一种船舶海水冷却系统能效在线监测评估装置及方法

1.本发明涉及船舶海水冷却系统节能技术领域，尤其涉及一种船舶海水冷却系统能效在线监测评估装置及方法。


背景技术：

2.船舶海水冷却系统是船舶中央冷却系统的一个子系统，该系统用海水对中央冷却系统中的低温淡水进行冷却，实现低温淡水的循环冷却。
3.当前大多数船舶海水冷却系统主要由换热器、变频海水泵以及海水管道等组成。在船舶海水冷却系统的运行过程中，由于系统内部的海水，换热器、海水泵以及海水管道会出现结垢和腐蚀等现象，导致换热器效率下降，变频海水泵耗电增加，情况恶劣时，还会影响海水冷却系统的冷却效果，进而影响到主机的可靠性和船舶的安全性和经济性。
4.因此，亟需设计一种应用于船舶海水冷却系统的能效在线监测评估装置，以保证船舶海水冷却系统处于正常能效水平之上。


技术实现要素：

5.有鉴于此，有必要提供一种船舶海水冷却系统能效在线监测评估装置及方法，用以解决因船舶海水冷却系统能效值过低导致主机可靠性以及船舶安全性和经济性降低的技术问题。
6.为了解决上述问题，本发明提供一种船舶海水冷却系统能效在线监测评估装置，包括信息采集模块和评估模块；
7.所述信息采集模块用于对船舶海水冷却系统的当前能效数据进行采集，并将采集到的所述当前能效数据上传至所述评估模块；
8.所述评估模块用于根据所述当前能效数据对所述船舶海水冷却系统的换热器能效、海水泵能效以及整体能效进行评估，获得评估结果；
9.其中，所述船舶海水冷却系统包括换热器和海水泵，所述当前能效数据包括所述换热器的当前海水入口温度值、所述换热器的当前淡水入口温度值、所述换热器的当前淡水出口温度值、所述换热器的当前海水入口流量值、所述换热器的当前淡水入口流量值、所述海水泵的当前海水出口压力值以及所述海水泵的当前用电量，所述换热器能效是指所述换热器将淡水热量传递至海水的效率，所述海水泵能效是指所述海水泵抽取的海水总量与所述海水泵的总耗电量之比，所述整体能效是指所述船舶海水冷却系统的总换热量与所述船舶海水冷却系统的总耗电量之比。
10.可选的，所述信息采集模块包括温度采集单元、流量采集单元、压力采集单元以及电能采集单元；
11.所述温度采集单元用于对所述当前海水入口温度值、所述当前淡水入口温度值以及所述当前淡水出口温度值进行采集；
12.所述流量采集单元用于对所述当前海水入口流量值和所述当前淡水入口流量值
进行采集；
13.所述压力采集单元用于对所述当前海水出口压力值进行采集；
14.所述电能采集单元用于对所述当前用电量进行采集。
15.可选的，其特征在于，所述评估模块包括能效指数评估单元、换热器评估单元以及海水泵评估单元；
16.所述能效指数评估单元用于对所述当前能效数据进行计算得到当前能效指数，并将所述当前能效指数与对应历史能效指数进行对比，获得整体能效评估结果；
17.所述换热器评估单元用于根据预设换热器模型对所述当前换热器能效数据进行计算，得到淡水出口基准温度值，将所述当前淡水出口温度值与所述淡水出口基准温度值进行比较，获得换热器能效评估结果；
18.所述海水泵评估单元用于根据预设海水泵模型对所述当前海水泵能效数据进行计算，得到基准用电量，将所述当前用电量与所述基准用电量进行比较，获得海水泵能效评估结果；
19.其中，所述当前换热器能效数据包括所述当前淡水入口温度值、所述当前淡水出口温度值、所述当前海水入口温度值、所述当前海水入口流量值以及所述当前淡水入口流量值，所述当前海水泵能效数据包括所述当前海水入口流量值、所述当前海水出口压力值和所述当前用电量，所述换热器能效是指所述换热器将淡水热量传递至海水的效率，所述海水泵能效是指所述海水泵抽取的海水总量与所述海水泵的总耗电量之比，所述整体能效是指所述船舶海水冷却系统的总换热量与所述船舶海水冷却系统的总耗电量之比。
20.本发明还提供一种船舶海水冷却系统能效在线监测评估方法，应用于上述任意一种可能的实现方式中的船舶海水冷却系统能效在线监测评估装置，所述船舶海水冷却系统能效在线监测评估方法包括以下步骤：
21.基于信息采集模块获取船舶海水冷却系统的当前能效数据；
22.根据所述当前能效数据，采用评估模块对所述船舶海水冷却系统的换热器能效、海水泵能效以及整体能效进行评估，获得评估结果；
23.其中，所述船舶海水冷却系统包括换热器和海水泵，所述当前能效数据包括所述换热器的当前海水入口温度值、所述换热器的当前淡水入口温度值、所述换热器的当前淡水出口温度值、所述换热器的当前海水入口流量值、所述换热器的当前淡水入口流量值、所述海水泵的当前海水出口压力值以及所述海水泵的当前用电量。
