CN112983699B - 发动机室供气系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种发动机室供气系统，可改善外部气温降低时的主发动机和锅炉的合计燃油率。一种船舶的发动机室供气系统，其包括主发动机(10)与锅炉(20)，该锅炉(20)通过主发动机(10)的排热和燃烧器(25)产生蒸汽，发动机室供气系统包括：船外供气口(5)，用于获取来自船外的空气(6)；供气线路(50)，用于将从船外供气口(5)获取的空气(6)直接地供给到主发动机(10)；发动机室内供气口(8)，用于获取来自设置于供气线路(50)中的发动机室内的空气(9)；调整机构(30)，调整来自船外的空气(6)与来自发动机室内的空气(9)的混合比例；控制机构(40)，按照主发动机(10)的燃油率和锅炉(20)的燃油率的合计燃油率提高的方式，对调整机构(30)进行控制。

Description

发动机室供气系统
技术领域
本发明涉及船舶的发动机室供气系统。
背景技术
在过去，设置于船舶的发动机室(機関室，engine room)的主发动机在吸入发动机室内的空气的同时，进行运转。另外，为了将空气供给到发动机室而设置供气风扇，获取船外的空气。
但是，通常，发动机室内的空气的温度因来自设备的放热，一般高于外气，还具有因船的原因，高10℃左右的情况。此外，如果供气风扇发生故障，则无法将空气供给到主发动机，对主发动机的运行造成妨碍。
相对该情况，在专利文献1中记载有涉及供气结构的发明，该供气结构对具有侧翼部和侧翼柱部的船舶的发动机室供气。另外，在侧翼柱部上设置供气口，该供气口用于从船外而获取空气，将已获取的空气经由侧翼柱部的内部的供气线路，直接地供给到主发动机的空气吸入口。由此，没有设置空气导入用的供气风扇，而以低于发动机室内部的温度，将清洁的空气供给到主发动机，使主发动机的燃油率提高。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：JP特开2013－119368号公报
发明内容
发明要解决的课题
但是，在船舶的发动机室的内部，设置利用主发动机的排热产生蒸汽的锅炉，其与船内的蒸汽需求相对应。由于这样的锅炉无法通过主发动机的排气量、排气温度产生足够的蒸汽，故为了与船内需求相对应，通过燃烧器的再加热而产生不足量的蒸汽。
另一方面，像在专利文献1中记载的发明那样，在按照将从船外而获取的空气直接地供给到主发动机的空气吸入口的方式构成的场合，在冬季等的外部气温降低时，伴随供给到主发动机的供气温度的降低，主发动机的排气温度也降低，仅仅通过主发动机的排气，无法在锅炉中产生足够的蒸汽，锅炉的压力降低，必须要求燃烧器的再加热，由此,有主发动机和锅炉的合计的燃油率恶化的担心。
本发明为解决上述过去的课题而研发，提供一种船舶的发动机室供气系统，该船舶具有：从船外直接地吸引空气的主发动机、通过主发动机的排热和燃烧器而产生蒸汽的锅炉，其可改善外部气温降低时的主发动机和锅炉的合计的燃油率。
用于解决课题的技术方案
为了解决上述课题，本发明的发动机室供气系统为一种船舶的发动机室供气系统，该船舶的发动机室供气系统包括主发动机与锅炉，该锅炉通过该主发动机的排热和燃烧器产生蒸汽，其特征在于，该发动机室供气系统包括：船外供气口，该船外供气口用于获取来自船外的空气；供气线路，该供气线路用于将从该船外供气口获取的空气直接地供给到上述主发动机；发动机室内供气口，该发动机室内供气口用于获取来自上述供气线路中所设置的发动机室内的空气；调整机构，该调整机构调整来自上述船外的空气与来自上述发动机室内的空气的混合比例；控制机构，该控制机构按照上述主发动机的燃油率和上述锅炉的燃油率的合计燃油率提高的方式，对上述调整机构进行控制。
