的热负荷与集中冷却系统的冷负荷是一一对应的，通过改变淡水回路内纳米颗粒的浓度，并实时监测淡水回路内纳米颗粒的浓度以及热源用户出口端和进口端之间的温度差通过计算获得热源用户的热负荷，或实时监测集中冷却器的出口端和进口端之间的温度变化通过计算获得集中冷却系统的冷却负荷，进而得到在淡水泵的该运转速度下，淡水回路内纳米颗粒浓度与集中冷却系统的冷却负荷之间的对应关系。

进一步地，本实施例获取淡水回路内的纳米颗粒浓度与集中冷却系统的冷却负荷之间的对应关系还包括：设定淡水泵的多个预设运转速度；获取在淡水泵的多个预设运转速度下，淡水回路内纳米颗粒浓度与集中冷却系统的冷却负荷之间分别的对应关系。

根据淡水泵的实际运转速度调节淡水回路内的纳米颗粒浓度具体包括：根据淡水泵在实际运转速度下，纳米颗粒浓度与集中冷却系统的冷却负荷的对应关系，调节淡水回路内的纳米颗粒浓度。

即淡水泵的实际运转速度是等于或趋近于最优运转速度的，可预先通过试验获取在淡水泵最优运转速度附近设定范围内的多个预设运转速度下，淡水回路内纳米颗粒浓度与集中冷却系统的冷却负荷之间分别的对应关系。即多个预设运转速度处于最优运转速度附近设定范围内，且其中可包括最优运转速度，使得淡水泵的实际运转速度包含在多个预设运转速度内，进而，在结合船舶的运行状态设定淡水泵的实际运转速度后，可直接找出实际运转速度下淡水回路内纳米颗粒浓度与集中冷却系统的冷却负荷之间的对应关系，便于后续运行控制。

在一个实施例中，在集中冷却系统中的海水泵运转速度保持不变的情况下，设定淡水泵的多个预设运转速度，其中多个预设运转速度是根据淡水泵的最优运转速度设定的，即根据淡水泵的运转速度和振动加速度级之间的关系，确定淡水泵的最优运转速度，结合船舶的运行状态，选择淡水泵最优运转速度附近的多个预设运转速度，多个预设运转速度中包括淡水泵的最优运转速度，即R₁、R₂、R₃、……R_n。

调整淡水泵的运转速度至R₁，打开储液箱，逐渐向淡水回路内注入纳米颗粒流体，通过浓度检测装置监测淡水回路内淡水的电导率获得淡水回路内纳米颗粒的浓度，通过温度传感器监测热源用户的出口端和进口端之间的温度变化或集中冷却器的进口端和出口端之间的温度变化，通过计算获得淡水回路内不同纳米颗粒浓度下集中冷却系统的冷却负荷，即调节淡水回路内纳米颗粒的浓度分别至C₁、C₂、C₃……C_n，记录对应热源用户的出口端和进口端的温度或者集中冷却器的进口端和出口端的温度，换算并记录不同纳米颗粒浓度对应集中冷却系统的冷却负荷Q₁、Q₂、Q₃、……Q_n；调节淡水泵的运转速度分别至R₂、R₃、……R_n，计算淡水泵在不同运转速下，淡水回路内的纳米颗粒的浓度与集中冷却系统中的冷却负荷之间的关系，如图3所示。

在一个优选实施例中，根据淡水泵的运转性能，确定淡水泵的最优运转速度R₀，在船舶的实际运行过程中，保持淡水泵以最佳运转速度运行，根据用户的运行状态确定集中冷却系统的冷却负荷，结合淡水回路内的纳米颗粒浓度与集中冷却系统的冷却负荷之间的关系确定淡水回路内纳米颗粒的目标浓度C_r；通过打开储液箱向淡水回路内注入纳米颗粒流体或者通过分离装置分离回收淡水回路内的纳米颗粒，通过浓度检测装置实时监测淡水回路内的电导率获得淡水回路内纳米颗粒的浓度直至淡水回路内纳米颗粒的浓度至C_r，进而满足热源用户需求，提高淡水泵以及整个集中冷却系统的能效、安静性以及可靠性。

