“育鯤”輪空調(diào)系統(tǒng)結構及針對ac4空調(diào)器管理的改進意見【畢業(yè)論文】

1、<p><b>　　本科畢業(yè)論文</b></p><p><b>　?。?0 屆）</b></p><p>　　“育鯤”輪空調(diào)系統(tǒng)結構及針對AC4空調(diào)器管理的改進意見</p><p><b>　　內(nèi)容摘要</b></p><p>　　“育鯤輪”作為我國目前最先進的遠

2、洋教學實習船之一，其空調(diào)裝置是船舶人員的生活保障系統(tǒng)，主要控制各個艙室的溫度參數(shù)和濕度參數(shù)。同時，由于本輪在航行期間承擔大量的實習、教學任務，且船舶乘員較多，因此，其空調(diào)系統(tǒng)管系布置復雜，結構部件先進，與大型客輪十分相似。此外，“育鯤”輪空調(diào)系統(tǒng)的結構和部件可以十分全面的反映現(xiàn)代船舶空調(diào)裝置的技術狀況，對于實習學生學習、研究有關船舶空調(diào)系統(tǒng)方面的專業(yè)知識提供了良好的學習條件。</p><p>　　在“育鯤”輪空調(diào)

3、系統(tǒng)中，為了便于研究，AC4空調(diào)器采用了轉(zhuǎn)輪式全熱交換器。因此，AC4空調(diào)器的結構和輪機員對其的管理辦法與其他空調(diào)器存在一定的差異。筆者將根據(jù)轉(zhuǎn)輪式全熱交換器的結構和工作原理對AC4空調(diào)器的管理方法提出改進意見。</p><p>　　關鍵詞：空調(diào)系統(tǒng)、AC4空調(diào)器 、轉(zhuǎn)輪式全熱交換器、改進意見 </p><p><b>　　Abstract</b></p>

4、<p>　　“YUKUN” vessel is one of the most advanced exercitation ships of our country and its air condition system makes people onboard live comfortably, which mainly controls temperature parameter and humidity param

5、eter of all cabins. As the vessel has a great quantity of exercitation task and many people onboard, the pipes of the system are located complicatedly and components are advanced. The system is very similar with passenge

6、r ship's. Besides, the structure and components of the system can reflect</p><p>　　In the air condition system of “YUKUN” vessel, AC4 air-condition uses rotary heat exchanger for studying. As a result,

7、the structure and the management method of the air-condition are different from other air-conditions. Based on the structure and the working principle of the rotary heat exchanger, I will give some suggestion on the mana

8、gement method of the AC4 air-condition.</p><p>　　Keywords: air condition system, AC4 air-condition, rotary heat exchanger, suggestion</p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　第1章 前

9、言4 </p><p>　　第2章 “育鯤”輪空調(diào)裝置制冷機組的結構4 </p><p>　　2.1 HSK7471-90-40P型半封閉式雙螺桿壓縮機4 </p><p>　　2.2 冷凝器和滑油分離器3 </p><p>　　2.3 熱交換器5 </p><p>　　2.4 電子式膨脹閥5 &l

10、t;/p><p>　　2.5 殼管式蒸發(fā)器7 </p><p>　　2.6 低溫冷卻淡水循環(huán)回路與冷媒水7 </p><p>　　2.7 “育鯤”輪制冷機組的工作原理7 </p><p>　　第3章 “育鯤”中央空調(diào)器系統(tǒng)8 </p><p>　　3.1 中央空調(diào)器系統(tǒng)概述8 </p>&

11、lt;p>　　3.2 “育鯤”輪空調(diào)器簡介9 </p><p>　　第4章 針對AC4空調(diào)器的特殊結構對其管理方法提出的改進意見10 </p><p>　　4.1 轉(zhuǎn)輪式全熱交換器的結構和工作原理10 </p><p>　　4.2 對AC4空調(diào)器管理辦法提出的改進意見13 </p><p>　　第5章 結論13 &l

12、t;/p><p>　　【參考文獻】14 </p><p>　　“育鯤”輪空調(diào)系統(tǒng)結構及針對AC4空調(diào)器管理的改進意見</p><p><b>　　第1章 前言</b></p><p>　　船舶航行的海域不同，所于的氣候條件便會存在較大差異。因此，為了滿足船舶船員、旅客對舒適的工作環(huán)境和生活條件的需求，現(xiàn)代船舶需要安裝空調(diào)

13、裝置以創(chuàng)造合適的人工氣候。同時，隨著世界范圍內(nèi)造船水平的提高，空調(diào)裝置已然成為現(xiàn)代船舶不可或缺的組成部分，對于人員較多的客輪和油輪更是至關重要。</p><p>　　“育鯤輪”作為我國目前最先進的遠洋教學實習船之一，其空調(diào)裝置是船舶人員的生活保障系統(tǒng)，主要控制各個艙室的溫度參數(shù)和濕度參數(shù)。同時，由于本輪在航行期間承擔大量的實習、教學任務，且船舶乘員較多，因此，其空調(diào)系統(tǒng)管系布置復雜，結構部件先進，與大型客輪十分相