再有，最好，上述控制机构根据上述锅炉的压力对上述调整机构进行控制。
还有，最好，上述控制机构根据上述主发动机的供气温度对上述调整机构进行控制。
另外，最好，上述控制机构根据上述主发动机的排气量、排气温度与负荷中的至少一者对上述调整机构进行控制。
此外，最好，上述船外供气口设置于侧翼柱部上。
发明的效果
本发明的发动机室供气系统涉及一种船舶的发动机室供气系统，该船舶的发动机室供气系统包括主发动机与锅炉，该锅炉通过该主发动机的排热和燃烧器产生蒸汽。另外，从船外供气口获取来自船外的空气，通过供气线路，将从船外供气口获取的空气直接地供给到主发动机。另外，在供气线路中，设置用于获取来自发动机室内的空气的发动机室内供气口，通过调整机构而调整来自船外的空气与来自机构室内的空气的混合比例。此外，控制机构按照主发动机的燃油率和锅炉的燃油率的合计的燃油率提高的方式，对调整机构进行控制。于是，在于外部气温降低时，主发动机的排气温度降低，必须要求锅炉的燃烧器的再加热的场合，提高发动机室内的空气的混合比例，使对主发动机的供气温度上升，使排气温度上升，抑制锅炉的燃烧器的再加热，改善主发动机和锅炉的合计的燃油率。
还有，控制机构在要根据锅炉的压力控制调整机构的场合，可按照将锅炉的压力作为判断基准，合计的燃油率提高的方式进行控制。
此外，控制机构在要根据主发动机的供气温度控制调整机构的场合，可按照将主发动机的供气温度作为判断基准，合计的燃油率提高的方式进行控制。
另外，控制机构在要根据主发动机的排气量、排气温度和负荷中的至少一者控制调整机构的场合，可按照将主发动机的排气量、排气温度和负荷中的至少一者作为判断基准，合计的燃油率提高的方式进行控制。
像这样，按照本发明的发动机室供气系统，可针对具有从船外而直接地吸引空气的主发动机与通过主发动机的排热和燃烧器而产生蒸汽的锅炉的船舶，改善外部气温降低时的主发动机和锅炉的合计的燃油率。
附图说明
图1为具有本发明的实施方式的发动机室供气系统的船舶的模式图；
图2为本发明的发动机室供气系统的结构图；
图3为已有例子的发动机室供气系统的结构图；
图4为表示燃油率的模拟结果的曲线图。
具体实施方式
下面参照图1～图4，对本发明的实施方式的发动机室供气系统进行描述。图1为具有本实施方式的发动机室供气系统的船舶100的模式图。另外，图1表示在从后方观看船舶100的居住区部分的同时，切换到垂直方向的状态。
在船舶100的上甲板上设置具有操舵室、船员的居室等的居住区1。从居住区1，沿船宽度方向，朝向左舷和右舷，侧翼部2、2突出。另外，为了从下方而支承侧翼部2、2，在侧翼部2、2与上甲板之间设置侧翼柱部3、3。图1所示的侧翼柱部为1个柱状部件，但是，不限于这样的结构，比如，可形成呈梯凳那样的八字状而设置2个柱状部件的结构等，其形状有多种。
在侧翼柱部3、3中的一者(右舷侧；图1的右侧)的侧翼柱部3的上部设置船外供气口5。最好，将船外供气口5设置于侧翼柱部3的前面(船舶的行进方向侧的面)上，以便在船舶航行中承受的风容易从船外供气口5流入。其中，在本实施方式中，由于像后述那样，主发动机从船外直接地吸入空气，故不必要求一定地设置于前面，也可设置于侧面、后面。另外，最好，船外供气口5的高度设置在上部，以便抑制海水飞沫的混入。
侧翼柱部3的内部是中空的，其构成从船外供气口5获取的空气的通路。侧翼柱部3的下端部与埋设于上甲板的下方中的供气管7的一端连接。另外，供气管7的另一端连通到发动机室60的内部。在发动机室60中，设置主发动机10。在主发动机10中设置用于吸入燃烧用空气的空气吸入口(在图中没有示出)。供气管7与空气吸入口通过连接管(在图中没有示出)直接地连接。像这样，通过侧翼柱部3和供气管7构成供气线路50，该供气线路50用于将从船外供气口5获取的空气直接地供给到主发动机10。
