船舶机械通风设计和建造的若干问题研究

摘 要：船舶结构复杂、功能多样，在管道系统、传动系统等功能模块中必须做好通风换气，才能保障设备运行和人员生活需要。机械通风是当前船舶通风设计的主要方式，其设计原理、功能需求、安装维护和实际制造过程中必须针对船舶实际用途、船舶吨位和船舶航线等因素进行综合考虑。本文针对船舶机械式通风系统在设计和制造过程中暴露出来的问题，提出了具体的原因分析和应对措施。

关键词：船舶；机械式通风；设计制造；对策研究

随着社会经济的快速发展，物流运输成为各行各业不可或缺的基础性生产保障，大规模的原材料运输、成品运输和大宗货物运输对运输体系提出了更高的要求，从运力来看，铁路运输和水路运输是最符合大规模运输的需求的，铁路运输对于基础建设的要求极高，而且受到地形条件、气候环境、人口分布和经济形势的综合影响，水路运输尤其是远洋运输成为了当前跨地区、跨国贸易中最为倚重的运输模式。船舶是远洋运输的主要工具，日益增长的运输压力和运输需求，船舶吨位、功能和自动化程度也得到了极大的提高，复杂的船舶结构、传动系统、功能区和生活模块，使得船舶本身成为一个局域环境，其通风换气是保障船舶动力吸气需求、船体保温和生活区正常的关键，当前船舶主要采用的是机械式的通风系统，在设计和制造的整个流程中都面临着巨大的挑战。因此，对于船舶的通风系统进行针对性的功能设计，并在实际制造过程中保障其加工质量，是保障船舶工作稳定性的关键。

一、船舶机舱通风系统概述

船舶正在朝着超大吨位、超强动力性能和多功能模块化的方向发展，以吨位为例，当前的远洋油轮已经达到了十万吨甚至是数十万吨的级别，这对于造船技术和管理技术是一个巨大的考验；在动力性能上，超大吨位的船舶仍然可以保持几十节的航行速度，在保障其他功能区的空间的同时，提升动力效率是其中的关键；功能模块上随着LNG船、油轮等等功能性明显的特型船舶的出现，以及对于超长时间航行对后勤保障的要求等等，这一切都离不开一个有效的通风系统的保障，首先是要保障在高温、极寒等极端天气下，船员的生活需要，保障他们的空气流动和舱体保温；对于动力系统来说，合适的通风系统设计能够及时为动力系统散热、降低运行风险；其三是船舶运输中的许多产品对于船舱温度尤其敏感，这时候就需要一个能够进行自动化控制的通风系统来保障每一个区域的通风换气。

二、船舶机械式通风系统的设计和制造

当前在船舶中通风系统大多采用机械式的设计方案，一方面是由于高自动化程度的通风系统在设计难度和运行稳定性上还需要进一步的发展，与此同时也是基于在实际制造过程中，机械式的通风系统成本更低、且能够在系统维护管理和性能升级上发挥更大的作用。

1）机械式通风系统设计及其问题研究

通风系统遍布在船舶船体中的各个区域，涉及到了船舶推进动力系统、生活服务区、仓储区和特殊功能区等等，从设计流程上来讲，通风系统的设计应该是和船舶设计同步的，根据现有的船舶整体构造，在船舱内部进行通风管道的预留和型号设计、通风栅栏截面设计、通风口高度设计和鼓风机布置等。

设计的核心问题是要确定在各个区域内的通风量需求和通风系统的实际送风量。对于推进动力区域的通风量设计主要是参考“ISO8861-1998计算方法”，根据船舶配置的动力总成的总功率和工作特性，计算出在不同运行转速和动力负荷下，动力系统的总吸气量，同时根据发动机等散热装置在单位时间内的产热量，基于传热学和空气热传播等专业知识，计算出要保障动力区内温度平衡所需要的进风量和进风速度。总吸气量包括以下几个方面：主发动机在额定工况下消耗的标准空气量、柴油机等附属动力系统的空气消耗量、锅炉燃烧所需的空气量等，再根据通风系统在流通过程中的实际损耗值，乘以一个保险系数就是动力系统的进风量；生活区和功能区的通风保障，要充分考虑气候环境的变化、突发状况的紧急处理等，做到一定的通风富余。整个通风量计算方法如上，在根据具体的船舱结构进行通风管道网络的铺排。

在当前的机械式通风系统设计中主要存在的问题就是通风系统难以面对复杂多变的极端情况，往往导致通风系统极大的浪费或者在关键时刻造成损失。船舶运行中往往会出现极端的气候状况、运行故障、设备故障甚至是安全事故，通风系统的设计要充分考虑这些极端情况的出现，要避免在船舶出现上述情况而导致局部通风系统出现故障后，整个船舱的通风系统难以正常运行的现象出现，这需要在实际设计中加入一定的自动化控制模块，在危急情况出现时，自动进入预案设计的通风系统构造，保障通风系统在极端情况下的正常运行。

2）机械式通风系统制造及其问题研究

通风系统的制造主要包括两个方面，其一是零部件的加工、其二是零部件的装配，机械式通风系统主要的零部件有通风管道、风扇系统、泵送系统、阀门系统和鼓风机等，这些零部件构成了通风系统的流通网络和控制节点，管道是机械式通风系统的主要通道，为了防止通风管道出现腐蚀、堵塞和破坏，要选用适合于船舶运行环境的特殊材料进行加工，这既需要管道材料生产方进行大量的实地试验，在控制成本的前提下，选择合适的新型材料和复合材料，也需要在管道形状设计和管道系统组成上进行针对性的研究；风扇系统能够对管道内的空气风速进行实时的调节，通过顺时针和逆时针的风扇作业，可以实现管道进风速度的调节，以满足不同船舱的通风需求；阀门系统是进行通风开闭和风量控制的关键，也是在危急情况下进行通风系统的整体调节的关键，也是在当前机械式通风系统制造中难度最大的一个环节。在零部件组装上，a由于通风系统往往是在船体的角落进行安装，一经安装就很难进行大规模的维修更换，因此对其安装质量的要求极高，这其中最为重要的就是管道密封性、阀门精度调节和泵送系统安置上，要确保每一项参数准确无误，才能在实际的工作中准确的进行通风操作。

当前在机械式通风系统制造上主要面临的困难还是国产化的问题，由于通风系统的关键性作用，对于其结构稳定性、材料耐受性和关键零部件的稳定性要求极高，以管道为例，一旦管道在规定时间以内发生损坏，就会打破船舶的大修周期，给船舶运营增加了成本，精准耐用的阀门系统是整个机械式通风系统的枢纽，也是核心技术的关键体现，泵送系统能够在极端情况下发挥救命的关键作用，以上这些零部件在大型船舶和特型船舶上大都是国外产品垄断的现状，这一方面反映出我国在这些基础领域的研发力度和投入力度的不够，在另一方面也提醒我们在这些领域我国的造船业还大有可为，通过与国外先进水平和先进技术的合作交流，加快我国船舶通风系统关键零部件技术的发展进程，积极促进科研院校在这一领域的研发力度，实现产学研一体化的进行提高，是解决这一问题最佳的方案和长远举措。■

参考文献

[1] 顾巍，王本龙，机械通风降温效果的数值评估[J]，粮食储藏，2007（5）

[2] 缪云仙，张言才，柴油机船舶机舱通风量计算方法探讨[J]，江苏船舶，2007（2）

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