14、似。此外，“育鯤”輪空調(diào)系統(tǒng)的結構和部件可以十分全面的反映現(xiàn)代船舶空調(diào)裝置的技術狀況，對于實習學生學習、研究有關船舶空調(diào)系統(tǒng)方面的專業(yè)知識提供了良好的學習條件。</p><p>　　“育鯤”輪空調(diào)系統(tǒng)主要由AC1、AC2、AC3、AC4、AC5、AC6空調(diào)器組成。其中，為了給予上船學生較好的學習、研究條件，“育鯤”輪于AC4空調(diào)器中安裝了目前技術水平較為先進的轉(zhuǎn)輪式全熱交換器。該熱焓交換器可實現(xiàn)AC4空調(diào)器100

15、%新風。但與此同時，這也增加了本輪輪機員對于空調(diào)裝置管理的難度。</p><p>　　第2章 “育鯤”輪空調(diào)裝置制冷機組的結構</p><p>　　2.1 HSK7471-90-40P型半封閉式雙螺桿壓縮機</p><p>　　蒸發(fā)制冷、氣體膨脹制冷和半導體制冷是現(xiàn)代制冷裝置中機械制冷的主要方法。蒸發(fā)制冷作為上述三種方法中最為普遍的制冷方法，其制冷原理主要是利用液

16、體氣化時吸收的氣化潛熱，目前，常用方式有噴漆噴射式、吸收式和蒸汽壓縮式三種?！坝H”輪主要使用蒸汽壓縮式制冷方法，同時，該法也是目前最普遍、最常用的制冷方法。這種方法的主要原理是通過使用沸點較低的液體制冷劑，如R404a，使其以低壓低溫的液態(tài)進入蒸發(fā)器盤管，該過程主要通過膨脹閥節(jié)流的作用完成。進入盤管后，制冷劑處于較低的蒸發(fā)壓力，而后氣化并吸收熱量，實現(xiàn)制冷。此外，該制冷循環(huán)需用壓縮機對氣態(tài)制冷劑進行壓縮，并用冷卻器對其進行冷卻，以使氣

17、態(tài)制冷劑液化。</p><p>　　在上述制冷循環(huán)中，制冷壓縮機有著至關重要的作用，其性能的優(yōu)劣對制冷裝置的使用壽命、性能系數(shù)COP和制冷量將產(chǎn)生直接的影響。目前，制冷壓縮機的主要類型有回轉(zhuǎn)式、活塞式和離心式等類型。螺桿式壓縮機、活塞式壓縮機、離心式壓縮機和旋渦式壓縮機均是常見的壓縮機類型。</p><p>　　其中，單級制冷壓縮機的工況主要取決于膨脹閥前的液體過冷度、吸氣過熱度、制冷劑的

18、蒸發(fā)溫度和冷凝溫度等參加制冷循環(huán)的主要溫度條件。在上述溫度條件中，蒸發(fā)溫度與蒸發(fā)壓力的飽和溫度相對應，而壓縮機的質(zhì)量流量和蒸發(fā)器的蒸發(fā)量的平衡關系將決定蒸發(fā)壓力的大小。若蒸發(fā)器的供液過量，則蒸發(fā)量較高，并會導致蒸發(fā)壓力升高，反之則蒸發(fā)壓力降低。冷凝溫度與冷凝壓力的飽和溫度相對應，冷凝器單位時間內(nèi)的冷凝能力和壓縮機的質(zhì)量流量將決定冷凝壓力的大小。如果壓縮機的冷凝能力較好，則冷凝壓力降低，壓縮機的吸氣壓力降低，質(zhì)量流量減小，同時冷凝壓力升高

19、。反之，則冷凝壓力降低。</p><p>　　“育鯤”輪作為遠洋教學實習船，艙室較多，故需使空調(diào)器需要采用分區(qū)布置以調(diào)節(jié)空氣，并使各處的熱負荷趨于均勻、平衡。然而，間接冷卻一般多用于采用分區(qū)布置的空調(diào)器，其使用目的主要在于減少裝置制冷劑的泄漏量及需求量并縮短制冷劑管路的長度。這樣，制冷壓縮機需要足夠大的制冷量、足夠長的檢修期和足夠穩(wěn)定的長時間運轉(zhuǎn)，以穩(wěn)定中間介質(zhì)冷媒水的溫度。</p><p&g

20、t;　　上述條件決定了本輪必須使用螺桿型制冷壓縮機，因為其具有以下特點：</p><p>　　運行可靠且磨損較小，具有長達3至5萬的檢修時間，無易損件；</p><p>　　價格較高，螺桿加工難度較大；</p><p>　　重量較輕，單位制冷量尺寸小，轉(zhuǎn)速高；</p><p>　　排氣溫度較低，一般不超過攝氏100度，且輸氣系數(shù)較高，預熱損失

