“育鯤”輪空調(diào)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及針對(duì)ac4空調(diào)器管理的改進(jìn)意見(jiàn)【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(jié)構(gòu)及針對(duì)AC4空調(diào)器管理的改進(jìn)意見(jiàn)</p><p><b>　　內(nèi)容摘要</b></p><p>　　“育鯤輪”作為我國(guó)目前最先進(jìn)的遠(yuǎn)

2、洋教學(xué)實(shí)習(xí)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(gè)艙室的溫度參數(shù)和濕度參數(shù)。同時(shí)，由于本輪在航行期間承擔(dān)大量的實(shí)習(xí)、教學(xué)任務(wù)，且船舶乘員較多，因此，其空調(diào)系統(tǒng)管系布置復(fù)雜，結(jié)構(gòu)部件先進(jìn)，與大型客輪十分相似。此外，“育鯤”輪空調(diào)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)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(shù)狀況，對(duì)于實(shí)習(xí)學(xué)生學(xué)習(xí)、研究有關(guān)船舶空調(diào)系統(tǒng)方面的專業(yè)知識(shí)提供了良好的學(xué)習(xí)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(jié)構(gòu)和輪機(jī)員對(duì)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(jié)構(gòu)和工作原理對(duì)AC4空調(diào)器的管理方法提出改進(jìn)意見(jiàn)。</p><p>　　關(guān)鍵詞：空調(diào)系統(tǒng)、AC4空調(diào)器 、轉(zhuǎn)輪式全熱交換器、改進(jìn)意見(jiàn) </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(jī)組的結(jié)構(gòu)4 </p><p>　　2.1 HSK7471-90-40P型半封閉式雙螺桿壓縮機(jī)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(jī)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(jiǎn)介9 </p><p>　　第4章 針對(duì)AC4空調(diào)器的特殊結(jié)構(gòu)對(duì)其管理方法提出的改進(jìn)意見(jiàn)10 </p><p>　　4.1 轉(zhuǎn)輪式全熱交換器的結(jié)構(gòu)和工作原理10 </p><p>　　4.2 對(duì)AC4空調(diào)器管理辦法提出的改進(jìn)意見(jiàn)13 </p><p>　　第5章 結(jié)論13 &l

12、t;/p><p>　　【參考文獻(xiàn)】14 </p><p>　　“育鯤”輪空調(diào)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及針對(duì)AC4空調(diào)器管理的改進(jìn)意見(jiàn)</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(huì)存在較大差異。因此，為了滿足船舶船員、旅客對(duì)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(shí)，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(duì)于人員較多的客輪和油輪更是至關(guān)重要。</p><p>　　“育鯤輪”作為我國(guó)目前最先進(jìn)的遠(yuǎn)洋教學(xué)實(shí)習(xí)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(gè)艙室的溫度參數(shù)和濕度參數(shù)。同時(shí)，由于本輪在航行期間承擔(dān)大量的實(shí)習(xí)、教學(xué)任務(wù)，且船舶乘員較多，因此，其空調(diào)系統(tǒng)管系布置復(fù)雜，結(jié)構(gòu)部件先進(jìn)，與大型客輪十分相

14、似。此外，“育鯤”輪空調(diào)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)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(shù)狀況，對(duì)于實(shí)習(xí)學(xué)生學(xué)習(xí)、研究有關(guān)船舶空調(diào)系統(tǒng)方面的專業(yè)知識(shí)提供了良好的學(xué)習(xí)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(xué)生較好的學(xué)習(xí)、研究條件，“育鯤”輪于AC4空調(diào)器中安裝了目前技術(shù)水平較為先進(jìn)的轉(zhuǎn)輪式全熱交換器。該熱焓交換器可實(shí)現(xiàn)AC4空調(diào)器100