24.可选的，所述基于信息采集模块获取船舶海水冷却系统的当前能效数据的步骤包括：
25.基于温度采集单元获取所述当前海水入口温度值、所述当前淡水入口温度值以及所述当前淡水出口温度值；
26.基于流量采集单元获取所述当前海水入口流量值和所述当前淡水入口流量值；
27.基于压力采集单元获取所述当前海水出口压力值；
28.基于电能采集单元获取所述当前用电量。
29.可选的，其特征在于，所述根据所述当前能效数据，采用评估模块对所述船舶海水冷却系统的换热器能效、海水泵能效以及整体能效进行评估的步骤包括：
30.根据所述当前能效数据进行计算，获得当前能效指数；
31.将所述当前能效指数与对应历史能效指数进行对比，获得整体能效评估结果；
32.采用预设换热器模型对所述当前换热器能效数据进行计算，得到淡水出口基准温度值，将所述当前淡水出口温度值与所述淡水出口基准温度值进行比较，获得换热器能效评估结果；
33.采用预设海水泵模型对所述当前海水泵能效数据进行计算，得到基准用电量，将所述当前用电量与所述基准用电量进行比较，获得海水泵能效评估结果；
34.其中，所述当前换热器能效数据包括所述当前淡水入口温度值、所述当前淡水出口温度值、所述当前海水入口温度值、所述当前海水入口流量值以及所述当前淡水入口流量值，所述当前海水泵能效数据包括所述当前海水入口流量值、所述当前海水出口压力值和所述当前用电量。
35.可选的，所述根据所述当前能效数据进行计算，获得当前能效指数的步骤包括：
36.获取能效指数公式；
37.采用所述能效指数公式对所述当前能效数据进行计算，获得当前能效指数；
38.其中，所述能效指数公式包括：
[0039][0040]
式中，ηs为能效指数；c为淡水比热容；g
out
为流经换热器的淡水质量流量；f
out
流经换热器的淡水出口温度；f
in
流经换热器的淡水出口温度。
[0041]
可选的，所述将所述当前能效指数与对应历史能效指数进行对比，获得整体能效评估结果的步骤包括：
[0042]
根据所述当前海水入口温度值和所述当前用电量从系统数据库中筛选出与当前系统工况对应的历史系统工况数据；
[0043]
采用所述能效指数公式对所述历史系统工况数据进行计算，获得历史能效指数；
[0044]
对所述当前能效指数和所述历史能效指数进行计算，获得指数偏差值；
[0045]
在所述指数偏差值大于预设指数偏差阈值时，获得的所述整体能效评估结果为系统能效下降；
[0046]
在所述指数偏差值小于预设指数偏差阈值时，获得的所述整体能效评估结果为系统能效正常。
[0047]
可选的，所述采用预设换热器模型对所述当前换热器能效数据进行计算，得到淡水出口基准温度值，将所述当前淡水出口温度值与所述淡水出口基准温度值进行比较的步骤包括：
[0048]
将所述当前淡水入口温度值、所述当前海水入口温度值、所述当前海水入口流量值以及所述当前淡水入口流量值输入所述预设换热器模型，基于所述预设换热器模型进行计算，获得所述淡水出口基准温度值；
[0049]
对所述当前淡水出口温度值和所述淡水出口基准温度值进行差值计算，获得温度偏差值；
[0050]
在所述温度偏差值大于预设温度偏差阈值时，获得的所述换热器能效评估结果为换热器能效下降；
[0051]
在所述温度偏差值小于预设温度偏差阈值时，获得的所述换热器能效评估结果为
换热器能效正常。
[0052]
可选的，所述将当前海水泵能效数据与对应历史海水泵能效数据进行对比，获得海水泵能效评估结果的步骤包括：
[0053]
将所述当前海水入口流量值和所述当前海水出口压力值输入至所述预设海水泵模型，基于所述预设海水泵模型进行计算获得所述基准用电量；
[0054]
对所述当前用电量和所述基准用电量进行差值计算，获得用电偏差值；
[0055]
在所述用电偏差值大于预设用电偏差阈值时，获得的所述海水泵能效评估结果为海水泵能效下降；
[0056]
在所述用电偏差值小于预设用电偏差阈值时，获得的所述海水泵能效评估结果为海水泵能效正常。
[0057]
采用上述实施例的有益效果是：本发明提供的船舶海水冷却系统能效在线监测评估装置，通过设置信息采集模块对船舶海水冷却系统的当前能效数据进行实时采集，使用户可以直观的监测换热器和海水泵的当前运行状况，还通过评估模块对该当前能效数据进行计算，获得换热器能效评估结果、海水泵能效评估结果以及船舶海水冷却系统的整体能效评估结果，使得用户可以根据能效评估结果对船舶海水冷却系统进行维修或维护，解决了因船舶海水冷却系统能效值过低导致主机可靠性以及船舶安全性和经济性降低的技术问题。