21、和吸氣阻力少。</p><p>　　“育鯤”輪采用HSK7471-90-40P型半封閉式雙螺桿壓縮機，因為螺桿式制冷壓縮機若制成半封閉式機型后，可降低噪音、減小油耗。圖1為半封閉式螺桿壓縮機結構圖，其主要工作原理為：</p><p>　　HSK7471-90-40P型半封閉式壓縮機具有兩根螺桿，它的兩個螺旋式轉(zhuǎn)子包括一個齒槽凹進的轉(zhuǎn)子和一個齒槽凸出的轉(zhuǎn)子，分別為被動轉(zhuǎn)子和主動轉(zhuǎn)子，也稱陰轉(zhuǎn)

22、子和陽轉(zhuǎn)子。主動轉(zhuǎn)子所壓縮的氣體驅(qū)動被動轉(zhuǎn)子，使其反向轉(zhuǎn)動，避免了機械接觸，減小了磨損。兩轉(zhuǎn)子間的容積稱為基元容積，其位置隨轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動而變化，體積沿吸氣方向至排氣方向逐漸減小，而基元容積中的氣體則不斷被壓縮，最后被排出。</p><p>　　圖1 半封閉式螺桿壓縮機結構</p><p>　　HSK7471-90-40P型半封閉式雙螺桿壓縮機的容量調(diào)節(jié)機構是吸氣回流式，該調(diào)節(jié)機構可使壓縮機卸載

23、啟動。圖2為壓縮機的容量調(diào)節(jié)圖，本輪使用了柱塞閥有級容量調(diào)節(jié)。即其開通通道的方向沿螺桿軸軸向于轉(zhuǎn)子座上，并設置兩對柱塞于某一軸向特定位置，柱塞前端呈圓柱面。每對柱塞于主動轉(zhuǎn)子和被動轉(zhuǎn)子相對應，使螺桿與其緊密貼合。位于排出端法蘭的電磁閥通過電控實現(xiàn)對卸載和容量的控制，其具體的調(diào)節(jié)方法為：</p><p>　　其中，PLC控制和調(diào)節(jié)CR1、CR2電磁閥。</p><p>　　圖2 HSK74

24、71-90-40P型半封閉式雙螺桿壓縮機的容量調(diào)節(jié)圖</p><p>　　此外，由于該型壓縮機的主動轉(zhuǎn)子和被動轉(zhuǎn)子之間以及兩轉(zhuǎn)子與氣缸壁間存在微小的間隙，故壓縮機在運轉(zhuǎn)過程中將發(fā)生氣體泄漏。因此，對于該類壓縮機對濕行程不敏感這一特點，可在壓縮機運行時向基元容積噴液，以降低排氣溫度。此外，還可以通過冷卻氣體和滑油達到這一目的。該型壓縮機通過熱交換器裝置引出噴液冷卻的噴液管，制冷劑從冷凝器流出后進入熱交換器，并在進入

25、熱交換器之前分為兩路。其中，一路制冷劑回流到壓縮機轉(zhuǎn)子，途經(jīng)外平衡式熱力膨脹閥和電磁閥，其目的在于調(diào)節(jié)外平衡式熱力膨脹閥和電磁閥，以降低液壓油溫度或排氣溫度，并向基元容積空間的適當部位噴入制冷劑濕蒸汽，達到冷卻的效果。此處適當部位可參考圖1中噴液口6。</p><p>　　2.2 冷凝器和滑油分離器</p><p>　　在制冷循環(huán)中，冷凝器的主要作用是冷凝由壓縮機排出的處于高溫高壓狀態(tài)下

26、的制冷劑，使其液化并供給制冷循環(huán)使用?！坝H”輪空調(diào)器制冷系統(tǒng)采用臥式殼管冷凝器，該冷凝器由比澤爾公司生產(chǎn)，型號為K3803T。此處具體參數(shù)不作詳述。</p><p>　　滑油分離器是安裝于壓縮機排出端，用以分離氣態(tài)制冷劑排出壓縮機時攜帶的滑油，并使其返回壓縮機內(nèi)部的裝置。此裝置可防止滑油過多地由氣態(tài)制冷劑帶入制冷系統(tǒng)。此外，加熱器、液位控制器和油溫控器加裝于本輪的滑油分離器上，其作用是對系統(tǒng)啟動前的滑油進行加熱

27、和對油溫、液位進行控制。同時，為實現(xiàn)對回油的控制和處理，回油管路還裝有壓力傳感器、流量開關、濾器和控制電子閥。</p><p>　　圖3 “育鯤”輪空調(diào)裝置制冷機組原理圖</p><p>　　004、005、014、015、023-溫度傳感器；006-流量開關；007、016-低壓開關；008、010、017、019、024-壓力傳感器；009、018-高壓開關；011、020-油流量開

28、關；012、021-油溫控制器；013、022-油位控制器；201、206-膨脹閥；202、203、207、208-能量控制閥；204、209-回油閥；205、210-熱交換閥；301、303-蒸發(fā)控制器；302、304-加熱器；319-NO.1壓縮機控制箱;320-NO.2壓縮機控制箱</p><p>　　2.3 熱交換器 </p><p>　　“育鯤”輪空調(diào)系統(tǒng)制冷機組的熱交換器設置