15、%新風(fēng)。但與此同時(shí)，這也增加了本輪輪機(jī)員對(duì)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(jī)組的結(jié)構(gòu)</p><p>　　2.1 HSK7471-90-40P型半封閉式雙螺桿壓縮機(jī)</p><p>　　蒸發(fā)制冷、氣體膨脹制冷和半導(dǎo)體制冷是現(xiàn)代制冷裝置中機(jī)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(shí)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(shí)，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(guò)使用沸點(diǎn)較低的液體制冷劑，如R404a，使其以低壓低溫的液態(tài)進(jìn)入蒸發(fā)器盤(pán)管，該過(guò)程主要通過(guò)膨脹閥節(jié)流的作用完成。進(jìn)入盤(pán)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(shí)現(xiàn)制冷。此外，該制冷循環(huán)需用壓縮機(jī)對(duì)氣態(tài)制冷劑進(jìn)行壓縮，并用冷卻器對(duì)其進(jìn)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(jī)有著至關(guān)重要的作用，其性能的優(yōu)劣對(duì)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(jī)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(jī)、活塞式壓縮機(jī)、離心式壓縮機(jī)和旋渦式壓縮機(jī)均是常見(jiàn)的壓縮機(jī)類型。</p><p>　　其中，單級(jí)制冷壓縮機(jī)的工況主要取決于膨脹閥前的液體過(guò)冷度、吸氣過(guò)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(duì)應(yīng)，而壓縮機(jī)的質(zhì)量流量和蒸發(fā)器的蒸發(fā)量的平衡關(guān)系將決定蒸發(fā)壓力的大小。若蒸發(fā)器的供液過(guò)量，則蒸發(fā)量較高，并會(huì)導(dǎo)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(duì)應(yīng)，冷凝器單位時(shí)間內(nèi)的冷凝能力和壓縮機(jī)的質(zhì)量流量將決定冷凝壓力的大小。如果壓縮機(jī)的冷凝能力較好，則冷凝壓力降低，壓縮機(jī)的吸氣壓力降低，質(zhì)量流量減小，同時(shí)冷凝壓力升高

19、。反之，則冷凝壓力降低。</p><p>　　“育鯤”輪作為遠(yuǎn)洋教學(xué)實(shí)習(xí)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(fù)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(zhǎng)度。這樣，制冷壓縮機(jī)需要足夠大的制冷量、足夠長(zhǎng)的檢修期和足夠穩(wěn)定的長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)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(jī)，因?yàn)槠渚哂幸韵绿攸c(diǎn)：</p><p>　　運(yùn)行可靠且磨損較小，具有長(zhǎng)達(dá)3至5萬(wàn)的檢修時(shí)間，無(wú)易損件；</p><p>　　價(jià)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(guò)攝氏100度，且輸氣系數(shù)較高，預(yù)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(jī)，因?yàn)槁輻U式制冷壓縮機(jī)若制成半封閉式機(jī)型后，可降低噪音、減小油耗。圖1為半封閉式螺桿壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)圖，其主要工作原理為：</p><p>　　HSK7471-90-40P型半封閉式壓縮機(jī)具有兩根螺桿，它的兩個(gè)螺旋式轉(zhuǎn)子包括一個(gè)齒槽凹進(jìn)的轉(zhuǎn)子和一個(gè)齒槽凸出的轉(zhuǎn)子，分別為被動(dòng)轉(zhuǎn)子和主動(dòng)轉(zhuǎn)子，也稱陰轉(zhuǎn)

22、子和陽(yáng)轉(zhuǎn)子。主動(dòng)轉(zhuǎn)子所壓縮的氣體驅(qū)動(dòng)被動(dòng)轉(zhuǎn)子，使其反向轉(zhuǎn)動(dòng)，避免了機(jī)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(dòng)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(jī)結(jié)構(gòu)</p><p>　　HSK7471-90-40P型半封閉式雙螺桿壓縮機(jī)的容量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)是吸氣回流式，該調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)可使壓縮機(jī)卸載