附图说明
[0058]
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0059]
图1为本发明提供的船舶海水冷却系统能效在线监测评估装置一实施例的结构示意图；
[0060]
图2为本发明提供的船舶海水冷却系统能效在线监测评估方法一实施例的流程示意图；
[0061]
图3为本发明图2中步骤s210的一实施例的流程示意图；
[0062]
图4为本发明图2中步骤s220的一实施例的流程示意图；
[0063]
图5为本发明图4中步骤s420的一实施例的流程示意图；
[0064]
图6为本发明图4中步骤s430的一实施例的流程示意图；
[0065]
图7为本发明图4中步骤s440的一实施例的流程示意图。
具体实施方式
[0066]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅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，本领域技术人员在没有做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。
[0067]
应当理解，示意性的附图并未按实物比例绘制。本发明中使用的流程图示出了根
据本发明的一些实施例实现的操作。应当理解，流程图的操作可以不按顺序实现，没有逻辑的上下文关系的步骤可以反转顺序或者同时实施。此外，本领域技术人员在本发明内容的指引下，可以向流程图添加一个或多个其他操作，也可以从流程图中移除一个或多个操作。
[0068]
在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本发明的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
[0069]
本发明实施例提供了一种船舶海水冷却系统能效在线监测评估装置及方法，一下分别进行说明。
[0070]
图1为本发明提供的船舶海水冷却系统能效在线监测评估装置一实施例的结构示意图，如图1所示，船舶海水冷却系统能效在线监测评估装置10包括信息采集模块110和评估模块120；
[0071]
信息采集模块110用于对船舶海水冷却系统的当前能效数据进行采集，并将采集到的当前能效数据上传至评估模块120；
[0072]
评估模块120用于根据当前能效数据对船舶海水冷却系统的换热器能效、海水泵能效以及整体能效进行评估，获得评估结果。
[0073]
需要说明的是，本发明实施例中的船舶海水冷却系统包括但不限于换热器和海水泵，当前能效数据包括但不限于换热器的当前海水入口温度值、换热器的当前淡水入口温度值、换热器的当前淡水出口温度值、换热器的当前海水入口流量值、换热器的当前淡水入口流量值、海水泵的当前海水出口压力值以及海水泵的当前用电量。
[0074]
与现有技术相比，本实施例提供的船舶海水冷却系统能效在线监测评估装置10，通过设置信息采集模块110对船舶海水冷却系统的当前能效数据进行采集，再通过评估模块120对该当前能效数据进行计算，获得换热器能效评估结果、海水泵能效评估结果以及船舶海水冷却系统的整体能效评估结果，从而使用户可以根据能效评估结果对船舶海水冷却系统进行维修或维护，解决了因船舶海水冷却系统能效值过低导致主机可靠性以及船舶安全性和经济性降低的技术问题。
[0075]
在本发明的一些实施例中，信息采集模块110包括温度采集单元111、流量采集单元112、压力采集单元113以及电能采集单元114；
[0076]
温度采集单元111用于对当前海水入口温度值、当前淡水入口温度值以及当前淡水出口温度值进行采集；
[0077]
流量采集单元112用于对当前海水入口流量值和当前淡水入口流量值进行采集；
[0078]
压力采集单元113用于对当前海水出口压力值进行采集；
[0079]
电能采集单元114用于对当前用电量进行采集。
[0080]
其中，温度采集单元112包括但不限于多个温度传感器，将该多个温度传感器分别设置在换热器的海水入口处、淡水入口处以及淡水出口处，即可采集到当前海水入口温度值、当前淡水入口温度值以及淡水出口温度值；流量采集单元112包括但不限于多个流量计，将该多个流量计分别设置在换热器的海水入口处和换热器的淡水入口处，即可采集到当前海水入口流量值和当前淡水入口流量值；压力采集单元113包括压力传感器，该压力传感器设置在海水泵的海水出口总管道处，采集当前海水出口压力值；电能采集单元114包括