29、于液態(tài)制冷劑到達電子膨脹閥之前，其設計理念將蒸發(fā)式過冷器和螺桿式壓縮機噴液冷卻的特點融為一體。同時，該裝置為提高自身性能，應用PLC調(diào)節(jié)外平衡式熱力膨脹閥和電磁閥以控制兩回路的工作狀態(tài)。</p><p>　　但是，由于本輪空調(diào)系統(tǒng)說明書中未對該裝置進行詳細的介紹和說明，因此，筆者在此依據(jù)圖3所示就該裝置的功能以及兩回路的工作原理加以說明：</p><p>　　液態(tài)制冷劑在流出冷凝器后進入熱

30、交換器，但在此之前，制冷劑將分為兩路。其中，一路為主回路。在該路中，制冷劑直接流入熱交換器，經(jīng)熱交換器出口，通至電子膨脹閥；另一路中，制冷劑流經(jīng)外平衡式熱力膨脹閥和電磁閥后，再進入熱交換器，此處熱交換器出口與壓縮機的轉(zhuǎn)子部位相連，且該出口還與外平衡管路和膨脹閥壓力溫包相連。</p><p>　　由上述原理可知，在外平衡式熱力膨脹閥回路中的制冷劑經(jīng)過其節(jié)流降壓后，流入熱交換器中，吸收外界熱量而膨脹，最終氣化進入壓縮

31、機內(nèi)部。此處，筆者通過查閱相關資料、分析本輪空調(diào)系統(tǒng)說明書后得出，此路極有可能為對壓縮機機體噴液冷卻而將制冷劑通入壓縮機內(nèi)部，因此，此處制冷劑狀態(tài)應為氣態(tài)，且為濕蒸汽狀態(tài)。另一路中，制冷劑由于流經(jīng)熱交換器而使其過冷度提高，如此便達到了防止液管“閃氣”現(xiàn)象發(fā)生、避免壓縮機滑油和吸排氣溫度過高的目的。綜上所述，熱交換器雖不改變制冷循環(huán)的制冷系數(shù)、單位壓縮功和制冷量，卻改善了空調(diào)裝置的工作條件、延長了各部件的使用壽命。</p>

32、<p>　　2.4 電子式膨脹閥</p><p>　　“育鯤”輪空調(diào)系統(tǒng)采用的是由西門子公司生產(chǎn)、型號為MVL661.25-6.3電子式膨脹閥。西門子公司出品的MVL系列電子式膨脹閥的設計理念是控制和調(diào)節(jié)熱泵和冷媒水等制冷循環(huán)。同時，該系列膨脹閥可用于有機制冷劑，如R22、R404a 、R134a、R410A、R407c、R507等。其特點如下：</p><p>　　采用全封閉

33、結構，免維修，失電時閥自動關閉；</p><p>　　通過使用反饋信號，對位置實現(xiàn)精確控制；</p><p>　　動作時間＜1S，流量范圍0.25-22m*3/h。</p><p>　　圖4為MVL661膨脹閥的顯示器和操作控制，此處對該閥的具體參數(shù)不作詳述。</p><p>　　圖4 MVL661膨脹閥的顯示器和操作控制</p>

34、;<p>　　共有4鐘選擇信號供此類電子膨脹閥選擇，從而設定測定值和設定值。其中，該閥可通過DIP開關實現(xiàn)流量值的降低，大約可降低至正常值的63%。如圖4所示，部件3電位計可對膨脹閥吸口處節(jié)流設備的最小開度進行調(diào)節(jié)，并能夠自動調(diào)節(jié)膨脹閥開度。在操作過程中，若強制輸入“全關”和“全開”信號，則LED（如圖所示）能夠顯示操作狀態(tài)。</p><p>　　第三方或西門子的控制器可對MVL系列電子式膨脹閥進行

35、驅(qū)動，此類控制器可發(fā)出DC 0/4...20 mA或DC 0/2...10 V信號，“育鯤”輪采用的控制器則為西門子公司制造。通常情況下，膨脹閥和控制器之間采用四線連接，其目的在于實現(xiàn)對閥的最佳控制。然而，在使用直流電壓的情況下，必須采用四線連接。由于膨脹閥的動作行程與電壓信號成正比，而ZC端的控制信號對于此閥的輸入信號擁有最高優(yōu)先權，所以，電位計和受控制信號Y的設定值將在ZC信號斷開時決定膨脹閥的開度。</p><

36、p>　　若系統(tǒng)中沒有循環(huán)存在，則電位計將膨脹閥置于全關位置。</p><p>　　圖5 DIP開關的設定圖表</p><p>　　根據(jù)圖5中的表格，可以得出：選擇反饋信號U和位置信號Y的控制方式由開關1、2、3控制。其具體控制方式見下表：</p><p>　　注：反饋信號U與位置信號Y的控制方式相同，均可參照上表。</p><p>　　