23、啟動(dòng)。圖2為壓縮機(jī)的容量調(diào)節(jié)圖，本輪使用了柱塞閥有級(jí)容量調(diào)節(jié)。即其開(kāi)通通道的方向沿螺桿軸軸向于轉(zhuǎn)子座上，并設(shè)置兩對(duì)柱塞于某一軸向特定位置，柱塞前端呈圓柱面。每對(duì)柱塞于主動(dòng)轉(zhuǎn)子和被動(dòng)轉(zhuǎn)子相對(duì)應(yīng)，使螺桿與其緊密貼合。位于排出端法蘭的電磁閥通過(guò)電控實(shí)現(xiàn)對(duì)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(jī)的容量調(diào)節(jié)圖</p><p>　　此外，由于該型壓縮機(jī)的主動(dòng)轉(zhuǎn)子和被動(dòng)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(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中將發(fā)生氣體泄漏。因此，對(duì)于該類壓縮機(jī)對(duì)濕行程不敏感這一特點(diǎn)，可在壓縮機(jī)運(yùn)行時(shí)向基元容積噴液，以降低排氣溫度。此外，還可以通過(guò)冷卻氣體和滑油達(dá)到這一目的。該型壓縮機(jī)通過(guò)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(jìn)入熱交換器，并在進(jìn)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(jī)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(dāng)部位噴入制冷劑濕蒸汽，達(dá)到冷卻的效果。此處適當(dāng)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(jī)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(hào)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(jī)排出端，用以分離氣態(tài)制冷劑排出壓縮機(jī)時(shí)攜帶的滑油，并使其返回壓縮機(jī)內(nèi)部的裝置。此裝置可防止滑油過(guò)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(duì)系統(tǒng)啟動(dòng)前的滑油進(jìn)行加熱

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

28、關(guān)；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(jī)控制箱;320-NO.2壓縮機(jī)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(jī)組的熱交換器設(shè)置

29、于液態(tài)制冷劑到達(dá)電子膨脹閥之前，其設(shè)計(jì)理念將蒸發(fā)式過(guò)冷器和螺桿式壓縮機(jī)噴液冷卻的特點(diǎn)融為一體。同時(shí)，該裝置為提高自身性能，應(yīng)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(shuō)明書(shū)中未對(duì)該裝置進(jìn)行詳細(xì)的介紹和說(shuō)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(shuō)明：</p><p>　　液態(tài)制冷劑在流出冷凝器后進(jìn)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(jìn)入熱交換器，此處熱交換器出口與壓縮機(jī)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(guò)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(jìn)入壓縮

31、機(jī)內(nèi)部。此處，筆者通過(guò)查閱相關(guān)資料、分析本輪空調(diào)系統(tǒng)說(shuō)明書(shū)后得出，此路極有可能為對(duì)壓縮機(jī)機(jī)體噴液冷卻而將制冷劑通入壓縮機(jī)內(nèi)部，因此，此處制冷劑狀態(tài)應(yīng)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(guò)冷度提高，如此便達(dá)到了防止液管“閃氣”現(xiàn)象發(fā)生、避免壓縮機(jī)滑油和吸排氣溫度過(guò)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(zhǎng)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(mén)子公司生產(chǎn)、型號(hào)為MVL661.25-6.3電子式膨脹閥。西門(mén)子公司出品的MVL系列電子式膨脹閥的設(shè)計(jì)理念是控制和調(diào)節(jié)熱泵和冷媒水等制冷循環(huán)。同時(shí)，該系列膨脹閥可用于有機(jī)制冷劑，如R22、R404a 、R134a、R410A、R407c、R507等。其特點(diǎn)如下：</p><p>　　采用全封閉

33、結(jié)構(gòu)，免維修，失電時(shí)閥自動(dòng)關(guān)閉；</p><p>　　通過(guò)使用反饋信號(hào)，對(duì)位置實(shí)現(xiàn)精確控制；</p><p>　　動(dòng)作時(shí)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(duì)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(hào)供此類電子膨脹閥選擇，從而設(shè)定測(cè)定值和設(shè)定值。其中，該閥可通過(guò)DIP開(kāi)關(guān)實(shí)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(jì)可對(duì)膨脹閥吸口處節(jié)流設(shè)備的最小開(kāi)度進(jìn)行調(diào)節(jié)，并能夠自動(dòng)調(diào)節(jié)膨脹閥開(kāi)度。在操作過(guò)程中，若強(qiáng)制輸入“全關(guān)”和“全開(kāi)”信號(hào)，則LED（如圖所示）能夠顯示操作狀態(tài)。</p><p>　　第三方或西門(mén)子的控制器可對(duì)MVL系列電子式膨脹閥進(jìn)行

