在全球经济经济一体化不断发展的背景下,海上运输已经成为当今国际贸易的主要运输手段,远洋运输能源消耗是人类能源消耗最主要的组成部分之一。随着全球温室气体排放的加剧,全球气候变暖和人类生存环境的恶化,同时化石能源的逐渐枯竭,人类的未来可持续发展面临重大挑战,因此对远洋船舶的节能减排研究具有现实意义。目前中央冷却系统节能技术是通过海水冷却泵的变频调速实现换热器淡水输出温度控制,使换热供应量与需求量始终保持一致并由此达成海水冷却泵节能运行目的。但上述研究没有涉及淡水流量与热负荷设备散热量的关系,节能效果无法达到最优效果。本文依据流体力学和传热学理论,研究了主发动机和辅助机械热负荷变化与淡水流量需求的关系,分析了管系设备的水压分布规律,热负荷、淡水流量变化对换热器换热过程的影响,具体研究工作如下:1.运用流体力学方法对中央冷却系统的管系作简化与模型分析,研究了淡水变流量控制方法动态匹配热负荷设备散热需求的可行性,并分析了影响淡水流量控制的相关管系参数,提出了以淡水冷却泵的变频控制实现淡水流量控制的方法。2.运用传热学方法通过对换热器热交换过程的研究,论证了淡水流量变化对中央换热器的换热效果具有积极影响,并分析了淡水流量变化与海水流量变化间的关联性。3.依据前述研究成果结合实际船舶设计参数模拟计算不同运行工况下淡水流量供应与热负荷设备的散热量动态匹配,同时结合海水冷却泵变频控制,分析海水温度、热负荷变动对淡水冷却泵与海水冷却泵的综合能耗的影响,为后续冷却水泵实施变频控制的节能效果作出了量化评估。4.研究了海水冷却泵与淡水冷却泵自动控制节能运行的改造实施方案,包括泵的转速调节逻辑控制图,泵的转速计算与管系布置原理图等,介绍了各控制参数的设定依据及其作用,并分别介绍了所采用的主要信号采集设备、自动化控制设备和人机互动界面的功能等。5.海水冷却泵与淡水冷却泵自动控制改造方案在实船安装运行后的运行数据收集与分析,包括海水冷却泵与淡水冷却泵的能耗、海水温度、主发动机转速、发电机工作状态和主配电板显示功率,分析了节能效果。上述研究得出了淡水冷却泵可以根据设备冷却水需求量的动态变化调节泵的运行转速而获取能源节约,海水冷却泵可以根据海水温度变化与设备散热量的动态变化调节泵的转速而获取能源节约。淡水冷却泵变频控制不仅可以实现节能运行,还有助于通过中央冷却系统使海水冷却泵的能耗进一步下降。船舶试验证明采用淡水冷却泵与海水冷却泵同步变频运行比单独采用海水冷却泵变频运行可实现节约效率由35%提升至73%。(以灵便型散货船为例,以非自动控制能耗为基数。)