本技術涉及箱式冷卻器的領域，尤其是涉及一種船舶冷卻器及其控制方法。

背景技術：

1、箱式冷卻器又稱為舷外冷卻器（box?cooler），由多束銅管組成的冷卻器直接安裝在海水箱中，節(jié)省了機艙空間和運行成本。箱式冷卻器一般應用于主機、發(fā)電機和輔助設備等系統(tǒng)的冷卻降溫目的，適用的船型包括中小型貨船、油船、拖船、駁船、漁船、渡輪、供給船、冷藏船、破冰船等。

2、現(xiàn)有技術中，常見的箱式冷卻器主要包括水箱、隔筋墊片、管板、安裝墊片、安裝法蘭和管束等部分構成。集成的u型管束脹接到管板上，再通過螺栓將管板與海水箱頂板上的安裝法蘭固定。箱式冷卻器的冷卻效果通過船舶航行時的強制循環(huán)或靜止時的自然對流實現(xiàn)：當船舶處于航行狀態(tài)時，冷卻海水通過進水格柵進入海水箱，然后沿著u型管束外部經(jīng)出水格柵流出，通過船舶航行產(chǎn)生的冷卻海水強制循環(huán)過程達到冷卻效果。當船舶處于碼頭或錨地等非航行狀態(tài)時，海水箱內的冷卻海水與船內冷卻淡水系統(tǒng)進行熱交換，舷外海水因溫度升高導致密度變小從而向上流動后排出海水箱，同時底部溫度較低的海水通過進水格柵進入海水箱，這樣就形成了向上的自然循環(huán)過程，最終達到冷卻效果。

3、然而，現(xiàn)有的船舶箱式冷卻器存在諸多問題。在管道堵塞方面，箱冷管束密集且流通直徑大，水流速率減緩，管壁附近尤甚，使得水中懸浮顆粒易沉淀形成積垢，而其結構固定，不像傳統(tǒng)板式冷卻器能拆卸清洗，長期運行或操作不當易導致內部污垢積聚，阻礙熱介質流通，影響冷卻效率和可靠性；內海渾濁水質致使海底門內表面易沉積泥垢，干擾箱內水的進出，造成溫度升高和冷卻效果下降，且污泥附著還會削弱熱交換效率。

技術實現(xiàn)思路

1、為了實現(xiàn)管束箱自動除垢的技術效果，減少管束箱內冷卻管束間堵塞的情況發(fā)生，本技術提供一種船舶冷卻器及其控制方法。

2、本技術提供的一種船舶冷卻器及其控制方法采用如下的技術方案：

3、一種船舶冷卻器及其控制方法，其主要包括管束箱，所述管束箱上固定安裝有安裝架，所述安裝架上固定安裝有管板，所述管板上安裝有若干用于輸送冷卻介質的冷卻管束，所述冷卻管束均呈u字形設置，且若干所述冷卻管束之間成型有供海水流通的過水通道，所述管板上固定安裝有閥蓋，所述閥蓋上安裝有供冷卻介質流入的第一法蘭、供冷卻介質流出的第二法蘭；

4、所述管束箱的箱體上設置有進水格柵與出水格柵，所述進水格柵設置于管束箱的底部，且所述進水格柵位于冷卻管束的正下方；所述出水格柵設置于管束箱的側壁上，且所述出水格柵位于冷卻管束的側面；

5、所述管束箱內安裝有擾流結構與除垢裝置。

6、通過采用上述技術方案，在船舶在航線上行進的過程中，冷卻介質經(jīng)由第一法蘭流入、經(jīng)由多個冷卻管束進行分流、最后經(jīng)由第二法蘭流出，在冷卻介質流經(jīng)冷卻管束的過程中，海水從進水格柵流入管束箱內、經(jīng)過冷卻管束之間的過水通道后將冷卻管束內冷卻介質中的熱量帶出，實現(xiàn)對冷卻管束進行降溫的技術效果；擾流結構可使得擾動進入管束箱內的海水，使得海水中攜帶的雜質均勻化，免于雜質漂浮在管束箱內上層而附著在冷卻管束外壁上的情況發(fā)生；與此同時，通過管束箱內除垢裝置的設置，可自動對管束箱內部進行除垢操作。

7、優(yōu)選的，所述除垢裝置包括：

8、流速監(jiān)測單元，安裝在所述管束箱內，用于監(jiān)測海水在所述管束箱內的流通速度；

9、濁度監(jiān)測單元，安裝在所述管束箱上，用于監(jiān)測流經(jīng)管束箱內部的海水的水體濁度；

10、數(shù)據(jù)處理器，與所述流速監(jiān)測單元、濁度監(jiān)測單元的信號輸入端信號連接，用于根據(jù)流通速度數(shù)據(jù)與水體濁度數(shù)據(jù)計算管束箱內的積垢系數(shù)、并在積垢系數(shù)達到除垢閾值時輸出除垢控制信號；

