CN114834624A - 一种适用于极低温环境的机舱通风系统及船舶 - Google Patents

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Abstract

本申请提供一种适用于极低温环境的机舱通风系统及船舶，包括第一送风室、第二送风室和排风通道。第一送风室包括与外部连通的第一进风口和与机舱连通的第一送风口，在第一进风口处设有加热装置，加热装置用于对流经第一进风口的空气进行加热。第二送风室专门给发电机送风，发电机上设有送风管路；第二送风室包括与外部环境连通的第二进风口和与送风管路连通的第二送风口，在送风管路上设有第一风闸和第二风闸。排风通道的进口连通机舱，出口延伸至船体外，用于将机舱内气体排出；所述排风通道在靠近其进口处设有引风口，引风口连通第一送风室，用于将机舱内部分气体送回第一送风室。本申请的通风系统降低了通风能耗并且保护了机舱内电机设备。

Description

一种适用于极低温环境的机舱通风系统及船舶
技术领域
本申请涉及船舶通风技术领域，具体而言，涉及一种适用于极低温环境的机舱通风系统及船舶。
背景技术
船舶在极低温水域环境下航行时，需要具备抵御冰况和低气温灯恶劣环境操作运行的能力。尤其是船舶的机舱，其内部布置有大量动力设备，为了保证动力设备的稳定运行，需要确保不论是动力设备发动初期还是满负荷运载，机舱内气体温度始终不高于+45℃且不低于+5℃。
传统的通风系统未考虑低温对通风系统的影响，其将船体外的气体送入机舱内直接排出机舱，且机舱内动力设备直接使用机舱内气体作为燃烧空气。上述通风系统置于低温环境下，动力设备直接采用机舱内气体作为燃烧空气，由于机舱内气体温度高，高温度在一定程度上会增加动力设备的能耗，且在机舱内气体进入动力设备后或被直接排出机舱后，均需要不断为机舱补入新的热空气，增加能耗同时增加了使机舱及动力设备内保持在衡准温度的难度。
发明内容
本申请实施例的目的在于提供一种适用于极低温环境的机舱通风系统，其解决了极低温环境下通风能效高且使机舱内及动力设备内保持在衡准温度的难度大的问题。
本申请实施例的另一目的还在于提供一种使用上述适用于极低温环境的机舱通风系统的船舶。
第一方面，提供了一种适用于极低温环境的机舱通风系统，所述机舱内布设有发电机，包括：
第一送风室，包括与外部环境连通的第一进风口和与机舱连通的第一送风口，在所述第一进风口处设有加热装置，所述加热装置用于对流经第一进风口的空气进行加热，加热后的空气进入所述第一送风室；在所述第一送风口处设有风机，用于将所述第一送风室内气体送入机舱；
第二送风室，专门给发电机送风，所述发电机上设有送风管路，所述送风管路布设在机舱内，用于给所述发电机输送燃烧空气；所述第二送风室包括与外部环境连通的第二进风口和与所述送风管路连通的第二送风口，在所述送风管路上设有第一风闸和第二风闸，所述第一风闸用于控制从所述第二送风口送入发电机的空气量，所述第二风闸用于控制从机舱送入发电机的气体量；
排风通道，其进口连通机舱，出口延伸至船体外，用于将机舱内气体排出；所述排风通道在靠近其进口处设有引风口，所述引风口连通第一送风室，用于将机舱内部分气体送回第一送风室。
在一种实施方案中，在所述引风口上设有引风百叶窗，通过开关所述引风百叶窗控制从所述排风通道的引风口进入所述第一送风室的气体量。
在一种实施方案中，所述第一送风室的第一送风口处设有第一百叶窗，通过开关所述第一百叶窗控制进入第一送风室的外部空气量，所述加热装置布置在所述第一百叶窗上。
在一种实施方案中，所述第一送风口处的风机为变频风机，其根据所述机舱内温度和压力进行变频运行。
在一种实施方案中，所述排风通道出口设有排风百叶窗，通过开关所述排风百叶窗控制从机舱排出至船体外的气体量。
在一种实施方案中，在所述第二送风室内设有引流导板，从所述第二进风口进入所述第二送风室的空气经所述引流导板过滤掉水汽后从所述第二送风口送出。
在一种实施方案中，所述第二送风室的第二进风口处设有第二百叶窗，所述第二百叶窗具有电加热功能以防止低温冻结。
根据本申请的第二方面，还提供了一种船舶，其内设有机舱，包括第一方面中任一种实施方案所述的适用于极低温环境的机舱通风系统。
本申请中的适用于极低温环境的机舱通风系统具有的有益效果：
1、在送风室与排风通道之间设置引风口，将机舱内部分热空气通过送风室送回机舱，过量的热空气还能沿排风通道流出，实现循环利用热空气，降低极低温环境下的通风能耗。
2、设置两个送风室，并且第一送风室和第二送风室独立运作，其中第二送风室专门为发电机输送燃烧空气，解决了因发电机吸收机舱内气体而造成机舱内热空气不足，而需要不断加热，温度难以维持在一个稳定范围的问题。