但不限于电能表，该电能表布置在海水泵的电源输入端，用来采集海水泵的当前用电量。
[0081]
需要说明的是，在本发明实施例中换热器能效是指船舶海水冷却系统中换热器将淡水热量传递至海水的效率，海水泵能效是指海水泵抽取的海水总量与其自身总耗电量之比，整体能效是指船舶海水冷却系统的总换热量与其总耗电量之比，用户可通过换热器能效、海水泵能效以及整体能效对船舶海水冷却系统的换热器工作状态、海水泵工作状态以及整个体系的工作状态进行准确的监测与评估。
[0082]
应当理解的是，上述传感器以及电能表在每一处可以设置多个，在主传感器出现故障时，可以即使启用备用传感器以免船舶海水冷却系统能效在线监测评估装置10失效，同时可以将多个传感器上传的数据进行对比，以免出现数据错误的情况。
[0083]
还应当理解的是，在本发明实施例中，温度采集单元111、流量采集单元112、压力采集单元113以及电能采集单元114可以通过线束连接至评估模块120，采用线束将采集到的当前能效数据传输至评估模块120，以使评估模块120根据该能效数据进行能效评估；在本实施例中，还可以采用无线网络传递能效数据，本实施例对此不加以限制。
[0084]
在本发明一些实施例中，评估模块120包括能效指数评估单元121、换热器评估单元122以及海水泵评估单元123；
[0085]
能效指数评估单元121用于对当前能效数据进行计算得到当前能效指数，并将当前能效指数与对应历史能效指数进行对比，获得整体能效评估结果；
[0086]
换热器评估单元122用于根据预设换热器模型对当前换热器能效数据进行计算，得到淡水出口基准温度值，将当前淡水出口温度值与淡水出口基准温度值进行比较，获得换热器能效评估结果；
[0087]
海水泵评估单元123用于根据预设海水泵模型对当前海水泵能效数据进行计算，得到基准用电量，将当前用电量与基准用电量进行比较，获得海水泵能效评估结果。
[0088]
其中，在本发明一些实施例中，评估模块120可以是工控机，用于对能效数据进行计算以及分析；基于当前能效数据和对应历史能效数据，能效指数评估单元121可以根据预设的能效指数运算公式计算得到当前能效指数和历史能效指数，该对应历史能效数据是指与当前船舶海水冷却系统工况一致或具备相似工况的历史能效数据，通过该历史能效数据计算得到的历史能效指数即为该工况对应的正常能效指数，通过将当前能效数据与该历史能效指数进行对比，即可得知当前能效指数是否正常。
[0089]
可以理解的是，在本发明实施例中，当前换热器能效数据包括当前淡水入口温度值、当前淡水出口温度值、当前海水入口温度值、当前海水入口流量值以及当前淡水入口流量值；换热器评估单元122可基于预设换热器模型对当前换热器能效数据进行计算，得到淡水出口基准温度值，将当前淡水出口温度值与淡水出口基准温度值进行比较，若当前淡水出口温度值与该历史淡水出口温度值偏差不大，则换热器能效正常，若偏差过大，则表示换热器能效异常。
[0090]
在具体实施中，该预设换热器模型是基于lightgbm建立的淡水出口温度预测模型，该预设换热器模型的建立过程包括：(1)数据清洗，将历史换热器数据按照换热器的淡水出口温度大小，从小到大进行排列，对于缺失的数据按照差值法补齐，将换热器淡水出口温度相同的换热器淡水入口流量值、淡水入口温度值、海水入口温度值以及海水入口流量值分别相加后取平均值，将历史换热器数据中与上述平均值差值大于10％的数据删除；(2)
对输入特征进行归一化处理，并划分训练集和测试集，公式如下：
[0091][0092]
式中，x
i,j
代表xi归一化后的结果，x
min
代表特征x的最小值，x
max
代表特征x的最大值；(3)采用训练集数据建立基于lightgbm的淡水出口温度预测模型，通过寻优算法确定超参数，分别采用随机搜索算法与贝叶斯优化算法对超参数组合寻优空间进行寻优，比较两种超参数优化方式得到的最佳超参数组合及对应模型进度，选择精度最高的超参数组合作为换热器淡水出口温度预测模型的最终参数设置方式；(4)采用测试集样本对该淡水出口温度预测模型进行检验，该模型的精度通过决定系数r2得到，其公式如下：
[0093][0094]
式中，代表第i个样本换热器淡水出口温度的预测值，yi代表第i个样本换热器淡水出口温度的实际值，y代表换热器淡水出口温度的平均值。
[0095]