11、超聲波除垢模塊，固定安裝在所述管束箱內，與所述數(shù)據(jù)處理器的信號輸出端信號連接，用于接收所述除垢控制信號并運行。

12、通過采用上述技術方案，在船舶在航線上行進的過程中，流速監(jiān)測單元實時監(jiān)測流經(jīng)管束箱的流通速度并輸出流速數(shù)據(jù)，濁度監(jiān)測單元實時監(jiān)測流經(jīng)管束箱的海水的濁度并輸出濁度數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)處理器接收流速數(shù)據(jù)、濁度數(shù)據(jù)后計算管束箱內的積垢系數(shù)q，通過對積垢系數(shù)q進行比對，可在積垢系數(shù)q達到除垢閾值時輸出除垢控制信號。

13、優(yōu)選的，所述管束箱的外側壁上固定安裝有兩組l型安裝座，兩組所述l型安裝座分別設置在所述出水格柵的上下兩側，兩組所述l型安裝座上分別轉動安裝有渦輪，所述渦輪上均設置有感應凸塊；

14、所述流速監(jiān)測單元包括：

15、若干超聲波測距傳感器，固定安裝在所述管束箱的外側壁上，分別與若干所述渦輪的安裝部相對，用于監(jiān)測與前方遮擋面之間的距離并輸出感應距離信號；

16、若干比較器，分別與若干所述超聲波測距傳感器的信號輸出端信號連接，用于接收所述感應距離信號并在感應距離信號小于設定距離時輸出高電平信號；

17、單片機，與若干所述比較器的信號輸出端信號連接，用于接收所述高電平信號并計算管束箱內海水的流速。

18、通過采用上述技術方案，當管束箱浸沒在海水內，海水經(jīng)由進水格柵進入管束箱內并經(jīng)過出水格柵流出時，流出的海水驅動渦輪轉動，由于渦輪的轉速與海水的流速正相關，通過超聲波測距傳感器與比較器相互搭配使用，當渦輪轉動至感應凸塊與超聲波測距傳感器的感應端相對時，超聲波測距傳感器測得的感應距離小于設定距離，比較器輸出高電平信號，單片機基于多個高電平信號的出現(xiàn)頻率可計算海水的流速，實現(xiàn)自動檢測管束箱內海水流速的技術效果。

19、優(yōu)選的，所述濁度監(jiān)測單元包括濁度傳感器，所述濁度傳感器固定安裝在所述管束箱的箱體內部。

20、通過采用上述技術方案，通過濁度傳感器，可對流經(jīng)管束箱內的海水的濁度進行實時監(jiān)測。

21、優(yōu)選的，所述超聲波除垢模塊包括兩個超聲波除垢器，兩個所述超聲波除垢器通過連接法蘭安裝在所述管束箱的頂部，兩個所述超聲波除垢器的振動頭伸入所述管束箱內，且兩個所述超聲波除垢器的振動頭位于冷卻管束的兩側。

22、通過采用上述技術方案，當需要進行除垢時，數(shù)據(jù)處理模塊控制兩個超聲波除垢器運行，超聲波除垢器驅動振動頭高頻振動，可帶動水體高頻沖刷冷卻管束，冷卻管束的外壁上附著的積垢受到振動后脫離管壁，跟隨流動的水體一同經(jīng)由出水格柵排出。

23、優(yōu)選的，還包括第一支架與第二支架，所述第一支架、所述第二支架上開設有若干與冷卻管束的管體相適配的插孔，若干所述插孔呈線性陣列均勻排布在第一支架、第二支架上，所述第一支架、所述第二支架套設在若干所述冷卻管束上。

24、通過采用上述技術方案，由于冷卻管束的管體插設在第一支架、第二支架上的插孔內，插孔呈線性陣列均勻排布在第一支架、第二支架上，可通過第一支架與第二支架對冷卻管束的位置形成限制，保障冷卻管束之間形成的過水通道均勻，減少因冷卻管道變形、移位的情況發(fā)生。

25、優(yōu)選的，所述擾流結構包括多個擾流板，多個所述擾流板固定安裝在所述管束箱的箱體內。

26、通過采用上述技術方案，通過擾流板對流入管束箱內的海水進行擾動，使得海水中的雜質均勻分布在海水中并經(jīng)過冷卻管束間的過水通道流出，減少雜質漂浮在海水表面而導致雜質附著在箱體、冷卻管束上的情況發(fā)生。

27、本技術還根據(jù)上述船舶冷卻器提出一種船舶冷卻器的控制方法，其主要包括以下步驟：

28、步驟s1：采集流經(jīng)管束箱的海水的管束箱監(jiān)控數(shù)據(jù)，所述管束箱監(jiān)控數(shù)據(jù)包括海水的流速數(shù)據(jù)與濁度數(shù)據(jù)；