37、在MVL系列電子式膨脹閥中，LED顯示燈的顏色可現(xiàn)實其操作狀態(tài)。燈光顏色與操作狀態(tài)的對應關系如下表所示：</p><p>　　2.5 殼管式蒸發(fā)器</p><p>　　“育鯤”空調(diào)系統(tǒng)制冷機組采用的是共用蒸發(fā)器，其型號為ALFA-LAVAL生產(chǎn)的DXD 450。該蒸發(fā)器的作用是使制冷劑在蒸發(fā)器中從冷媒水中吸收熱量而氣化。然后，冷媒水泵將放出熱量的冷媒水送至空調(diào)系統(tǒng)中的空氣冷卻器，以冷卻空

38、氣。最后，吸收熱量后升溫的冷媒水回流進入蒸發(fā)器，以達到循環(huán)使用的目的。</p><p>　　本輪采用的共用蒸發(fā)器是臥式殼管式蒸發(fā)器，制冷劑從蒸發(fā)器下部進入管內(nèi)，上部流出，并帶有一定的過熱度，同時，蒸發(fā)器在管外設置隔板用以引導冷媒水流動，實現(xiàn)對流換熱，提高了該裝置的熱效率。</p><p>　　2.6 低溫冷卻淡水循環(huán)回路與冷媒水</p><p>　　在“育鯤”輪空

39、調(diào)系統(tǒng)中，循環(huán)冷媒水系統(tǒng)和冷卻水機組相連接，且二者并聯(lián)工作。本輪共配備3臺循環(huán)冷媒水泵，供全船空調(diào)系統(tǒng)使用，且3臺冷媒水泵完全相同，各使用50%容量，其中一臺備用。其主要參數(shù)詳見下表。</p><p>　　在低溫冷卻淡水循環(huán)回路中，中央冷卻器的低溫淡水冷卻冷卻水機組，使低溫淡水進入冷凝器的溫度約為36℃。其中，PLC自動控制冷卻水機組，并根據(jù)相應的溫度、壓力控制冷卻水機組的負荷。</p><p

40、>　　2.7 “育鯤”輪制冷機組的工作原理</p><p>　　綜上所述，“育鯤”輪制冷機組的工作原理可大致概括為：氣態(tài)制冷劑R404a從蒸發(fā)器排出端被半封閉式雙螺桿壓縮機吸入，進入壓縮機后，氣態(tài)制冷劑經(jīng)過驅(qū)動電機時，被冷卻降溫，而后壓縮機對氣態(tài)制冷劑進行壓縮，使其轉(zhuǎn)化為高溫高壓狀態(tài)下的氣態(tài)制冷劑。然后，高溫高壓的氣態(tài)制冷劑進入滑油分離器，以分離其攜帶的過多的滑油，防止滑油帶入系統(tǒng)，并使之返回壓縮機內(nèi)。從

41、滑油分離器排出的氣態(tài)制冷劑隨后進入冷卻器，在冷卻器內(nèi)部，溫度約為36℃的低溫淡水對高溫高壓的氣態(tài)制冷劑進行冷卻，使其降溫、液化。液態(tài)制冷劑在經(jīng)過濾器過濾后，被分為兩路，流入熱交換器。其中，一路是主回路，液態(tài)制冷劑經(jīng)過MVL661.25-6.3電子式膨脹閥的節(jié)流降壓后流入殼管式蒸發(fā)器；另一路則作為冷卻液冷卻壓縮機，方法為噴液冷卻。在主回路中，系統(tǒng)通過接收壓縮機吸口溫度信號和蒸發(fā)器出口壓力信號調(diào)節(jié)電子式膨脹閥，以達到保證蒸發(fā)器出口制冷劑過熱

42、度穩(wěn)定的目的，同時，冷媒水的進出口溫度可以借此保持在進口12℃和出口7℃的穩(wěn)定值。最終，制冷劑吸熱、升溫，進而氣化并被壓縮機重新吸入，以保證系統(tǒng)循環(huán)的穩(wěn)定進行。</p><p>　　第3章 “育鯤”中央空調(diào)器系統(tǒng)</p><p>　　3.1 中央空調(diào)器系統(tǒng)概述</p><p>　　“育鯤”輪空調(diào)系統(tǒng)共設置6臺中央空調(diào)器并采用中壓單風管系統(tǒng)，此外，還專門設置3臺柜

43、式空調(diào)器，分別位于廚房、普通船員餐廳和高級船員餐廳，供其使用。在本輪中央空調(diào)系統(tǒng)中，回風通過走廊和通道，病房則沒有回風。在公共艙室內(nèi)，人均最小新風量為15m3/h，獨立人員房間內(nèi)，人均最小新風量為25 m3/h。本輪空調(diào)系統(tǒng)對于夏季和冬季工況的主要參數(shù)如下表所示：</p><p>　　在此需要說明的是，本輪空調(diào)系統(tǒng)在外界氣溫20～23℃時，采用自然通風工況，空調(diào)制冷裝置在室外氣溫＞23℃時起用。由此可見，該空調(diào)系

