动态响应式船舶防海生物装置控制系统及控制方法

技术领域

本发明涉及船舶防海生物装置技术领域，尤其涉及一种动态响应式船舶防海生物装置控制系统及控制方法。

背景技术

为了解决船舶防海生物装置恒电流模式带来的电解需求量和海水使用量不匹配、系统能耗大、电极寿命短以及过度电解对海洋环境的污染这一问题，现有技术采用在海水出口端管路上安装流量计的方式来监测海水系统中的海水流量，根据监测流量计算实际所需要的电解量并调节接至防海生物装置的电解电流。该技术存在流量计在管路中安装位置受限，增加了系统布置和施工的难度，且设备购买及维护成本高等问题。

目前船舶用防海生物装置通常采用安装在海水阀箱上的铜电极和铝电极电解的方式，根据船舶海水系统的最大流量和防海生物的使用寿命对电极大小选型，使用时采用恒电流电解模式，在达到使用寿命后对电极进行换新。鉴于船舶正常状态下，海水系统的实际使用流量通常会长时间低于最大流量，所以防海生物电极恒电流电解模式存在过度电解的问题，从而造成电极使用效率较低，增加船舶能耗和成本，且过度电解的大量金属离子也会对海洋环境造成污染。

为了提高有效电解率，电解量和海水系统实际海水流量的匹配最为关键，通过海水流量监测设备监测海水管路系统中的海水流量，根据流量变化自动调节电解电流输出，控制防污剂产量。

现有技术中实现这一目的的方法为在海水管路中设置流量计监测海水系统流量。为了保证流量计的准确测量，流量计需要安装在出水管路的直管段中间，前后直管段长度不低于管径的20倍，且距离海水滤器或海水阀箱不少于1米。

现有技术主要有以下缺点：

1、流量计成本高，船舶若采用现有技术方案，需要额外购买该监测设备；

2、流量计在管路中安装调试及维护等工作复杂，比如流量计前后直管段的长度要求，以及其与海水箱或海水滤器的距离要求等，增加了系统施工和设备维护难度；

3、流量计存在测量误差，可能导致控制的电解电流与实际海水流量不匹配。

针对以上采用流量计监测海水流量的方法，需要采用一种简单可靠、便于施工、成本低廉的方法解决以上不足之处。

发明内容

针对上述现有技术中的不足，本发明提供一种动态响应式船舶防海生物装置控制系统及控制方法，该系统通过实时读取船舶海水系统中不同海水泵的运行信号，计算出实际使用流量，再根据计算出的流量调节防海生物装置电极的电解电流，从而提高电极有效电解率，降低船舶能耗以及延长装置使用寿命。

为了实现上述目的，本发明提供一种动态响应式船舶防海生物装置控制系统，包括一控制系统、若干防海生物电极、若干海水阀箱、若干海水滤器和一输送管道；所述控制系统连接所述防海生物电极；所述防海生物电极连接所述海水阀箱或所述海水滤器；所述海水阀箱通过所述输送管道连接至少一用水系统；所述控制系统包括一海水泵实时监测模块、一总海水流量计算模块、一防海生物电解防污剂浓度计算模块、一电解电流计算模块、一海生物电解电流调节模块；所述输送管道包括一海水总管和连接于所述海水总管的若干输送支路，每一所述输送支路上安装有一海水泵；所述海水阀箱通过设置于所述海水总管的所述海水滤器连接所述输送支路；所述控制系统连接所述海水泵；

所述海水泵实时监测模块用于实时监测各所述海水泵的状态并获取所述海水泵的海水泵运行信号；

所述总海水流量计算模块用于当所述海水泵启动时接收所述海水泵运行信号并叠加所述海水泵运行信号所代表的海水泵流量计算出总海水流量；

所述防海生物电解防污剂浓度计算模块，用于根据总海水流量计算出所需的防海生物电解防污剂浓度；

所述电解电流计算模块，用于根据所述所需的防海生物电解防污剂浓度计算出电极电解速度；

所述海生物电解电流调节模块，用于根据所述电极电解速度自动调节防海生物电解电流的输出，并为所述防海生物电极匹配所需电解电流。

优选地，所述输送支路还包括一截止阀和一截止止回阀；所述海水泵设置于所述截止阀和所述截止止回阀之间；所述截止止回阀邻近所述用水系统设置；所述控制系统连接所述截止阀。