还应当理解的是，在本发明实施例中，当前海水泵能效数据包括当前海水入口流量值、当前海水出口压力值和当前用电量；海水泵评估单元123可基于预设海水泵模型对当前海水泵能效数据进行计算，得到基准用电量，将当前用电量与基准用电量进行比较，即可得知当前用电量是否处于正常能效水平，当前用电量即代表海水泵的当前能效水平；该预设海水泵模型是基于lightgbm建立的海水泵用电量预测模型，可以根据输入的海水入口流量值和海水出口压力值对系统中所有海水泵的总用电量进行预测，该模型的建立方式参照上述淡水出口温度预测模型，仅采用的特征数据变为海水泵的总用电量、海水总管出口压力值以及流量值。
[0096]
需要说明的是，在本发明实施例中，船舶海水冷却系统中换热器和海水泵的数量不作限制，根据船舶冷却系统实际需求决定，而当前能效数据可以是船舶海水冷却系统中的总数据，或每一个换热器、海水泵均有其对应的能效数据；例如存在多个海水泵时，可获取海水泵总用电量作为当前用电量对海水泵总体进行分析，也可获取单个海水泵用电量，仅对该海水泵作能效分析，本实施例对此不加以限制。
[0097]
本发明实施例基于温度采集单元、流量采集单元、压力采集单元以及电能采集单元对船舶海水冷却系统的当前能效数据进行采集，并将采集得到当前能效数据上传至能效指数评估单元、换热器评估单元以及海水泵评估单元，使得能效指数评估单元、换热器评估单元以及海水泵评估单元可以根据该当前能效数据对船舶海水冷却系统的整体能效、换热器能效以及海水泵能效做出准确评估，从而使用户可以根据能效评估结果对船舶海水冷却系统进行维修或维护，解决了因船舶海水冷却系统能效值过低导致主机可靠性以及船舶安全性和经济性降低的技术问题。
[0098]
另一方面，基于船舶海水冷却系统能效在线监测评估装置，对应的，本发明实施例还提供了一种船舶海水冷却系统能效在线监测评估方法，适用于上述任一种实施例中描述的船舶海水冷却监测评估装置；如图2所示，船舶海水冷却系统能效在线监测评估方法包括以下步骤：
[0099]
s210、基于信息采集模块获取船舶海水冷却系统的当前能效数据；
[0100]
s220、根据当前能效数据，采用评估模块对船舶海水冷却系统的换热器能效、海水泵能效以及整体能效进行评估，获得评估结果。
[0101]
需要说明的是，本发明实施例中的船舶海水冷却系统包括换热器和海水泵，当前能效数据包括换热器的当前海水入口温度值、换热器的当前淡水入口温度值、换热器的当前淡水出口温度值、换热器的当前海水入口流量值、换热器的当前淡水入口流量值、海水泵的当前海水出口压力值以及海水泵的当前用电量，换热器能效是指换热器将淡水热量传递至海水的效率，海水泵能效是指海水泵抽取的海水总量与其自身总耗电量之比，整体能效是指船舶海水冷却系统的总换热量与其总耗电量之比。
[0102]
应当理解的是，本实施例的执行主体是船舶海水冷却系统能效在线监测评估装置，该装置可以由工控机和外围电子设备组成，外围电子设备可亦包括传感器，用以获取当前能效数据，工控机则通过计算机程序对当前能效数据进行计算和分析，获得评估结果，并将能效数据以及评估结果通过显示面板向用户实时展示。
[0103]
与现有技术相比，本发明实施例提供的船舶海水冷却系统能效在线监测评估方法通过实时获取能效数据，并对该能效数据进行计算和分析，获得船舶海水冷却系统的实时能效评估结果，进而根据该能效评估结果对船舶海水冷却系统进行维修或维护，保证了主机可靠性以及船舶安全性和经济性。
[0104]
在本发明一些实施例中，如图3所示，步骤s210包括：
[0105]
s310、基于温度采集单元获取当前海水入口温度值、当前淡水入口温度值以及当前淡水出口温度值；
[0106]
s320、基于流量采集单元获取当前海水入口流量值和当前淡水入口流量值；
[0107]
s330、基于压力采集单元获取当前海水出口压力值；
[0108]
s340、基于电能采集单元获取当前用电量。
[0109]
可以理解的是，在本实施例中，该温度采集单元可以是温度传感器，该流量采集单元可以是流量计、该压力采集单元可以是压力传感器，该电能采集单元可以是电能表，上述传感器器件可以有其它电子元器件替代，本实施例对此不加以限制。
[0110]
在本发明一些实施例中，如图4所示，步骤s220包括：
[0111]
s410、根据当前能效数据进行计算，获得当前能效指数；
[0112]
s420、将当前能效指数与对应历史能效指数进行对比，获得整体能效评估结果；
[0113]
s430、采用预设换热器模型对当前换热器能效数据进行计算，得到淡水出口基准温度值，将当前淡水出口温度值与淡水出口基准温度值进行比较，获得换热器能效评估结果；
[0114]