35、驅(qū)動(dòng)，此類控制器可發(fā)出DC 0/4...20 mA或DC 0/2...10 V信號(hào)，“育鯤”輪采用的控制器則為西門(mén)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(shí)現(xiàn)對(duì)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(dòng)作行程與電壓信號(hào)成正比，而ZC端的控制信號(hào)對(duì)于此閥的輸入信號(hào)擁有最高優(yōu)先權(quán)，所以，電位計(jì)和受控制信號(hào)Y的設(shè)定值將在ZC信號(hào)斷開(kāi)時(shí)決定膨脹閥的開(kāi)度。</p><

36、p>　　若系統(tǒng)中沒(méi)有循環(huán)存在，則電位計(jì)將膨脹閥置于全關(guān)位置。</p><p>　　圖5 DIP開(kāi)關(guān)的設(shè)定圖表</p><p>　　根據(jù)圖5中的表格，可以得出：選擇反饋信號(hào)U和位置信號(hào)Y的控制方式由開(kāi)關(guān)1、2、3控制。其具體控制方式見(jiàn)下表：</p><p>　　注：反饋信號(hào)U與位置信號(hào)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(shí)其操作狀態(tài)。燈光顏色與操作狀態(tài)的對(duì)應(yīng)關(guān)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(jī)組采用的是共用蒸發(fā)器，其型號(hào)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(jìn)入蒸發(fā)器，以達(dá)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(jìn)入管內(nèi)，上部流出，并帶有一定的過(guò)熱度，同時(shí)，蒸發(fā)器在管外設(shè)置隔板用以引導(dǎo)冷媒水流動(dòng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)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(jī)組相連接，且二者并聯(lián)工作。本輪共配備3臺(tái)循環(huán)冷媒水泵，供全船空調(diào)系統(tǒng)使用，且3臺(tái)冷媒水泵完全相同，各使用50%容量，其中一臺(tái)備用。其主要參數(shù)詳見(jiàn)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(jī)組，使低溫淡水進(jìn)入冷凝器的溫度約為36℃。其中，PLC自動(dòng)控制冷卻水機(jī)組，并根據(jù)相應(yīng)的溫度、壓力控制冷卻水機(jī)組的負(fù)荷。</p><p

40、>　　2.7 “育鯤”輪制冷機(jī)組的工作原理</p><p>　　綜上所述，“育鯤”輪制冷機(jī)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(jī)吸入，進(jìn)入壓縮機(jī)后，氣態(tài)制冷劑經(jīng)過(guò)驅(qū)動(dòng)電機(jī)時(shí)，被冷卻降溫，而后壓縮機(jī)對(duì)氣態(tài)制冷劑進(jìn)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(jìn)入滑油分離器，以分離其攜帶的過(guò)多的滑油，防止滑油帶入系統(tǒng)，并使之返回壓縮機(jī)內(nèi)。從

41、滑油分離器排出的氣態(tài)制冷劑隨后進(jìn)入冷卻器，在冷卻器內(nèi)部，溫度約為36℃的低溫淡水對(duì)高溫高壓的氣態(tài)制冷劑進(jìn)行冷卻，使其降溫、液化。液態(tài)制冷劑在經(jīng)過(guò)濾器過(guò)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(guò)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(jī)，方法為噴液冷卻。在主回路中，系統(tǒng)通過(guò)接收壓縮機(jī)吸口溫度信號(hào)和蒸發(fā)器出口壓力信號(hào)調(diào)節(jié)電子式膨脹閥，以達(dá)到保證蒸發(fā)器出口制冷劑過(guò)熱

42、度穩(wěn)定的目的，同時(shí)，冷媒水的進(jìn)出口溫度可以借此保持在進(jìn)口12℃和出口7℃的穩(wěn)定值。最終，制冷劑吸熱、升溫，進(jìn)而氣化并被壓縮機(jī)重新吸入，以保證系統(tǒng)循環(huán)的穩(wěn)定進(jìn)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(shè)置6臺(tái)中央空調(diào)器并采用中壓?jiǎn)物L(fēng)管系統(tǒng)，此外，還專門(mén)設(shè)置3臺(tái)柜