本实施例提供的集中冷却系统的运行方法，通过向集中冷却系统淡水回路定量注入纳米颗粒流体或通过分离装置分离回收纳米颗粒的方法定量调控淡水回路的传热系数，实现在不改变淡水泵运转速度的情况下满足用户不同热负荷的导出需求，使淡水泵总能运行在最佳工作点，以提高系统的效率，解决淡水泵由于偏离最佳工作点带来的振动噪声增大和易引发故障等问题。

本实施例通过预先标定测试得到淡水泵在不同转速下的振动加速度级曲线和冷却负荷-纳米颗粒流体浓度曲线。在不同运行工况下，保持淡水泵以最佳转速运行，通过调节淡水回路纳米颗粒流体浓度调整传热系数，满足不同工况下热负荷导出需求。

下面对本发明提供的船舶集中冷却系统的运行控制装置进行描述，下文描述的船舶集中冷却系统的运行控制装置与上文描述的集中冷却系统的运行方法可相互对应参照。

本实施例还提供一种船舶集中冷却系统的运行控制装置，该运行控制装置用于执行上述船舶集中冷却系统的运行方法，该运行控制装置包括设定模块，设定淡水泵的实际运转速度；获取模块，获取热源用户热负荷的变化；调节模块，根据淡水泵的实际运转速度以及热源用户热负荷的变化调节淡水回路内的纳米颗粒浓度，以满足热源用户热负荷需求。

在一个实施例中，设定淡水泵的实际运转速度，使淡水泵保持实际运转速度运转，实时获取热源用户热负荷的变化，在热源用户的热负荷增大或者减小时，通过向淡水回路内注入纳米颗粒流体或通过分离装置分离回收纳米颗粒，增大或减小淡水回路内纳米颗粒的浓度，改变淡水回路内的淡水电导率和传热系数，进而改变集中冷却系统的冷却负荷满足热源用户热负荷需求。

进一步地，本实施例提供的船舶集中冷却系统的运行控制装置，还包括浓度检测装置和温度监测组件，浓度检测装置用于检测淡水回路内纳米颗粒的浓度，即在储液箱内的纳米颗粒流体注入到淡水回路内或者分离装置分离淡水回路内的纳米颗粒回收至储液箱内时，浓度检测装置实时监测淡水回路内的电导率变化进而获得淡水回路内纳米颗粒的浓度；温度监测组件用于监测淡水回路内的温度，即温度监测组件包括温度传感器，集中冷却系统中设有两个温度传感器，两个温度传感器分别设于热源用户的出口端和进口端用于监测两端的温度，并获取两者之间的温度差；或者分别设于集中冷却器的进口端和出口端，分别用于监测两端的温度，并获取两者之间的温度差，结合热容和淡水泵的流量计算获得热源用户的热负荷或者集中冷却系统的冷负荷。

图4示例了一种电子设备的实体结构示意图，如图4所示，该电子设备可以包括：处理器(processor)410、通信接口(Communications Interface)420、存储器(memory)430和通信总线440，其中，处理器410，通信接口420，存储器430通过通信总线440完成相互间的通信。处理器410可以调用存储器430中的逻辑指令，以执行船舶集中冷却系统的运行方法，该方法包括：设定淡水泵的实际运转速度；获取热源用户热负荷的变化；根据淡水泵的实际运转速度以及热源用户热负荷的变化调节淡水回路内的纳米颗粒浓度，以满足热源用户热负荷需求。

此外，上述的存储器430中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

另一方面，本发明还提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括存储在非暂态计算机可读存储介质上的计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，当所述程序指令被计算机执行时，计算机能够执行上述各方法所提供的船舶集中冷却系统的运行方法，该方法包括：设定淡水泵的实际运转速度；获取热源用户热负荷的变化；根据淡水泵的实际运转速度以及热源用户热负荷的变化调节淡水回路内的纳米颗粒浓度，以满足热源用户热负荷需求。

又一方面，本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以执行上述各提供的船舶集中冷却系统的运行方法，该方法包括：设定淡水泵的实际运转速度；获取热源用户热负荷的变化；根据淡水泵的实际运转速度以及热源用户热负荷的变化调节淡水回路内的纳米颗粒浓度，以满足热源用户热负荷需求。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。