在主发动机10的运行时，经由船外供气口5、侧翼柱部3、供气管7、连接管，船外的空气直接供给到主发动机10的空气吸入口。另外，发动机室60内部的空气经由烟囱4而排到船外。
在主发动机60内部的供气线路50的中途，设置发动机室内供气口8，该发动机室内供气口8用于获取来自发动机室的空气9。在发动机室内供气口8中，设置后述的调整机构(三向切换调节风门(damper))，可使来自机构室的内部的空气9流入到供气线路50中，使船外空气6和室内空气混合，调整混合比例。
图2为本发明的实施方式的发动机室供气系统的结构图。从船外供气口5获取的船外空气6经由供气线路50供向主发动机10。另外，从设置于供气线路50中的发动机室内供气口8获取的发动机室内空气9也经由供气线路50供向主发动机10。在发动机室内供气口8中，设置作为调整机构的3向切换调节风门30，供向主发动机10的船外空气6和发动机室内空气9的混合比例可调整。
从主发动机10排出的排气11在经过锅炉20之后排出。锅炉20从通过泵22供向蒸汽筒21的水，借助排气11的排热产生蒸汽。已产生的蒸汽送给船内的蒸汽需要部分使用。
压力开关24检测蒸汽筒21内部的压力，在该压力小于等于规定的压力的场合，使作为再加热机构的燃烧器25运转。另外，压力控制器26检测蒸汽筒21内的压力，根据需要而使调节阀27开闭。
压力转换器28检测蒸汽筒21内的压力，将已检测的压力转换为控制用的电流信号。接着，根据已转换的控制用信号，控制机构40进行调整机构30(三向切换调节风门)的控制。控制机构40的控制按照主发动机10的燃油率与锅炉20的燃油率的总燃油率提高的方式进行。
为了提高总燃油率，可在监视蒸汽筒21内的压力的同时，通过按照不极力地启动燃烧器25的方式，进行调节阀控制的方式实施。即，将锅炉20的再加热产生的(必须要求启动燃烧器25)蒸汽筒21内部的压力作为基准压力，对调整机构30(三向切换调节风门)的打开度进行比例控制，如果小于基准压力，则可增加来自发动机室内空气9的供气，如果高于基准压力，则增加船外供气6的供气。
图3为已有例子的发动机室供气系统的结构图。如果与本实施方式相比较，则没有设置发动机室内供气口8、调整机构(三向切换调节风门)、控制机构40，向主发动机10，仅仅供给来自船外供气口5的船外空气6。
图4表示计算机模拟的实施例。模拟条件如下所述。
<主机燃油率>
以I.S.O.条件(发动机室温度：25℃，冷却水温度：25℃)的主机燃油率为基础，在主机燃油率中考虑外部气温(＝吸气温度)的变化，将其作为主机燃油率而计算。
<锅炉燃油率>
主机负荷：C.S.O.(常用航海速力)、发动机室温度：根据25℃的主机的排气量、温度中选定锅炉。船内必要蒸汽量在常用航海中(主机负荷C.S.O.)，并且冬季的温度条件(外部气温：2℃，海水：5℃，发动机室温度：25℃)下而计算。
相对外部气温为在曲线图中记载的温度的场合的主机排气量、温度，确认根据已选定的锅炉而获得的蒸汽量，计算相对船内必要蒸汽量的不足量，作为再加热的燃油率恶化量而计算，制作曲线图。
<实施例>
图2所示的结构(本发明的实施方式)的发动机室供气系统
<比较例1>
图3所示的结构(已有例子)的发动机室供气系统(仅仅吸入船外空气)
<比较例2>
通常的发动机室供气系统(吸入发动机室内空气)
像图4所示的那样而知道，相对在实施例中，从外部气温低的条件到外部气温高的条件为良好的燃油率的情况，在比较例1中，外部气温低的场合的燃油率恶化，在比较例2中，外部气温高的场合的燃油率恶化。
