摘 要：以1100TEU集裝箱船的缸套水冷卻系統(tǒng)為研究對象，運用傳熱學(xué)的相關(guān)理論，對船舶主機缸套冷卻水系統(tǒng)的傳熱機理進行了分析，推導(dǎo)了系統(tǒng)主要部件的動態(tài)熱力數(shù)學(xué)模型，并據(jù)此在simulink中建立了缸套水冷卻系統(tǒng)的仿真模型；隨后仿真分析了系統(tǒng)控制通道和擾動通道的階躍響應(yīng)曲線，得出了它們各自的近似傳遞函數(shù)。

關(guān)鍵詞：缸套水冷卻系統(tǒng)；建模與仿真；傳遞函數(shù)；simulink

中圖分類號：U661.43 文獻標(biāo)志碼：A

1 引言

當(dāng)主機缸套冷卻水的出機溫度過高時，將會導(dǎo)致缸壁磨損加劇，零部件強度降低及功率降低等不良影響；出機溫度過低時，又會出現(xiàn)機械損失和熱損失的增加，熱應(yīng)力增大，缸壁出現(xiàn)凝水造成缸壁腐蝕等問題[1]。因此在船舶主機運行過程當(dāng)中，為保證同時受到高溫燃?xì)夂湍Σ磷饔玫闹鳈C部件能夠持續(xù)穩(wěn)定可靠的工作，就需要對缸套冷卻水的出機溫度進行有效的控制。而在對不同的控制方式進行分析研究前，首先需要分析缸套水冷卻系統(tǒng)工作時的熱力動態(tài)過程，建立合理的數(shù)學(xué)模型，并對其進行仿真分析。

2 主機缸套水冷卻系統(tǒng)組成

本文以1100TEU集裝箱船的缸套水冷卻系統(tǒng)為研究對象。由圖1可見，缸套水從主機中出來經(jīng)除氣后，首先進入造水機利用余熱進行海水制淡，造水機設(shè)置有旁通閥支路和節(jié)流孔板支路，用于調(diào)節(jié)造水機啟停時缸套水回路的熱力沖擊和壓降；然后通過溫控三通閥分流，一路進入缸套水冷卻器進行換熱冷卻后同另一路合流，最后通過離心泵泵送至主機對主機進行循環(huán)冷卻。

3 主機缸套冷卻的熱力數(shù)學(xué)模型

為簡化缸套冷卻水在主機內(nèi)部的換熱過程，在分析缸套冷卻的熱力模型時，將主機內(nèi)的所有換熱過程視作一個整體，換熱量即為冷卻水進出主機帶走的總熱量，同時忽略通過機體散發(fā)到環(huán)境中的熱量，簡化后的熱量傳遞關(guān)系見圖2。

7 結(jié)語

本文利用傳熱學(xué)相關(guān)理論，對船舶主機的缸套冷卻水系統(tǒng)各主要部件進行了熱力分析后建立了其各自的數(shù)學(xué)模型，在simulink中建立整個系統(tǒng)的仿真模型后將1100TEU集裝箱船主機缸套冷卻水的參數(shù)代入并進行了仿真計算，分析了系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)曲線，得出了系統(tǒng)的控制通道和擾動通道的近似傳遞函數(shù)，為今后關(guān)于缸套水溫度自動控制系統(tǒng)的研究與設(shè)計奠定了基礎(chǔ)。