s440、采用预设海水泵模型对当前海水泵能效数据进行计算，得到基准用电量，将当前用电量与基准用电量进行比较，获得海水泵能效评估结果。
[0115]
其中，能效指数的计算包括获取能效指数公式，再将当前能效数据代入能效指数公式即可得到当前能效指数；在本实施例中，能效指数公式是以船舶海水冷却系统中的海水泵总耗电量作为系统的总输入，换热器的换热量作为系统的有用功率，则船舶海水冷却系统的能效指数ηs为：
[0116]
[0117]
公式中的ηs为能效指数；q
sout
为船舶海水冷却系统通过换热器的换热量；p
in
为海水泵的总用电量；q
sout
的计算公式如下：
[0118]qsout
＝cg
out
δt＝cg
out
(t
fout-t
fin
)；
[0119]
公式中的c是淡水比热容；g
out
是流经换热器的淡水质量流量；t
fin
是流经还钱的淡水入口温度；t
fout
是流经换热器的淡水出口温度；因此能效指数的最终计算公式为：
[0120][0121]
采用上述能效指数公式即可获得能效指数，对船舶海水冷却系统的整体能效进行准确评估。
[0122]
应当理解的是，本发明实施例中不仅采用能效指数对船舶海水冷却系统的整体能效进行评估，还对换热器和海水泵的能效进行评估，使得用户可以根据能效评估结果准确的找到整体能效异常的原因并进行对应的维修和维护。
[0123]
在本发明一些实施例中，如图5所示，步骤s420包括：
[0124]
s510、根据当前海水入口温度值和当前用电量从系统数据库中筛选出与当前系统工况对应的历史系统工况数据；
[0125]
s520、采用能效指数公式对历史系统工况数据进行计算，获得历史能效指数；
[0126]
s530、对当前能效指数和历史能效指数进行计算，获得指数偏差值；
[0127]
s540、在指数偏差值大于预设指数偏差阈值时，获得的整体能效评估结果为系统能效下降；
[0128]
s550、在指数偏差值小于预设指数偏差阈值时，获得的整体能效评估结果为系统能效正常。
[0129]
其中，对应历史系统工况数据是指具备与当前海水入口温度值以及当前用电量相似的历史系统工况数据，再采用能效指数公式计算得到工况相似的历史能效指数，将该历史能效指数作为正常系统能效参考值，对当前系统能效进行分析，获得系统能效评估结果。
[0130]
在本发明一些实施例中，如图6所示，步骤s430包括：
[0131]
s610、将当前淡水入口温度值、当前海水入口温度值、当前海水入口流量值以及当前淡水入口流量值输入预设换热器模型，基于预设换热器模型进行计算，获得淡水出口基准温度值；
[0132]
s620、对当前淡水出口温度值和淡水出口基准温度值进行差值计算，获得温度偏差值；
[0133]
s630、在温度偏差值大于预设温度偏差阈值时，获得的换热器能效评估结果为换热器能效下降；
[0134]
s640、在温度偏差值小于预设温度偏差阈值时，获得的换热器能效评估结果为换热器能效正常。
[0135]
可以理解的是，该预设换热器模型为换热器淡水出口温度预测模型，用于根据当前换热器能效数据对淡水出口温度值进行预测，该预测的温度值是换热器能效正常时的淡水出口温度值，因此该预测温度即为淡水出口基准温度值；在得知系统能效出现异常时，需要具体分析出现异常的器件，因此需要对换热器的能效进行分析；在本发明实施例中，采用当前淡水入口温度值、当前海水入口温度值、当前海水入口流量值以及当前淡水入口流量
值作为当前工况数据，依据该当前工况数据，采用预设换热器模型计算得到淡水出口基准温度值，，比较当前淡水出口温度值和淡水出口精准温度值，根据温度偏差值对换热器的能效进行评估，并将评估结果通过显示面板向用户展示。
[0136]
在本发明一些实施例中，如图7所示，步骤s440包括：
[0137]
s710、将当前海水入口流量值和当前海水出口压力值输入至预设海水泵模型，基于预设海水泵模型进行计算获得基准用电量；
[0138]
s720、对当前用电量和基准用电量进行差值计算，获得用电偏差值；
[0139]
s730、在用电偏差值大于预设用电偏差阈值时，获得的海水泵能效评估结果为海水泵能效下降；
[0140]
s740、在用电偏差值小于预设用电偏差阈值时，获得的海水泵能效评估结果为海水泵能效正常。
[0141]
需要说明的是，该预设海水泵模型是为海水泵用电量预测模型，该模型可以根据海水入口流量值和海水出口压力值预测出能效正常时海水泵的用电量(即基准用电量)，基于该模型和当前海水泵能效数据即可得到当前海水泵的基准用电量，将该基准用电量与当前实际用电量进行比较，进而获得用电偏差值，根据该用电偏差值即可对海水泵的能效进行评估，并将评估结果通过显示面板向用户展示。