3、通过设置第一风阀和第二风阀结合为发电机输送燃料空气的方式，解决了极低温环境下发电机刚开始的难启动和运行时的高能耗问题，保护发电机。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
图1为根据本申请实施例示出的一种适用于极低温环境的机舱通风系统的结构示意图。
100、第一送风室；110、第一进风口；111、加热装置；112、第一百叶窗；120、第一送风口；121、风机；200、第二送风室；210、第二进风口；211、第二百叶窗；220、第二送风口；230、引流导板；300、排风通道；310、进口；311、引风口；312、引风百叶窗；320、出口；321、排风百叶窗；400、发电机；410、送风管路；411、第一风闸；412、第二风闸；500、机舱
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通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，都属于本申请保护的范围。
船舶在极低温环境水域安全航行的主要挑战是冰和低温，因此极地船舶应设计、装备和建造成具备操作极地水域操作能力，以抵御预期冰况、低气温、结冰、高纬度、极昼/极夜、恶劣天气、偏远等环境风险。在低气温区域操作的极地船舶应考虑其机舱内设备和系统表面遭受的环境温度，并采取适当的保护措施和/或操作控制的防寒措施，尤其是考虑机舱与外部环境连通的通风系统。
基于上述背景，发明人提供一种适用于极低温环境的机舱通风系统，其可以确保船舶及设备具备在极低温环境下的操作能力，比如驱动重要机械的内燃机燃烧空气温度保持在衡准温度。
图1为根据本申请实施例示出的一种适用于极低温环境的机舱通风系统的结构示意图,其中机舱500内布设有多个发电机400。参见图1，该机舱通风系统包括第一送风室100、第二送风室200和排风通道300。
其中第一送风室100包括与外部环境连通的第一进风口110和与机舱连通的第一送风口120，在第一进风口110处设有加热装置111，加热装置111用于对流经第一进风口110的空气进行加热，加热后的空气进入第一送风室100；在第一送风口120处设有风机121，用于将第一送风室100内气体送入机舱500。
第二送风室200独立运行，专门给发电机400送风，发电机400上设有送风管路410，送风管路410布设在机舱内，用于给发电机400输送燃烧所需的空气。第二送风室200包括与外部环境连通的第二进风口210和与送风管路410连通的第二送风口220，在送风管路410上设有第一风闸411和第二风闸412，第一风闸411用于控制从第二送风口220送入发电机400的空气量，第二风闸412用于控制从机舱500送入发电机400的气体量。
排风通道300的进口310连通机舱500，出口320延伸至船体外，用于将机舱500内气体排出。排风通道300在靠近其进口310处设有引风口311，引风口311连通第一送风室100，用于将机舱500内部分气体送回第一送风室100。
在上述实施过程中，在极低温情况下，为了将机舱将排出的热空气的能量能够回收利用，通过在排风通道300上设置连通第一送风室100的引风口311，将机舱500内的部分热风循环至第一送风室100内，再从第一送风室100送到机舱500内，与进入的机舱500的冷空气混合后，提升机舱风机室的空气温度，使机舱500内维持在一个稳定的温度内。
在上述实施过程中，第一送风室100与第二送风室200独立运作，单独运作的第二送风室200专门给发电机400输送燃料空气。当环境气温下降到-30℃，主发电机机从机舱吸入燃烧空气时，船舶机舱将无法保证适宜的舱内温度。所述系统为发电机设置独立的第二送风室200,可避免由于发电机燃烧所需要的大量低温燃烧空气进入机舱500降低机舱温度,减少为了保持机舱不低于+5℃度,而需要大量加热器和能源消耗。采用第一送风室100为机舱500送风，第二送风室200为发电机400送风的方式，大大减少了发电机400对机舱500内温度的影响，更有利于机舱500维持在一个稳定的温度。在任何天气条件下，能够确保机舱内柴油机及辅助设备等运行在满负荷时机舱内的温度不高于+45℃和不低于+5℃。
此外，考虑到发电机燃烧空气温度下降会有助于降低油耗，但温度过低发电机可能发生超负荷。当外界气温低至-30℃甚至更低时，内燃机燃烧空气进气温度过低可能会引起压缩混合气无法自行点燃，导致发电机起动失败；低温空气具有较高的比重，可能导致增压器喘振；过多的燃烧空气可能导致气缸超压、发电机超负荷。本申请通过设置第一风闸411和第二风闸412，调节进入发电机400内机舱热气体和外部冷空气。在极低温环境下，在发电机启动时或发电机运行的负荷低于15％时，打开第一风闸411和第二风闸412，发电机400内流入机舱500内热空气，将机舱500气体(机舱中气体温度高)引入，与直接从发电机燃烧室引入得低温空气混合，提升进发电机400的燃烧空气温度，保护发电机400；在发电机运行负荷大于15％时，关闭第二风闸412，只有第一风闸411打开，发电机内流入外部冷空气，以使燃烧空气温度下降，从而避免只有冷空气下的超载荷或难启动和只有热空气的高能耗。