本实施方式的发动机室供气系统为包括主发动机10与锅炉20的船舶100的发动机室供气系统，该锅炉20通过主发动机10的排热和燃烧器25产生蒸汽。另外，从船外供气口5获取来自船外的空气，将从船外供气口5获取的空气通过供气线路50直接地供给到主发动机10。另外，在供气线路50中设置用于获取来自发动机室内的空气的发动机室内供气口8，通过调整发动机30，调整来自船外的空气与来自发动机室内的空气的混合比例。此外，控制机构40按照主发动机10的燃油率和锅炉20的燃油率的合计的燃油率提高的方式，对控制机构30进行控制。于是，在于外部气温降低时，主发动机10的排气温度降低，必须要求锅炉20的燃烧器25的再加热的场合，可提高发动机室内的空气的混合比例，使对主发动机10的供气温度上升，使排气温度上升，抑制锅炉20的燃烧器25的再加热，改善燃油率。
此外，控制机构40根据锅炉20的压力控制调整机构，由此可按照将锅炉20的压力作为判断基准，合计的燃油率提高的方式进行控制。
像这样，按照本实施方式的发动机室供气系统，在包括从船外直接地吸引空气的主发动机、与通过主发动机的排热和燃烧器而产生蒸汽的锅炉的船舶中，可改善外部气温降低时的主发动机和锅炉的合计的燃油率。
以上对本发明的实施方式的发动机室供气系统进行了说明，但是本发明不限于上述的实施方式，其它的各种的变更是可能的。比如，在上述实施方式中，虽然船外供气口设置于侧翼柱部上，但是，可获取来自船外的空气。
还有，在上述实施方式中，控制机构控制调整机构的场合的判断基准为锅炉压力，除此以外，该判断基准也可为主发动机的供气温度、主发动机的排气量、排气温度、负荷等。在此场合，可相对主发动机的供气温度、主发动机的排气量、排气温度、负荷等，设定产生锅炉20的再加热(必须要求启动燃烧器25)基准值，对应于大于或小于基准值，对调整机构30(三向切换调节风门)的打开度进行比例控制。
标号的说明：
标号1表示居住区；
标号2表示侧翼部；
标号3表示侧翼柱部；
标号4表示烟囱；
标号5表示船外供气口；
标号6表示船外空气；
标号7表示供气管；
标号8表示发动机室内供气口；
标号9表示发动机室内空气；
标号10表示主发动机；
标号11表示排气；
标号20表示锅炉；
标号21表示蒸汽筒；
标号22表示泵；
标号23表示水或蒸汽；
标号24表示压力开关；
标号25表示再加热机构(燃烧器)；
标号26表示压力控制器；
标号27表示调节阀；
标号28表示压力转换器；
标号30表示调整机构(三向切换调节风门)；
标号40表示控制机构；
标号50表示供气线路；
标号60表示发动机室；
标号100表示船舶。

Claims (4)

1.一种发动机室供气系统，其为船舶的发动机室供气系统，包括主发动机与锅炉，该锅炉通过该主发动机的排热和燃烧器产生蒸汽，其特征在于，
该船舶的发动机室供气系统包括：船外供气口，该船外供气口用于获取来自船外的空气；供气线路，该供气线路用于将从该船外供气口获取的空气直接地供给到上述主发动机；发动机室内供气口，该发动机室内供气口用于获取来自上述供气线路中所设置的发动机室内的空气；调整机构，该调整机构调整来自上述船外的空气与来自上述发动机室内的空气的混合比例；控制机构，该控制机构按照上述主发动机的燃油率和上述锅炉的燃油率的合计燃油率提高的方式，对上述调整机构进行控制。
2.根据权利要求1所述的发动机室供气系统，其特征在于，上述控制机构根据上述锅炉的压力对上述调整机构进行控制。
3.根据权利要求1所述的发动机室供气系统，其特征在于，上述控制机构根据上述主发动机的供气温度对上述调整机构进行控制。
4.根据权利要求1所述的发动机室供气系统，其特征在于，上述控制机构根据上述主发动机的排气量、排气温度与负荷中的至少一者对上述调整机构进行控制。
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