[0142]
需要说明的是：上述实施例中的方法中的步骤可根据船舶海水冷却系统监测能效评估装置中的各个模块或单元进行增加或扩展，具体详见船舶海水冷却系统能效在线监测评估装置实施例中的描述，在此不做赘述。
[0143]
以上对本发明所提供的船舶海水冷却系统能效在线监测评估装置及方法进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

技术特征：
1.一种船舶海水冷却系统能效在线监测评估装置，其特征在于，包括信息采集模块和评估模块；所述信息采集模块用于对船舶海水冷却系统的当前能效数据进行采集，并将采集到的所述当前能效数据上传至所述评估模块；所述评估模块用于根据所述当前能效数据对所述船舶海水冷却系统的换热器能效、海水泵能效以及整体能效进行评估，获得评估结果；其中，所述船舶海水冷却系统包括换热器和海水泵，所述当前能效数据包括所述换热器的当前海水入口温度值、所述换热器的当前淡水入口温度值、所述换热器的当前淡水出口温度值、所述换热器的当前海水入口流量值、所述换热器的当前淡水入口流量值、所述海水泵的当前海水出口压力值以及所述海水泵的当前用电量，所述换热器能效是指所述换热器将淡水热量传递至海水的效率，所述海水泵能效是指所述海水泵抽取的海水总量与所述海水泵的总耗电量之比，所述整体能效是指所述船舶海水冷却系统的总换热量与所述船舶海水冷却系统的总耗电量之比。2.根据权利要求1所述的船舶海水冷却系统能效在线监测评估装置，其特征在于，所述信息采集模块包括温度采集单元、流量采集单元、压力采集单元以及电能采集单元；所述温度采集单元用于对所述当前海水入口温度值、所述当前淡水入口温度值以及所述当前淡水出口温度值进行采集；所述流量采集单元用于对所述当前海水入口流量值和所述当前淡水入口流量值进行采集；所述压力采集单元用于对所述当前海水出口压力值进行采集；所述电能采集单元用于对所述当前用电量进行采集。3.根据权利要求2所述的船舶海水冷却系统能效在线监测评估装置，其特征在于，所述评估模块包括能效指数评估单元、换热器评估单元以及海水泵评估单元；所述能效指数评估单元用于对所述当前能效数据进行计算得到当前能效指数，并将所述当前能效指数与对应历史能效指数进行对比，获得整体能效评估结果；所述换热器评估单元用于根据预设换热器模型对所述当前换热器能效数据进行计算，得到淡水出口基准温度值，将所述当前淡水出口温度值与所述淡水出口基准温度值进行比较，获得换热器能效评估结果；所述海水泵评估单元用于根据预设海水泵模型对所述当前海水泵能效数据进行计算，得到基准用电量，将所述当前用电量与所述基准用电量进行比较，获得海水泵能效评估结果；其中，所述当前换热器能效数据包括所述当前淡水入口温度值、所述当前淡水出口温度值、所述当前海水入口温度值、所述当前海水入口流量值以及所述当前淡水入口流量值，所述当前海水泵能效数据包括所述当前海水入口流量值、所述当前海水出口压力值和所述当前用电量。4.一种船舶海水冷却系统能效在线监测评估方法，应用于如权利要求1-3任一项所述的船舶海水冷却系统能效在线监测评估装置，其特征在于，所述船舶海水冷却系统能效在线监测评估方法包括以下步骤：基于信息采集模块获取船舶海水冷却系统的当前能效数据；
根据所述当前能效数据，采用评估模块对所述船舶海水冷却系统的换热器能效、海水泵能效以及整体能效进行评估，获得评估结果；其中，所述船舶海水冷却系统包括换热器和海水泵，所述当前能效数据包括所述换热器的当前海水入口温度值、所述换热器的当前淡水入口温度值、所述换热器的当前淡水出口温度值、所述换热器的当前海水入口流量值、所述换热器的当前淡水入口流量值、所述海水泵的当前海水出口压力值以及所述海水泵的当前用电量，所述换热器能效是指所述换热器将淡水热量传递至海水的效率，所述海水泵能效是指所述海水泵抽取的海水总量与所述海水泵的总耗电量之比，所述整体能效是指所述船舶海水冷却系统的总换热量与所述船舶海水冷却系统的总耗电量之比。5.根据权利要求4所述的船舶海水冷却系统能效在线监测评估方法，其特征在于，所述基于信息采集模块获取船舶海水冷却系统的当前能效数据的步骤包括：基于温度采集单元获取所述当前海水入口温度值、所述当前淡水入口温度值以及所述当前淡水出口温度值；基于流量采集单元获取所述当前海水入口流量值和所述当前淡水入口流量值；基于压力采集单元获取所述当前海水出口压力值；基于电能采集单元获取所述当前用电量。