44、統(tǒng)在夏季制冷工況和冬季采暖工況中，過渡季節(jié)新風比為100%，而夏季和冬季的新風比均大于50%。圖6為“育鯤”輪中央空調(diào)器結構原理圖。</p><p>　　圖6 “育鯤”輪中央空調(diào)器結構原理圖</p><p>　　088-溫度傳感器；089-濕度傳感器；090-壓力傳感器；091-防凍溫控器；111-電動加溫控制閥；236-濕度控制閥；318-電動空氣擋板；HI-濕度顯示器；TI-溫度指示

45、器</p><p>　　“育鯤”輪分別采用電動風閘和手動風閘安裝于新風進口處和回風進口處，使新風和回風充分混合后流過濾器、加熱器或冷卻器。此外，本輪還設置加濕器和擋水器，安裝于冷卻器后。在加濕器、擋水器和冷卻器下面均設有承水盤，水封管對其進行泄水。空氣經(jīng)過上述裝置后，將被送入內(nèi)壁包裹絕緣材料的靜壓箱，以達到降噪的目的。最終，空氣被分配至各個艙室，艙室均裝有頂式布風器，且為錐形直布式布風器，只可變量調(diào)節(jié)。</

46、p><p>　　本輪空調(diào)系統(tǒng)采用三通閥通過自動控制的方式對蒸汽或冷媒水的流量進行調(diào)節(jié)，以實現(xiàn)對溫度的控制。在空調(diào)器室設有控制箱，用以控制此類閥件。同時，在相應區(qū)域還裝有回風管感受器，實現(xiàn)了對濕度和溫度的測定。</p><p>　　本輪空調(diào)系統(tǒng)運用PLC控制各空調(diào)器，并與局域網(wǎng)相連接，設有Profibus接口。</p><p>　　“育鯤”輪空調(diào)系統(tǒng)的各個設備均能夠在一定

47、航行條件下正常工作，具體條件參數(shù)詳見下表：</p><p>　　3.2 “育鯤”輪空調(diào)器簡介</p><p>　　“育鯤”輪空調(diào)系統(tǒng)共設有AC1、AC2、AC3、AC4、AC5、AC6六個空調(diào)器。這些空調(diào)器分別服務于船舶的不同區(qū)域，并被安裝于4個不同的空調(diào)器室內(nèi)，且工作參數(shù)也不盡相同。具體的服務區(qū)域、安裝位置以及工作參數(shù)詳見下表：</p><p>　　第4章 針

48、對AC4空調(diào)器的特殊結構對其管理方法提出的改進意見</p><p>　　在“育鯤”輪空調(diào)系統(tǒng)中，為了便于研究，AC4空調(diào)器采用了轉(zhuǎn)輪式全熱交換器。因此，AC4空調(diào)器的結構和輪機員對其的管理辦法與其他空調(diào)器存在一定的差異。目前，AC4空調(diào)的服務區(qū)域——主甲板79號肋位后區(qū)域，在室外氣溫較低的情況下，區(qū)域內(nèi)艙室溫度略低于其他艙室的溫度。由于該區(qū)域的艙室主要作為實習學生的寢室使用，所以較低的室內(nèi)溫度對乘員居住的舒適度產(chǎn)

49、生了一定的負面影響。以下，筆者將根據(jù)轉(zhuǎn)輪式全熱交換器的結構和工作原理對該現(xiàn)象的產(chǎn)生原因進行分析，并對AC4空調(diào)器的管理方法提出改進意見。</p><p>　　4.1 轉(zhuǎn)輪式全熱交換器的結構和工作原理</p><p>　　圖7 轉(zhuǎn)輪式全熱交換器結構圖</p><p>　　轉(zhuǎn)輪式全熱交換器主要有轉(zhuǎn)芯、轉(zhuǎn)輪驅(qū)動機構、清掃裝置，外殼等部件組成。</p>&

50、lt;p>　　①轉(zhuǎn)芯 轉(zhuǎn)芯是轉(zhuǎn)輪式全熱交換器進行換熱的核心部件，由固定外殼、蓄熱體、軸承套管</p><p>　　組成。轉(zhuǎn)輪蓄熱體的材料不同，可分為四種類型：(1)ET型：由覆有吸濕性涂層的抗腐蝕鋁合金箔制成，有優(yōu)良的吸濕性能，可同時回收顯熱與潛熱。全熱效率可達70%-90%。(2)RT型：由純鋁箔制成，無吸濕量，主要回收顯熱。(3)PT型：由耐腐蝕鋁合金箔制成，能耐較高的溫度，進行顯熱交換。(4)KT型

