淺談船舶機艙通風設計的改進

王永光

摘要：隨著船舶加工與制造技術要求不斷提高，船舶機艙通風成為人們關注的重要問題，其影響著船舶制造質量。本文分析船舶機艙通風，針對船舶機械式通風系統在設計和制造過程中暴露出來的問題，提出了具體的原因分析和改進措施，旨在提供設計參考和運用，以改善船舶機艙通風設計狀況。

關鍵詞：船舶；機械式通風；設計制造；改進對策

機艙通風設計和計算是船舶設計中比較重要的一環，風量計算是風機選型和各區域風量分配的基礎，計算應確保總風量充足以滿足所有設備散熱和燃燒的需求。系統設計中應各附件選型合理，滿足船級社和國際公約的要求，管路及附件采用合理的風速使系統管路阻力與風機能力相匹配，必要時應進行阻力計算。系統設計應保證達到設計風量并能通過現場風量測試，通過調節裝置使各區域的風量達到設計值。筆者根據多年來船舶機艙通風系統修改的經驗，提出了在生產設計階段改進的問題。

一、船舶機艙通風系統概述

船舶正在朝著超大噸位、超強動力性能和多功能模塊化的方向發展，以噸位為例，當前的遠洋油輪已經達到了十萬噸甚至是數十萬噸的級別，這對于造船技術和管理技術是一個巨大的考驗；在動力性能上，超大噸位的船舶仍然可以保持幾十節的航行速度，在保障其他功能區的空間的同時，提升動力效率是其中的關鍵；功能模塊上隨著LNG船、油輪等等功能性明顯的特型船舶的出現，以及對于超長時間航行對后勤保障的要求等等，這一切都離不開一個有效的通風系統的保障，首先是要保障在高溫、極寒等極端天氣下，船員的生活需要，保障他們的空氣流動和艙體保溫；對于動力系統來說，合適的通風系統設計能夠及時為動力系統散熱、降低運行風險；其三是船舶運輸中的許多產品對于船艙溫度尤其敏感，這時候就需要一個能夠進行自動化控制的通風系統來保障每一個區域的通風換氣。

二、 船舶機械式通風系統的問題研究及改進對策

當前在船舶中通風系統大多采用機械式的設計方案，一方面是由于高自動化程度的通風系統在設計難度和運行穩定性上還需要進一步的發展，與此同時也是基于在實際制造過程中，機械式的通風系統成本更低、且能夠在系統維護管理和性能升級上發揮更大的作用。

1. 機械式通風系統設計及其問題研究

通風系統遍布在船舶船體中的各個區域，涉及到了船舶推進動力系統、生活服務區、倉儲區和特殊功能區等等，從設計流程上來講，通風系統的設計應該是和船舶設計同步的，根據現有的船舶整體構造，在船艙內部進行通風管道的預留和型號設計、通風柵欄截面設計、通風口高度設計和鼓風機布置等。

設計的核心問題是要確定在各個區域內的通風量需求和通風系統的實際送風量。對于推進動力區域的通風量設計主要是根據船舶配置的動力總成的總功率和工作特性，計算出在不同運行轉速和動力負荷下，動力系統的總吸氣量，同時根據發動機等散熱裝置在單位時間內的產熱量，基于傳熱學和空氣熱傳播等專業知識，計算出要保障動力區內溫度平衡所需要的進風量和進風速度。總吸氣量包括以下幾個方面：主發動機在額定工況下消耗的標準空氣量、柴油機等附屬動力系統的空氣消耗量、鍋爐燃燒所需的空氣量等，再根據通風系統在流通過程中的實際損耗值，乘以一個保險系數就是動力系統的進風量；生活區和功能區的通風保障，要充分考慮氣候環境的變化、突發狀況的緊急處理等，做到一定的通風富余。整個通風量計算方法如上，在根據具體的船艙結構進行通風管道網絡的鋪排。

在當前的機械式通風系統設計中主要存在的問題就是通風系統難以面對復雜多變的極端情況，往往導致通風系統極大的浪費或者在關鍵時刻造成損失。船舶運行中往往會出現極端的氣候狀況、運行故障、設備故障甚至是安全事故，通風系統的設計要充分考慮這些極端情況的出現，要避免在船舶出現上述情況而導致局部通風系統出現故障后，整個船艙的通風系統難以正常運行的現象出現，這需要在實際設計中加入一定的自動化控制模塊，在危急情況出現時，自動進入預案設計的通風系統構造，保障通風系統在極端情況下的正常運行。

2. 機械式通風系統制造及其問題研究

通風系統的制造主要包括兩個方面，其一是零部件的加工、其二是零部件的裝配，機械式通風系統主要的零部件有通風管道、風扇系統、泵送系統、閥門系統和鼓風機等，這些零部件構成了通風系統的流通網絡和控制節點，管道是機械式通風系統的主要通道，為了防止通風管道出現腐蝕、堵塞和破壞，要選用適合于船舶運行環境的特殊材料進行加工，這既需要管道材料生產方進行大量的實地試驗，在控制成本的前提下，選擇合適的新型材料和復合材料，也需要在管道形狀設計和管道系統組成上進行針對性的研究；風扇系統能夠對管道內的空氣風速進行實時的調節，通過順時針和逆時針的風扇作業，可以實現管道進風速度的調節，以滿足不同船艙的通風需求；閥門系統是進行通風開閉和風量控制的關鍵，也是在危急情況下進行通風系統的整體調節的關鍵，也是在當前機械式通風系統制造中難度最大的一個環節。在零部件組裝上，由于通風系統往往是在船體的角落進行安裝，一經安裝就很難進行大規模的維修更換，因此對其安裝質量的要求極高，這其中最為重要的就是管道密封性、閥門精度調節和泵送系統安置上，要確保每一項參數準確無誤，才能在實際的工作中準確的進行通風操作。

三、結語

隨著社會的進步，經濟的進一步發展，船舶運輸行業也會迎來新的發展，伴隨著船舶運輸領域的不斷廣闊，船舶的危險性也是在不斷的提高，這些都給船舶的安全設計提出了更高的要求。總而言之，當前在機械式通風系統制造上主要面臨的困難還是國產化的問題，由于通風系統的關鍵性作用，對于其結構穩定性、材料耐受性和關鍵零部件的穩定性要求極高，以管道為例，一旦管道在規定時間以內發生損壞，就會打破船舶的大修周期，給船舶運營增加了成本，精準耐用的閥門系統是整個機械式通風系統的樞紐，也是核心技術的關鍵體現，泵送系統能夠在極端情況下發揮救命的關鍵作用，以上這些零部件在大型船舶和特型船舶上大都是國外產品壟斷的現狀，這一方面反映出我國在這些基礎領域的研發力度和投入力度的不夠，在另一方面也提醒我們在這些領域我國的造船業還大有可為，通過與國外先進水平和先進技術的合作交流，加快我國船舶通風系統關鍵零部件技術的發展進程，積極促進科研院校在這一領域的研發力度，實現產學研一體化的進行提高，是解決這一問題最佳的方案和長遠舉措。

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（作者單位：大連中遠海運重工有限公司）