机舱进风系统、控制方法及船舶机舱与流程

1.本发明涉及船舶技术领域，尤其是涉及一种机舱进风系统、控制方法及船舶机舱。


背景技术：

2.目前，越来越多的船舶需要进入到寒带航线进行作业。现有的船舶机舱内的主要推进设备，一般需要维持在0℃以上的环境温度，才能正常工作或发挥出更好的性能。如果没有特殊要求，一般机舱设备的设计温度通常是0～45℃。但是，室外环境温度低至-20℃以下，因此需要考虑采取一定的升温方式，保证达到机舱内部的送风温度达到0度。
3.现有技术的常用解决方案，是由机舱进风百叶窗设有电加热装置，或通过蒸汽、热油盘管加热器的形式，对进入机舱内部的外界空气进行预热，但是这些方式往往都需要采用消耗额外的能量。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种机舱进风系统、控制方法及船舶机舱，以解决在对机舱进风进行升温时候需要额外消耗能量的技术问题。
5.第一方面，本发明实施例提供了一种机舱进风系统，其中，机舱进风系统设置在船舶机舱内，包括：机舱棚以及分别设置于机舱棚四角的四个机舱风机室；每个机舱风机室外部分别设置有用于与外界换气的对外换气窗，对外换气窗用于机舱风机室与船舶机舱外界的空气进行气体交换；机舱风机室内部设置有用于机舱棚内部空气流通的对内换气窗，对内换气窗用于机舱风机室与船舶机舱的内部空气进行气体交换。
6.进一步地，其中，每个机舱风机室各设置有一个对内换气窗，且，每个对内换气窗两两相对设置；其中，每两个相对设置的对内换气窗与机舱棚的内部空间构成气体交换通道。
7.进一步地，其中，每个机舱风机室各设置有两个对外换气窗，对外换气窗分别设置于机舱风机室与外部接触的两个侧壁上。
8.进一步地，其中，对外换气窗为电动百夜窗。
9.进一步地，其中，对内换气窗为电动窗口。
10.进一步地，其中，机舱进风系统还包括控制系统，控制系统分别与对外换气窗和换气窗电连接；控制系统用于控制对外换气窗的开闭状态与开合角度；还用于控制对内换气窗的开闭状态。
11.进一步地，其中，控制系统还包括温度监测装置，温度监测装置用于监测机舱棚的内部温度；控制系统还用基于机舱棚的内部温度控制对外换气窗的开闭状态与开合角度及对内换气窗的开闭状态。
12.进一步地，其中，机舱风机室内部设置有进风机，进风机设置有进风口；对外换气窗与对内换气窗均与进风口连通。
13.第二方面，本发明实施例提供了一种机舱进风控制方法，其中，机舱进风控制方法
应用于上述任一项机舱进风系统，包括：获取机舱棚的内部温度与外部温度；基于内部温度与外部温度差计算得到所需进风量；调整对外换气窗的开闭状态与开合角度和对内换气窗的开闭状态。
14.第三方面，本发明实施例提供了一种船舶机舱，该船舶机舱包括上述机舱进风系统。
15.本发明实施例提供了一种机舱进风系统、控制方法及船舶机舱，其中，该机舱进风系统设置在船舶机舱内，包括：机舱棚以及分别设置于机舱棚四角的四个机舱风机室；每个机舱风机室外部分别设置有用于与外界换气的对外换气窗，对外换气窗用于机舱风机室与船舶机舱外界的空气进行气体交换；机舱风机室内部设置有用于机舱棚内部空气流通的对内换气窗，对内换气窗用于机舱风机室与船舶机舱的内部空气进行气体交换。通过在机舱内部增加机舱烟囱开口，引入机舱散热回风，与外界环境的低温新风混合，达到预热的效果。该方案利用机舱内各设备的散热量再循环，达到预热效果，避免了因对进入机舱内部的外界空气进行预热而额外消耗能量的情况。
16.本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
17.为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
18.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，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。
19.图1为本发明实施例提供的一种机舱进风系统的布局示意图；
20.图2为本发明实施例提供的一种机舱进风系统的结构示意图；
21.图3为本发明实施例提供的一种机舱风机室的结构示意图；
22.图4为本发明实施例提供的一种机舱进风控制方法的流程图。
具体实施方式
23.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。
24.为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对机舱进风系统进行更全面的描述。附图中给出了机舱进风系统的首选实施例。但是，该机舱进风系统可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
25.目前，越来越多的船舶需要进入到寒带航线进行作业。现有的船舶机舱内的主要推进设备，一般需要维持在0℃以上的环境温度，才能正常工作或发挥出更好的性能。如果没有特殊要求，一般机舱设备的设计温度通常是0～45℃。但是，室外环境温度低至-20℃以下，因此需要考虑采取一定的升温方式，保证达到机舱内部的送风温度达到0度。因此，船舶在低温工作时，船舶的柴油机需要更多的燃烧空气，又间接加剧了进风加热的需求，另外，柴油机本身的排气温度下降，减少了蒸汽锅炉或者热油锅炉可以利用的余热。因此柴油机的负荷持续增加，对能源的消耗恶性循环。不利于节能环保，特别是极地、高寒地区的节能减排、环保要求。
26.同时，由于机舱总计的送风量很大，因此用于加热的能量可能会超过正常航行电站负荷，因此对船舶电站的配置提出更高的要求，而电站容量的大小、发电机组的数量直接影响到整个机舱乃至全船的布置，产生深远的连锁反应。