43、式空調(diào)器，分別位于廚房、普通船員餐廳和高級(jí)船員餐廳，供其使用。在本輪中央空調(diào)系統(tǒng)中，回風(fēng)通過(guò)走廊和通道，病房則沒(méi)有回風(fēng)。在公共艙室內(nèi)，人均最小新風(fēng)量為15m3/h，獨(dú)立人員房間內(nèi)，人均最小新風(fēng)量為25 m3/h。本輪空調(diào)系統(tǒng)對(duì)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(shuō)明的是，本輪空調(diào)系統(tǒng)在外界氣溫20～23℃時(shí)，采用自然通風(fēng)工況，空調(diào)制冷裝置在室外氣溫＞23℃時(shí)起用。由此可見(jiàn)，該空調(diào)系

44、統(tǒng)在夏季制冷工況和冬季采暖工況中，過(guò)渡季節(jié)新風(fēng)比為100%，而夏季和冬季的新風(fēng)比均大于50%。圖6為“育鯤”輪中央空調(diào)器結(jié)構(gòu)原理圖。</p><p>　　圖6 “育鯤”輪中央空調(diào)器結(jié)構(gòu)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(dòng)加溫控制閥；236-濕度控制閥；318-電動(dòng)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(dòng)風(fēng)閘和手動(dòng)風(fēng)閘安裝于新風(fēng)進(jìn)口處和回風(fēng)進(jìn)口處，使新風(fēng)和回風(fēng)充分混合后流過(guò)濾器、加熱器或冷卻器。此外，本輪還設(shè)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(shè)有承水盤(pán)，水封管對(duì)其進(jìn)行泄水?？諝饨?jīng)過(guò)上述裝置后，將被送入內(nèi)壁包裹絕緣材料的靜壓箱，以達(dá)到降噪的目的。最終，空氣被分配至各個(gè)艙室，艙室均裝有頂式布風(fēng)器，且為錐形直布式布風(fēng)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(guò)自動(dòng)控制的方式對(duì)蒸汽或冷媒水的流量進(jìn)行調(diào)節(jié)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的控制。在空調(diào)器室設(shè)有控制箱，用以控制此類閥件。同時(shí)，在相應(yīng)區(qū)域還裝有回風(fēng)管感受器，實(shí)現(xiàn)了對(duì)濕度和溫度的測(cè)定。</p><p>　　本輪空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)用PLC控制各空調(diào)器，并與局域網(wǎng)相連接，設(shè)有Profibus接口。</p><p>　　“育鯤”輪空調(diào)系統(tǒng)的各個(gè)設(shè)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(jiàn)下表：</p><p>　　3.2 “育鯤”輪空調(diào)器簡(jiǎn)介</p><p>　　“育鯤”輪空調(diào)系統(tǒng)共設(shè)有AC1、AC2、AC3、AC4、AC5、AC6六個(gè)空調(diào)器。這些空調(diào)器分別服務(wù)于船舶的不同區(qū)域，并被安裝于4個(gè)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(wù)區(qū)域、安裝位置以及工作參數(shù)詳見(jiàn)下表：</p><p>　　第4章 針

48、對(duì)AC4空調(diào)器的特殊結(jié)構(gòu)對(duì)其管理方法提出的改進(jìn)意見(jiàn)</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(jié)構(gòu)和輪機(jī)員對(duì)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(wù)區(qū)域——主甲板79號(hào)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(shí)習(xí)學(xué)生的寢室使用，所以較低的室內(nèi)溫度對(duì)乘員居住的舒適度產(chǎn)