51、：由耐腐蝕鋁合金箔制成，外涂塑料層，有較強的耐腐蝕性，主要回收顯熱。對RT型、PT型，當轉(zhuǎn)輪溫度低于排風露點溫度時，可對新風起加濕作用。轉(zhuǎn)芯的加工，是先將原材料加工成平直板和波形板，平直板和波形板相互交替迭放，均平行于軸向通道，使內(nèi)部氣流形成無偏斜的層流，空氣中攜帶的污染物和顆粒不易沉淀在轉(zhuǎn)輪中，避免了隨氣流帶進的粉塵微粒堵塞通道。與此同時，經(jīng)過特種工藝拋光和剪切形成的光滑轉(zhuǎn)輪表面和交替改變方向的氣流確保了轉(zhuǎn)芯本身良好的自凈作用。平板和

52、波形板粘成包裝箱紙板狀，再卷制成轉(zhuǎn)輪芯體，這樣在轉(zhuǎn)輪軸向芯體內(nèi)形成無數(shù)小截面蜂窩狀空氣通道。蜂窩狀結構設計使轉(zhuǎn)芯形成了一個吸濕、蓄熱、傳質(zhì)、傳熱的巨大接觸面積，具備了回收顯熱和潛熱的優(yōu)異特性?？諝馔ㄟ^蜂窩狀通道的風速宜在2-5m/s，轉(zhuǎn)輪芯體直徑一般在500-400</p><p>　?、谵D(zhuǎn)輪驅(qū)動機構 由電動機、V型帶和帶輪組成，是驅(qū)動轉(zhuǎn)輪旋轉(zhuǎn)的設備。電機裝于轉(zhuǎn)輪外部，與轉(zhuǎn)速控制單元相連。在正常運轉(zhuǎn)條件下，電動

53、機不需維護（裝有終生長時的油脂潤滑）。</p><p>　　③外殼 外殼是安裝轉(zhuǎn)輪芯體和轉(zhuǎn)輪驅(qū)動機構的殼體，由鋁板，呂鋅合金或不銹鋼構成。它分隔成兩部分，分別與進風管和排風管相連。殼體上裝有接風管的短管和對應電動機的部位，留有能拆開的檢查口，有的還設有觀察鏡。</p><p>　　④清掃裝置(或稱清洗扇)</p><p>　　圖8 清洗扇實物圖與示意圖</

54、p><p>　　當轉(zhuǎn)輪從排風側向送風側轉(zhuǎn)動時，蜂窩狀結構中存留的污濁空氣會混入新風之中，從而出現(xiàn)了室內(nèi)交叉污染的可能，因而在全熱交換器的排風室內(nèi)側設置清掃裝置。當轉(zhuǎn)輪從排風側轉(zhuǎn)向新風側時，強迫少量新風通過清洗扇，將暫時殘留在蓄熱體上的污物又沖向排風側，防止了細菌向新風轉(zhuǎn)移，對轉(zhuǎn)輪體起到了凈化作用。新風側與排風側至少有200Pa的壓力差。當滿足以上條件時，自清潔扇可以保證從污風到新風的泄漏率小于0.3%。</p&

55、gt;<p><b>　?、菝芊饨Y構</b></p><p>　　圖9 密封裝置示意圖</p><p>　　為防止轉(zhuǎn)輪體與殼體之間、輪體與中間分割梁之間空氣泄露，而加裝的橡皮條或毛氈壓條，密封壓條要定期更換。為了保證密封裝置密封好，摩擦阻力小，須注意如下幾點：</p><p><b>　?、俎D(zhuǎn)軸與轉(zhuǎn)芯垂直。</b

56、></p><p>　?、谵D(zhuǎn)芯端面平整, 密封條端正平直。</p><p>　?、坜D(zhuǎn)芯端面與外殼面板平。</p><p>　?、鼙苊饷芊鈮簵l與轉(zhuǎn)芯直接接觸。</p><p>　　此外，還設有轉(zhuǎn)速自控裝置。轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)數(shù)影響著全熱交換器的效率及處理空氣的狀態(tài)，為此需配置自控系統(tǒng)，可以適應外界環(huán)境的變化，隨時改變轉(zhuǎn)速比，保證進入新風處理機前空氣溫

57、濕度設定值，使換熱器能夠全年經(jīng)濟運行。轉(zhuǎn)數(shù)一般控制在7-10r/min。為了避免空氣中攜帶的顆粒磨損鋁箔芯，空調(diào)器和排風系統(tǒng)的進口還設有空氣過濾器。</p><p>　　圖10 轉(zhuǎn)輪式全熱交換器工作原理示意圖</p><p>　　在轉(zhuǎn)換器旋轉(zhuǎn)體內(nèi)，設有兩層分隔板，室內(nèi)排出的空氣，通過轉(zhuǎn)輪芯體的上半側排至室外，室外新風通過轉(zhuǎn)輪芯體的下半側送至室內(nèi)，新風與排風反向逆流。電動機通過皮帶或鏈條帶