27.基于此，本实施例提供了一种机舱进风系统，参见图1所示的一种机舱进风系统的布局示意图；
28.本发明实施例提供了一种机舱进风系统，其中，该机舱进风系统001设置在船舶机舱(在图1中未示出)内，包括：机舱棚011以及分别设置于机舱棚四角的四个机舱风机室012；每个机舱风机室012外部分别设置有用于与外界换气的对外换气窗121，对外换气窗121用于机舱风机室与船舶机舱外界的空气进行气体交换；
29.机舱风机室012内部设置有用于机舱棚内部空气流通的对内换气窗122，对内换气窗122用于机舱风机室012与船舶机舱000的内部空气进行气体交换。
30.本发明实施例所采用的技术方案可以有效利用机舱内散热风量中的热能，这部分热量在标准iso工况下是无用的。传统的技术方案中由于机舱内部温度持续升高，因而需要通过强制通风的方式散热将机舱内部的热量通过烟囱百叶窗排出机舱，到自然环境中。而在寒带工作时，这些热量是可以被利用的，其组分与外界空气无异，而温度高于环境温度，更适合此时的船舶在寒冷环境下机舱工作的需要。
31.常规的机舱风机室所有风量均来自外界空气。而本发明实施例所提供的方案可以在机舱风机室与烟囱棚之间增加换气窗，能够引入循环空气到送风机进口处，与外界新风混合后再次进入机舱；
32.在实际应用中，则可以通过计算获得需要引入的循环空气量，根据外界温度的输入条件不同，每隔10度温差计算所需匹配循环空气量结果用于后续调整；具体地，上述间隔温差可以设置为任意温度差，对此不做具体限制。
33.在获得需要引入的循环空气量后则可以控制开启或者关闭部分外部换气窗，也可以调整烟囱开口的开度，调整混合的风量达到计算要求的结果，从而实现对机舱进风的控制。
34.同时，在其他实际情况下，例如对直接提供柴油机燃烧送风的风机也可以通过本实施例所提供的机舱进风系统引入稍多一些预热的循环空气，以满足柴油机最佳的新鲜空气温度供给。
35.具体地，每个机舱风机室012各设置有一个对内换气窗122，且，每个对内换气窗122两两相对设置；
36.其中，每两个相对设置的对内换气窗122与机舱棚011的内部空间构成气体交换通
道。
37.在实际应用中，每个机舱风机室各设置有两个对外换气窗，对外换气窗分别设置于机舱风机室与外部接触的两个侧壁上。
38.具体地，在实际应用中，上述对外换气窗为电动百夜窗。
39.同时，上述的对内换气窗可以为电动窗口。
40.在上述实施例的基础上，参见图2所示的一种机舱进风系统的结构示意图，上述机舱进风系统001还包括控制系统013，该控制系统013分别与对外换气窗对外换气窗121和对内换气窗122电连接；
41.具体地，在实际应用中，上述控制系统用于控制对外换气窗的开闭状态与开合角度；还用于控制对内换气窗的开闭状态。
42.进一步地，上述控制系统013包括温度监测装置131，温度监测装置用于监测机舱棚的内部温度；
43.控制系统还用基于机舱棚的内部温度控制对外换气窗的开闭状态与开合角度及对内换气窗的开闭状态。
44.在实际应用中，参见图3所示的一种机舱风机室的结构示意图，机舱风机室012内部设置有进风机014，进风机014设置有进风口141；对外换气窗121与对内换气窗122均与该进风口连通。
45.在上述实施例的基础上，本发明实施例还提供了一种机舱进风控制方法，其中参见图4所示出的一种舱进风控制方法的流程图，机舱进风控制方法应用于上述任一项机舱进风系统，该方法包括：
46.步骤s401，获取机舱棚的内部温度与外部温度；
47.步骤s402，基于内部温度与外部温度差计算得到所需进风量；
48.步骤s403，调整对外换气窗的开闭状态与开合角度和对内换气窗的开闭状态。
49.具体地，采用本发明实施例所提供的机舱进风系统能达到一种近似平衡，即循环空气与外界空气以一定比例混合预热，有效利用的散热量与环境空气预热所需的热量达到平衡，但是这种平衡很容易被打破，因为船舶运行中柴油机的负荷变动比较频繁，有若干设备的工作是间断性的，外界的气候条件也比较多变，因此上述的控制系统可以根据不同的情况，基于机舱棚的内部温度控制对外换气窗的开闭状态与开合角度及对内换气窗的开闭状态从而控制机舱整体的进风情况。
50.具体地，以一种具体情况为例，当传播在标准工况下(外界温度35℃)，设计总风量285000m3/h时，其中用于燃烧的风量为120000m3/h，用于散热的总风量约为165000m3/h，总散热功率约为630kw，即散热温升约12℃。
51.若外界温度为-10℃，燃烧风量维持120000m3/h，总散热功率保持630kw，散热风量仍为70000m3/h(关闭一台风机)，即散热温升28℃；此时考虑全部循环风量，即机舱进风考虑120000m3/h燃烧风量的补充，则机舱进风温度可控制在0度左右；
52.若外界温度继续降低到-20℃及以下，此时可考虑逐步关闭机舱风机及多数机舱进风口，让机舱处于自然通风模式下工作，相对封闭的内部循环，此时循环风量的作用仍能起到较好的环境空气预热效果。
53.本发明实施例还提供了一种船舶机舱，该船舶机舱包括上述提及的任意一种机舱
进风系统。
54.本发明实施例还提供了一种船舶，该船舶包括上述的船舶机舱。
55.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
56.此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
57.在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
58.下面结合附图，对本发明的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
59.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