优选地，包括两所述海水阀箱，所述海水阀箱采用一低位海水阀箱和一高位海水阀箱。

优选地，还包括若干阀门，所述海水滤器的两端分别设置有所述阀门；一所述输送支路上的一所述海水泵作为压载泵。

优选地，所述控制系统还包括一控制阀开关信号采集模块；所述控制阀开关信号采集模块用于采集所述截止阀的开关信号；当所述截止阀的所述开关信号表示所述截止阀处于关闭状态时，所述总海水流量计算模块将通过所述压载泵的海水流量不计入所述海水总流量；当所述截止阀的所述开关信号表示所述截止阀处于开启状态时，若所述压载泵同时开启，所述总海水流量计算模块将通过所述压载泵的海水流量计入所述海水总流量。

优选地，所述海水泵实时监测模块自所述海水泵的控制箱或一船舶监测报警系统获取所述海水泵运行信号。

优选地，所述用水系统包括消防水系统、冷却水系统或压载水系统。

优选地，所述控制系统还包括一海水泵运行停止模块；所述海水泵运行停止模块根据所述用水系统的种类控制所述海水泵的运行和停止。

本发明的一种动态响应式船舶防海生物装置控制系统的控制方法，包括步骤：

S1：实时监测各海水泵的状态并获取所述海水泵的海水泵运行信号；

S2：当所述海水泵启动时接收所述海水泵运行信号并叠加所述海水泵运行信号所代表的海水泵流量计算出总海水流量；

S3：根据总海水流量计算出所需的防海生物电解防污剂浓度；

S4：根据所述所需的防海生物电解防污剂浓度计算出电极电解速度；

S5：根据所述电极电解速度自动调节防海生物电解电流的输出，并为若干防海生物电极匹配所需电解电流。

本发明由于采用了以上技术方案，使其具有以下有益效果：

1、控制系统的海水泵实时监测模块和总海水流量计算模块相互配合通过获取不同海水泵的运行信号，计算出实时运行的海水泵的总流量，达到实时监测船舶海水系统海水流量的目的；

2、控制系统可以通过计算出的海水系统实际流量，通过防海生物电解防污剂浓度计算模块和所述电解电流计算模块的配合计算所需要的防污剂的电解浓度和电极电解速度，从而通过海生物电解电流调节模块动态调节防海生物装置电解电极的电流输出；

3、监测流量的方式通过采集海水泵的运行信号实现，成本较低。现有船舶海水系统泵的运行信号输出为常规配置，本发明最大程度利用船舶上设备的特性，不需要额外增加流量测量装置，从而降低成本；

4、通过采集到的泵运行信号计算出来的流量比较准确；

5、可以监测到实时海水系统实际流量来准确匹配电解电流，从而达到保证船舶防海生物效果的同时也节约能耗的目的，提高有效电解率，延长电极使用寿命。

附图说明

图1为本发明实施例的动态响应式船舶防海生物装置控制系统的结构示意图；

图2为本发明实施例的一种动态响应式船舶防海生物装置控制系统的控制方法的流程图。

具体实施方式

下面根据附图图1和图2，给出本发明的较佳实施例，并予以详细描述，使能更好地理解本发明的功能、特点。

请参阅图1和图2，本发明实施例的一种动态响应式船舶防海生物装置控制系统，包括一控制系统3、若干防海生物电极1、若干海水阀箱、若干海水滤器6和一输送管道；控制系统3连接防海生物电极1；防海生物电极1连接海水阀箱或海水滤器6；海水阀箱通过输送管道连接至少一用水系统；控制系统3包括一海水泵实时监测模块、一总海水流量计算模块、一防海生物电解防污剂浓度计算模块、一电解电流计算模块、一防海生物电解电流调节模块；输送管道包括一海水总管和连接于海水总管的若干输送支路，每一输送支路上安装有一海水泵2；海水阀箱通过设置于海水总管的海水滤器6连接输送支路；控制系统3连接海水泵2；