49、生了一定的負(fù)面影響。以下，筆者將根據(jù)轉(zhuǎn)輪式全熱交換器的結(jié)構(gòu)和工作原理對(duì)該現(xiàn)象的產(chǎn)生原因進(jìn)行分析，并對(duì)AC4空調(diào)器的管理方法提出改進(jìn)意見(jiàn)。</p><p>　　4.1 轉(zhuǎn)輪式全熱交換器的結(jié)構(gòu)和工作原理</p><p>　　圖7 轉(zhuǎn)輪式全熱交換器結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　轉(zhuǎn)輪式全熱交換器主要有轉(zhuǎn)芯、轉(zhuǎn)輪驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、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(jìn)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(shí)回收顯熱與潛熱。全熱效率可達(dá)70%-90%。(2)RT型：由純鋁箔制成，無(wú)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(jìn)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(qiáng)的耐腐蝕性，主要回收顯熱。對(duì)RT型、PT型，當(dāng)轉(zhuǎn)輪溫度低于排風(fēng)露點(diǎn)溫度時(shí)，可對(duì)新風(fēng)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(wú)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(jìn)的粉塵微粒堵塞通道。與此同時(shí)，經(jīng)過(guò)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(wú)數(shù)小截面蜂窩狀空氣通道。蜂窩狀結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使轉(zhuǎn)芯形成了一個(gè)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^(guò)蜂窩狀通道的風(fēng)速宜在2-5m/s，轉(zhuǎn)輪芯體直徑一般在500-400</p><p>　　②轉(zhuǎn)輪驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu) 由電動(dòng)機(jī)、V型帶和帶輪組成，是驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)輪旋轉(zhuǎn)的設(shè)備。電機(jī)裝于轉(zhuǎn)輪外部，與轉(zhuǎn)速控制單元相連。在正常運(yùn)轉(zhuǎn)條件下，電動(dòng)

53、機(jī)不需維護(hù)（裝有終生長(zhǎng)時(shí)的油脂潤(rùn)滑）。</p><p>　?、弁鈿?外殼是安裝轉(zhuǎn)輪芯體和轉(zhuǎn)輪驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的殼體，由鋁板，呂鋅合金或不銹鋼構(gòu)成。它分隔成兩部分，分別與進(jìn)風(fēng)管和排風(fēng)管相連。殼體上裝有接風(fēng)管的短管和對(duì)應(yīng)電動(dòng)機(jī)的部位，留有能拆開(kāi)的檢查口，有的還設(shè)有觀察鏡。</p><p>　?、芮鍜哐b置(或稱清洗扇)</p><p>　　圖8 清洗扇實(shí)物圖與示意圖</

54、p><p>　　當(dāng)轉(zhuǎn)輪從排風(fēng)側(cè)向送風(fēng)側(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，蜂窩狀結(jié)構(gòu)中存留的污濁空氣會(huì)混入新風(fēng)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(fēng)室內(nèi)側(cè)設(shè)置清掃裝置。當(dāng)轉(zhuǎn)輪從排風(fēng)側(cè)轉(zhuǎn)向新風(fēng)側(cè)時(shí)，強(qiáng)迫少量新風(fēng)通過(guò)清洗扇，將暫時(shí)殘留在蓄熱體上的污物又沖向排風(fēng)側(cè)，防止了細(xì)菌向新風(fēng)轉(zhuǎn)移，對(duì)轉(zhuǎn)輪體起到了凈化作用。新風(fēng)側(cè)與排風(fēng)側(cè)至少有200Pa的壓力差。當(dāng)滿足以上條件時(shí)，自清潔扇可以保證從污風(fēng)到新風(fēng)的泄漏率小于0.3%。</p&

55、gt;<p><b>　?、菝芊饨Y(jié)構(gòu)</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(diǎn)：</p><p><b>　?、俎D(zhuǎn)軸與轉(zhuǎn)芯垂直。</b

56、></p><p>　　②轉(zhuǎn)芯端面平整, 密封條端正平直。</p><p>　　③轉(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(shè)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(yīng)外界環(huán)境的變化，隨時(shí)改變轉(zhuǎn)速比，保證進(jìn)入新風(fēng)處理機(jī)前空氣溫

57、濕度設(shè)定值，使換熱器能夠全年經(jīng)濟(jì)運(yùn)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(fēng)系統(tǒng)的進(jìn)口還設(shè)有空氣過(guò)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(shè)有兩層分隔板，室內(nèi)排出的空氣，通過(guò)轉(zhuǎn)輪芯體的上半側(cè)排至室外，室外新風(fēng)通過(guò)轉(zhuǎn)輪芯體的下半側(cè)送至室內(nèi)，新風(fēng)與排風(fēng)反向逆流。電動(dòng)機(jī)通過(guò)皮帶或鏈條帶