技术特征：
1.一种机舱进风系统，其特征在于，所述机舱进风系统设置在船舶机舱内，包括：机舱棚以及分别设置于所述机舱棚四角的四个机舱风机室；每个所述机舱风机室外部分别设置有用于与外界换气的对外换气窗，所述对外换气窗用于所述机舱风机室与所述船舶机舱外界的空气进行气体交换；所述机舱风机室内部设置有用于所述机舱棚内部空气流通的对内换气窗，所述对内换气窗用于所述机舱风机室与所述船舶机舱的内部空气进行气体交换。2.根据权利要求1所述的机舱进风系统，其特征在于，每个机舱风机室各设置有一个所述对内换气窗，且，每个所述对内换气窗两两相对设置；其中，每两个相对设置的所述对内换气窗与所述机舱棚的内部空间构成气体交换通道。3.根据权利要求2所述的机舱进风系统，其特征在于，每个机舱风机室各设置有两个所述对外换气窗，所述对外换气窗分别设置于所述机舱风机室与外部接触的两个侧壁上。4.根据权利要求1所述的机舱进风系统，其特征在于，所述对外换气窗为电动百夜窗。5.根据权利要求1所述的机舱进风系统，其特征在于，所述对内换气窗为电动窗口。6.根据权利要求3所述的机舱进风系统，其特征在于，所述机舱进风系统还包括控制系统，所述控制系统分别与所述对外换气窗和所述对内换气窗电连接；所述控制系统用于控制所述对外换气窗的开闭状态与开合角度；还用于控制所述对内换气窗的开闭状态。7.根据权利要求6所述的机舱进风系统，其特征在于，所述控制系统还包括温度监测装置，所述温度监测装置用于监测所述机舱棚的内部温度；所述控制系统还用基于所述机舱棚的内部温度控制所述对外换气窗的开闭状态与开合角度及所述对内换气窗的开闭状态。8.根据权利要求1所述的机舱进风系统，其特征在于，所述机舱风机室内部设置有进风机，所述进风机设置有进风口；所述对外换气窗与所述对内换气窗均与所述进风口连通。9.一种机舱进风控制方法，其特征在于，所述机舱进风控制方法应用于所述权利要求1-8任一项所述机舱进风系统，包括：获取所述机舱棚的内部温度与外部温度；基于所述内部温度与所述外部温度差计算得到所需进风量；调整对外换气窗的开闭状态与开合角度和对内换气窗的开闭状态。10.一种船舶机舱，其特征在于，所述船舶机舱包括权利要求1-8任一项所述机舱进风系统。

技术总结
本发明实施例提供了一种机舱进风系统、控制方法及船舶机舱，其中，该机舱进风系统设置在船舶机舱内，包括：机舱棚以及分别设置于机舱棚四角的四个机舱风机室；每个机舱风机室外部分别设置有用于与外界换气的对外换气窗，对外换气窗用于机舱风机室与船舶机舱外界的空气进行气体交换；机舱风机室内部设置有用于机舱棚内部空气流通的对内换气窗，对内换气窗用于机舱风机室与船舶机舱的内部空气进行气体交换。通过在机舱内部增加机舱烟囱开口，引入机舱散热回风，与外界环境的低温新风混合，达到预热的效果。该方案利用机舱内各设备的散热量再循环，达到预热效果，避免了因对进入机舱内部的外界空气进行预热而额外消耗能量的情况。况。况。


技术研发人员：徐麟 马幽雅 郝子卓
受保护的技术使用者：上海船舶研究设计院
技术研发日：2023.04.27
技术公布日：2023/7/6