海水泵实时监测模块用于实时监测各海水泵2的状态并获取海水泵2的海水泵运行信号；

总海水流量计算模块用于当海水泵2启动时接收海水泵运行信号并叠加海水泵运行信号所代表的海水泵流量计算出总海水流量；

防海生物电解防污剂浓度计算模块，用于根据总海水流量计算出所需的防海生物电解防污剂浓度；

电解电流计算模块，用于根据所需的防海生物电解防污剂浓度计算出电极电解速度；

防海生物电解电流调节模块，用于根据电极电解速度自动调节防海生物电解电流的输出，并为防海生物电极1匹配所需电解电流。

输送支路还包括一截止阀4和一截止止回阀5；海水泵2设置于截止阀4和截止止回阀5之间；截止止回阀5邻近用水系统设置。控制系统3连接截止阀4。

包括两个海水阀箱，海水阀箱采用一低位海水阀箱7和一高位海水阀箱8。

防海生物电极1安装在船舶高、低位海水阀箱7上，通电后通过铜、铝电极的电解，在海水阀箱海水中产生一定浓度防污剂，主要为铜离子和次氯酸。防污剂随着海水阀箱内处理后的海水经海水滤器6、截止阀4由不同流量的海水泵2送至各个用水系统，从而抑制船舶海水系统中海生物附着和生长。

还包括若干阀门，海水滤器6的两端分别设置有阀门；一输送支路上的一海水泵2作为压载泵。

控制系统3还包括一控制阀开关信号采集模块；控制阀开关信号采集模块用于采集截止阀4的开关信号；当截止阀4的开关信号表示截止阀4处于关闭状态时，总海水流量计算模块将通过压载泵的海水流量不计入海水总流量；当截止阀4的开关信号表示截止阀4处于开启状态时，若压载泵同时开启，总海水流量计算模块将通过压载泵的海水流量计入海水总流量。

海水泵实时监测模块自海水泵2的控制箱或一船舶监测报警系统获取海水泵运行信号。

用水系统包括消防水系统、冷却水系统或压载水系统。

用水系统如消防水系统、冷却水系统、压载水系统等均需要使用海水泵2，由于所服务的用户海水需求量不同，各系统的海水泵2流量会不一样。另外，各海水泵2所使用的工况也不尽相同，如消防水系统中的海水泵2只会在水灭火时需要开启；冷却水系统的海水泵2是在机器运行时需要开启；而压载水系统的海水泵2是在船舶需要保持稳性时使用。所以，这些系统在较长时间内不会同时使用，即所述控制系统3中各海水泵2会按照船舶的需要在不同情况下运行或停止。

控制系统3还包括一海水泵运行停止模块；海水泵运行停止模块根据用水系统的种类控制海水泵2的运行和停止。

控制系统3会实时监测各海水泵2的状态：当海水泵2启动时通过开关信号传递至控制系统3，接收到信号后控制系统3通过不同信号所代表的不同海水泵流量进行叠加，计算出总的海水流量，即为当前状态下海水系统的实际海水流量。

鉴于船舶压载系统在排载和调驳工况对船舶海水系统不产生新的海水流量，仅在压载工况产生新的海水流量，所以除了压载泵的运行信号外还需要采集压载系统与海水总管连接的截止阀4的开关信号，当截止阀4处于关闭状态时，压载泵的运行不产生系统海水流量的叠加计算，当截止阀4处于开启状态时，压载泵若同时开启，则需计入系统海水流量。

根据实际海水流量可以对应得出防海生物电解防污剂的浓度，从而计算出电极电解速度，并匹配所需电解电流。控制系统3会自动调节防海生物电解电流的输出，从而达到精准控制电解量实时匹配船舶海水系统中的海水流量，提高有效电解率的目的。

本发明的一种动态响应式船舶防海生物装置控制系统的控制方法，包括步骤：

S1：实时监测各海水泵2的状态并获取海水泵2的海水泵运行信号；

S2：当海水泵2启动时接收海水泵运行信号并叠加海水泵运行信号所代表的海水泵流量计算出总海水流量；

S3：根据总海水流量计算出所需的防海生物电解防污剂浓度；

S4：根据所需的防海生物电解防污剂浓度计算出电极电解速度；

S5：根据电极电解速度自动调节防海生物电解电流的输出，并为若干防海生物电极1匹配所需电解电流。

以上结合附图实施例对本发明进行了详细说明，本领域中普通技术人员可根据上述说明对本发明做出种种变化例。因而，实施例中的某些细节不应构成对本发明的限定，本发明将以所附权利要求书界定的范围作为本发明的保护范围。