29、步驟s2：通過數(shù)據(jù)處理器基于流速數(shù)據(jù)、濁度數(shù)據(jù)計算管束箱內的積垢系數(shù)q；

30、步驟s3：設置一除垢閾值e，比對積垢系數(shù)q，在積垢系數(shù)q達到除垢閾值時控制超聲波除垢模塊運行以執(zhí)行除垢操作。

31、通過采用上述技術方案，通過采集流入管束箱內的海水的流速數(shù)據(jù)與濁度數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)處理器根據(jù)采集到的流速數(shù)據(jù)、濁度數(shù)據(jù)計算管束箱內的積垢系數(shù)q，通過對積垢系數(shù)q進行比對，當積垢系數(shù)q達到除垢閾值時，可控制超聲波除垢模塊對管束箱進行除垢操作，可實現(xiàn)自動除垢的技術效果。

32、優(yōu)選的，所述步驟s1包括以下步驟：

33、步驟s11：在管束箱內設置一流速監(jiān)測單元，以6min的時間間隔采集流速監(jiān)測單元輸出的流速數(shù)據(jù)；

34、步驟s12：在管束箱內設置一濁度監(jiān)測單元，以6min的時間間隔采集濁度監(jiān)測單元輸出的濁度數(shù)據(jù)。

35、通過采用上述技術方案，以6min的時間間隔采集濁度數(shù)據(jù)、流速數(shù)據(jù)，可便于數(shù)據(jù)處理器以6min的時間間隔計算管束箱內的積垢系數(shù)q。

36、優(yōu)選的，所述步驟s2包括以下步驟：

37、步驟s21：獲取管束箱內海水的流速數(shù)據(jù)、濁度數(shù)據(jù)，通過公式計算q；式中，a為流速數(shù)據(jù)的權重，b為濁度數(shù)據(jù)的權重，vn為海水的流速數(shù)據(jù)，zn為海水的濁度數(shù)據(jù)。

38、通過采用上述技術方案，通過公式可基于流速數(shù)據(jù)、濁度數(shù)據(jù)計算積垢系數(shù)，并通過積垢系數(shù)反饋管束箱內的積垢量，隨著時間的增加，積垢q逐漸增大，當濁度系數(shù)增大至達到除垢閾值時，數(shù)據(jù)處理器控制超聲波除垢模塊運行以執(zhí)行除垢操作。

39、綜上所述，本技術一種船舶冷卻器及其控制方法包括以下至少一種有益技術效果：

40、1.在船舶在航線上行進的過程中，冷卻介質經(jīng)由第一法蘭流入、經(jīng)由多個冷卻管束進行分流、最后經(jīng)由第二法蘭流出，在冷卻介質流經(jīng)冷卻管束的過程中，海水從進水格柵流入管束箱內、經(jīng)過冷卻管束之間的過水通道后將冷卻管束內冷卻介質中的熱量帶出，實現(xiàn)對冷卻管束進行降溫的技術效果；擾流結構可使得擾動進入管束箱內的海水，使得海水中攜帶的雜質均勻化，免于雜質漂浮在管束箱內上層而附著在冷卻管束外壁上的情況發(fā)生；與此同時，通過管束箱內除垢裝置的設置，可自動對管束箱內部進行除垢操作；

41、2.當管束箱浸沒在海水內，海水經(jīng)由進水格柵進入管束箱內并經(jīng)過出水格柵流出時，流出的海水驅動渦輪轉動，由于渦輪的轉速與海水的流速正相關，通過超聲波測距傳感器與比較器相互搭配使用，當渦輪轉動至感應凸塊與超聲波測距傳感器的感應端相對時，超聲波測距傳感器測得的感應距離小于設定距離，比較器輸出高電平信號，單片機基于多個高電平信號的出現(xiàn)頻率可計算海水的流速，實現(xiàn)自動檢測管束箱內海水流速的技術效果；

42、3.通過擾流板對流入管束箱內的海水進行擾動，使得海水中的雜質均勻分布在海水中并經(jīng)過冷卻管束間的過水通道流出，減少雜質漂浮在海水表面而導致雜質附著在箱體、冷卻管束上的情況發(fā)生；

43、4.通過采集流入管束箱內的海水的流速數(shù)據(jù)與濁度數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)處理器根據(jù)采集到的流速數(shù)據(jù)、濁度數(shù)據(jù)計算管束箱內的積垢系數(shù)q，通過對積垢系數(shù)q進行比對，當積垢系數(shù)q達到除垢閾值時，可控制超聲波除垢模塊對管束箱進行除垢操作，可實現(xiàn)自動除垢的技術效果。