58、動轉(zhuǎn)輪緩慢轉(zhuǎn)動，空氣以低速通過蓄熱體，靠新風和排風的溫差和水蒸氣分壓差進行濕熱交換。顯熱回收主要是通過芯體材料的蓄熱特性實現(xiàn)，潛熱回收主要是通過吸濕劑的吸濕性能實現(xiàn)。沒有浸漬吸濕劑的旋轉(zhuǎn)體, 如鋁材質(zhì), 在鋁材表面有一層非常微孔的氧化膜, 能周而復始地從空氣中吸收和脫吸水蒸汽, 其機能幾乎恒定不變。在冬季工況中，室內(nèi)排風的溫濕度高于新風，排風經(jīng)過轉(zhuǎn)輪吸能區(qū)時被冷卻，其放出的顯熱和潛熱被轉(zhuǎn)輪回收，轉(zhuǎn)輪溫度升高，水份含量增加；當轉(zhuǎn)輪經(jīng)過清洗

59、區(qū)清洗防止二次污染后進入工作區(qū)，在工作區(qū)向低溫低濕的新風放出顯熱和潛熱，使新風溫度升高，含濕量增加，而轉(zhuǎn)輪溫濕度降低進入下一循環(huán)。經(jīng)過熱交換處理的室外新風焓值大幅度升高，降低了空調(diào)機組的負荷，而新風量卻可以保持在最佳狀態(tài)。夏季工況與冬季相反，經(jīng)過熱交換新風溫濕度及焓值大幅降低，同樣降低了空調(diào)機組的負荷，保證了新風量的供應。</p><p>　　4.2 對AC4空調(diào)器管理辦法提出的改進意見</p>

60、<p>　　通過對轉(zhuǎn)輪式全熱交換器結構和工作原理的分析，我們得知，相較于直接混合新風和回風的其他空調(diào)器，AC4空調(diào)器中的回風通過采用轉(zhuǎn)輪式全熱交換器將回風的熱量與新風進行交換的方式，勢必造成換熱效率的降低，因此，對送風加熱的蒸汽需求量將增大。同時，在AC4空調(diào)器制熱工況的實際應用中，若將空調(diào)器溫度設置較高，則回風與新風溫度的差值增大，回風傳遞的熱量增多，于是，新風經(jīng)過熱交換處理后形成的空氣溫度較高。如果用于加熱此空氣的蒸汽量不

61、變，那么送風的溫度將升高，進而使回風的溫度繼續(xù)升高。如此便形成了使艙室溫度不斷升高的升溫循環(huán)，降低了成員居住的舒適度。反之，若將空調(diào)器溫度設置較低，則會產(chǎn)生降溫循環(huán)。</p><p>　　此外，在制熱工況中，轉(zhuǎn)輪式全熱交換器由于其較低的換熱效率，需要較多的蒸汽既滿足制熱需求。但是在船舶實際航行中，“育鯤”輪鍋爐的蒸汽總量不足，無法滿足全船蒸汽的需求量。因此，綜合上述原因，輪機員在對AC4空調(diào)器的日常管理中，對其溫

62、度的設置相比于其他空調(diào)器較低。</p><p>　　但是，此管理辦法在日常船舶生活中使居住于主甲板79號肋位后區(qū)域的乘員在室外氣溫較低的情況下普遍感到室內(nèi)溫度較低，艙室舒適性較差。針對上述情況，筆者提出以下三點對于管理辦法的改進意見：</p><p>　　考慮到轉(zhuǎn)輪式全熱交換器工作慣性，可在調(diào)高AC4空調(diào)器設置溫度的情況下，增加調(diào)節(jié)空調(diào)器設置溫度的次數(shù)，以保證回風溫度不致過高；</p

63、><p>　　考慮到本輪鍋爐蒸汽量不足的情況，可在室外溫度較低的情況下，合理分配蒸汽的使用量，適當減少其他設備的蒸汽用量，以滿足AC4空調(diào)器對送風加熱的蒸汽需求；</p><p>　　考慮到轉(zhuǎn)輪式全熱交換器回風與新風換熱效率較低的情況，可增加對該部件的維護次數(shù)，盡可能在設備管理方面提高其換熱效率。</p><p><b>　　第5章 結論</b>

64、</p><p>　　船舶空調(diào)調(diào)節(jié)裝置是船舶的重要組成部分，主要為滿足人們對工作和生活環(huán)境舒適和衛(wèi)生的要求而設置。本文介紹了“育鯤”輪空調(diào)系統(tǒng)的結構組成和工作原理，并對AC4空調(diào)器的管理辦法提出了改進意見。針對AC4空調(diào)器服務區(qū)域在室外溫度較低的情況下，艙室溫度較低，成員居住舒適性較差的情況，筆者提出三點建議，旨在通過改進管理辦法的方式解決這一問題。希望這是一次有效的嘗試。</p><p>

65、;　　此外，由于筆者學識和經(jīng)驗有限，文中不妥、疏漏之處，祈請老師賜正。</p><p><b>　　【參考文獻】</b></p><p>　　[1]費千.船舶輔機.大連:大連海事大學出版社，2007.</p><p>　　[2]李世臣.海上輪機實習. 大連:大連海事大學出版社，2010.</p><p>　　[3]《HV