6.根据权利要求5所述的船舶海水冷却系统能效在线监测评估方法，其特征在于，所述根据所述当前能效数据，采用评估模块对所述船舶海水冷却系统的换热器能效、海水泵能效以及整体能效进行评估的步骤包括：根据所述当前能效数据进行计算，获得当前能效指数；将所述当前能效指数与对应历史能效指数进行对比，获得整体能效评估结果；采用预设换热器模型对所述当前换热器能效数据进行计算，得到淡水出口基准温度值，将所述当前淡水出口温度值与所述淡水出口基准温度值进行比较，获得换热器能效评估结果；采用预设海水泵模型对所述当前海水泵能效数据进行计算，得到基准用电量，将所述当前用电量与所述基准用电量进行比较，获得海水泵能效评估结果；其中，所述当前换热器能效数据包括所述当前淡水入口温度值、所述当前淡水出口温度值、所述当前海水入口温度值、所述当前海水入口流量值以及所述当前淡水入口流量值，所述当前海水泵能效数据包括所述当前海水入口流量值、所述当前海水出口压力值和所述当前用电量。7.根据权利要求6所述的船舶海水冷却系统能效在线监测评估方法，其特征在于，所述根据所述当前能效数据进行计算，获得当前能效指数的步骤包括：获取能效指数公式；采用所述能效指数公式对所述当前能效数据进行计算，获得当前能效指数；其中，所述能效指数公式包括：式中，η
s
为能效指数；c为淡水比热容；g
out
为流经换热器的淡水质量流量；f
out
流经换热器的淡水出口温度；f
in
流经换热器的淡水出口温度。
8.根据权利要求6所述的船舶海水冷却系统能效在线监测评估方法，其特征在于，所述将所述当前能效指数与对应历史能效指数进行对比，获得整体能效评估结果的步骤包括：根据所述当前海水入口温度值和所述当前用电量从系统数据库中筛选出与当前系统工况对应的历史系统工况数据；采用所述能效指数公式对所述历史系统工况数据进行计算，获得历史能效指数；对所述当前能效指数和所述历史能效指数进行计算，获得指数偏差值；在所述指数偏差值大于预设指数偏差阈值时，获得的所述整体能效评估结果为系统能效下降；在所述指数偏差值小于预设指数偏差阈值时，获得的所述整体能效评估结果为系统能效正常。9.根据权利要求6所述的船舶海水冷却系统能效在线监测评估方法，其特征在于，所述采用预设换热器模型对所述当前换热器能效数据进行计算，得到淡水出口基准温度值，将所述当前淡水出口温度值与所述淡水出口基准温度值进行比较，获得换热器能效评估结果的步骤包括：将所述当前淡水入口温度值、所述当前海水入口温度值、所述当前海水入口流量值以及所述当前淡水入口流量值输入所述预设换热器模型，基于所述预设换热器模型进行计算，获得所述淡水出口基准温度值；对所述当前淡水出口温度值和所述淡水出口基准温度值进行差值计算，获得温度偏差值；在所述温度偏差值大于预设温度偏差阈值时，获得的所述换热器能效评估结果为换热器能效下降；在所述温度偏差值小于预设温度偏差阈值时，获得的所述换热器能效评估结果为换热器能效正常。10.根据权利要求6所述的船舶海水冷却系统能效在线监测评估方法，其特征在于，所述采用预设海水泵模型对所述当前海水泵能效数据进行计算，得到基准用电量，将所述当前用电量与所述基准用电量进行比较，获得海水泵能效评估结果的步骤包括：将所述当前海水入口流量值和所述当前海水出口压力值输入至所述预设海水泵模型，基于所述预设海水泵模型进行计算获得所述基准用电量；对所述当前用电量和所述基准用电量进行差值计算，获得用电偏差值；在所述用电偏差值大于预设用电偏差阈值时，获得的所述海水泵能效评估结果为海水泵能效下降；在所述用电偏差值小于预设用电偏差阈值时，获得的所述海水泵能效评估结果为海水泵能效正常。

技术总结
本发明涉及一种船舶海水冷却系统能效在线监测评估装置及方法，该装置包括信息采集模块和评估模块；信息采集模块用于对船舶海水冷却系统的当前能效数据进行采集，并将采集到的当前能效数据上传至评估模块；评估模块用于根据当前能效数据对船舶海水冷却系统的换热器能效、海水泵能效以及整体能效进行评估，获得评估结果。本发明采用船舶海水冷却系统能效在线监测评估装置对船舶海水冷却系统进行能效监测和评估，从而使用户可以根据能效评估结果对船舶海水冷却系统进行维修或维护，解决了因船舶海水冷却系统能效值过低导致主机可靠性以及船舶安全性和经济性降低的技术问题。以及船舶安全性和经济性降低的技术问题。以及船舶安全性和经济性降低的技术问题。


技术研发人员：尹奇志 郑文奇 刘杰 金鑫 陈鑫垚
受保护的技术使用者：武汉理工大学
技术研发日：2023.03.20
技术公布日：2023/6/28