58、動(dòng)轉(zhuǎn)輪緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)，空氣以低速通過(guò)蓄熱體，靠新風(fēng)和排風(fēng)的溫差和水蒸氣分壓差進(jìn)行濕熱交換。顯熱回收主要是通過(guò)芯體材料的蓄熱特性實(shí)現(xiàn)，潛熱回收主要是通過(guò)吸濕劑的吸濕性能實(shí)現(xiàn)。沒(méi)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(fù)始地從空氣中吸收和脫吸水蒸汽, 其機(jī)能幾乎恒定不變。在冬季工況中，室內(nèi)排風(fēng)的溫濕度高于新風(fēng)，排風(fēng)經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)輪吸能區(qū)時(shí)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(dāng)轉(zhuǎn)輪經(jīng)過(guò)清洗

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

60、<p>　　通過(guò)對(duì)轉(zhuǎn)輪式全熱交換器結(jié)構(gòu)和工作原理的分析，我們得知，相較于直接混合新風(fēng)和回風(fēng)的其他空調(diào)器，AC4空調(diào)器中的回風(fēng)通過(guò)采用轉(zhuǎn)輪式全熱交換器將回風(fēng)的熱量與新風(fēng)進(jìn)行交換的方式，勢(shì)必造成換熱效率的降低，因此，對(duì)送風(fēng)加熱的蒸汽需求量將增大。同時(shí)，在AC4空調(diào)器制熱工況的實(shí)際應(yīng)用中，若將空調(diào)器溫度設(shè)置較高，則回風(fēng)與新風(fēng)溫度的差值增大，回風(fēng)傳遞的熱量增多，于是，新風(fēng)經(jīng)過(guò)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(fēng)的溫度將升高，進(jìn)而使回風(fēng)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(shè)置較低，則會(huì)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(shí)際航行中，“育鯤”輪鍋爐的蒸汽總量不足，無(wú)法滿足全船蒸汽的需求量。因此，綜合上述原因，輪機(jī)員在對(duì)AC4空調(diào)器的日常管理中，對(duì)其溫

62、度的設(shè)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(hào)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(duì)上述情況，筆者提出以下三點(diǎn)對(duì)于管理辦法的改進(jìn)意見(jiàn)：</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(shè)置溫度的情況下，增加調(diào)節(jié)空調(diào)器設(shè)置溫度的次數(shù)，以保證回風(fēng)溫度不致過(guò)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(dāng)減少其他設(shè)備的蒸汽用量，以滿足AC4空調(diào)器對(duì)送風(fēng)加熱的蒸汽需求；</p><p>　　考慮到轉(zhuǎn)輪式全熱交換器回風(fēng)與新風(fēng)換熱效率較低的情況，可增加對(duì)該部件的維護(hù)次數(shù)，盡可能在設(shè)備管理方面提高其換熱效率。</p><p><b>　　第5章 結(jié)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(duì)工作和生活環(huán)境舒適和衛(wèi)生的要求而設(shè)置。本文介紹了“育鯤”輪空調(diào)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成和工作原理，并對(duì)AC4空調(diào)器的管理辦法提出了改進(jìn)意見(jiàn)。針對(duì)AC4空調(diào)器服務(wù)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(diǎn)建議，旨在通過(guò)改進(jìn)管理辦法的方式解決這一問(wèn)題。希望這是一次有效的嘗試。</p><p>

65、;　　此外，由于筆者學(xué)識(shí)和經(jīng)驗(yàn)有限，文中不妥、疏漏之處，祈請(qǐng)老師賜正。</p><p><b>　　【參考文獻(xiàn)】</b></p><p>　　[1]費(fèi)千.船舶輔機(jī).大連:大連海事大學(xué)出版社，2007.</p><p>　　[2]李世臣.海上輪機(jī)實(shí)習(xí). 大連:大連海事大學(xué)出版社，2010.</p><p>　　[3]《HV