在一种实施方案中，在引风口311上设有引风百叶窗312，通过开关引风百叶窗312控制从排风通道300的引风口311进入第一送风室100的气体量。在外界极寒天气情况下，打开引风百叶窗312，机舱500内部分热风流入第一送风室100内，过量的热空气可通过排风通道300排出。
在一种实施方案中，第一送风室100的第一进风口110处设有第一百叶窗112，通过开关第一百叶窗112控制进入第一送风室100的外部空气量，在冬季运行时要求多余的第一进风口110上的第一百叶窗112处于关闭状态。加热装置111布置在第一百叶窗112上，对通过第一百叶窗112的气体进行加热，也可以防止低温冻结。
在一种实施方案中，第一送风口120处的风机121为变频风机，其根据机舱500内温度和压力进行变频运行。通过监测机舱500内环境温度、机舱500内外压力差，控制风机121的转速，根据设定值，确保机舱500内温度在一定范围内，并且压力始终为正压，通过这种方式，获得好的节能效果。
在一种实施方案中，排风通道300出口320设有排风百叶窗321，通过开关排风百叶窗321控制从机舱500排出至船体外的气体量，并利用排出空气加热，防止低温冻结。
在一种实施方案中，在第二送风室200内设有引流导板230，从第二进风口210进入第二送风室200的空气经所述引流导板230过滤后从第二送风口220送出，将空气中的水汽过滤在第二送风室200内，避免进入发电机400内，影响发电机400。
在一种实施方案中，在第二送风室200的第二进风口210上设置有第二百叶窗211，第二百叶窗211具有电加热功能，防止低温冻结。
第二方面，本申请还提供一种船舶，内设有机舱，包括如第一方面中任一种实施方案所述的适用于极低温环境的机舱通风系统。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种适用于极低温环境的机舱通风系统，所述机舱内布设有发电机，其特征在于，包括：
第一送风室，包括与外部环境连通的第一进风口和与机舱连通的第一送风口，在所述第一进风口处设有加热装置，所述加热装置用于对流经第一进风口的空气进行加热，加热后的空气进入所述第一送风室；在所述第一送风口处设有风机，用于将所述第一送风室内气体送入机舱；
第二送风室，专门给发电机送风，所述发电机上设有送风管路，所述送风管路布设在机舱内，用于给所述发电机输送燃烧空气；所述第二送风室包括与外部环境连通的第二进风口和与所述送风管路连通的第二送风口；在所述送风管路上设有第一风闸和第二风闸，所述第一风闸用于控制从所述第二送风口送入发电机的空气量，所述第二风闸用于控制从机舱送入发电机的气体量；
排风通道，其进口连通机舱，出口延伸至船体外，用于将机舱内气体排出；所述排风通道在靠近其进口处设有引风口，所述引风口连通第一送风室，用于将机舱内部分气体送回第一送风室。
2.根据权利要求1所述的适用于极低温环境的机舱通风系统，其特征在于，在所述引风口上设有引风百叶窗，通过开关所述引风百叶窗控制从所述排风通道的引风口进入所述第一送风室的气体量。
3.根据权利要求1所述的适用于极低温环境的机舱通风系统，其特征在于，所述第一送风室的第一送风口处设有第一百叶窗，通过开关所述第一百叶窗控制进入第一送风室的外部空气量，所述加热装置布置在所述第一百叶窗上。
4.根据权利要求1所述的适用于极低温环境的机舱通风系统，其特征在于，所述第一送风口处的风机为变频风机，其根据所述机舱内温度和压力进行变频运行。
5.根据权利要求1所述的适用于极低温环境的机舱通风系统，其特征在于，所述排风通道出口设有排风百叶窗，通过开关所述排风百叶窗控制从机舱排出至船体外的气体量。
6.根据权利要求1所述的适用于极低温环境的机舱通风系统，其特征在于，在所述第二送风室内设有引流导板，从所述第二进风口进入所述第二送风室的空气经所述引流导板被过滤掉水汽后从所述第二送风口送出。
7.根据权利要求1所述的适用于极低温环境的机舱通风系统，其特征在于，所述第二送风室的第二进风口处设有第二百叶窗，所述第二百叶窗具有电加热功能以防止低温冻结。
8.一种船舶，内设有机舱，其特征在于，包括如权利要求1至7中任一项所述的适用于极低温环境的机舱通风系统。
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