陳 瑞

（江蘇筑港建設(shè)集團(tuán)有限公司，江蘇 連云港 222046）

1 研究背景及研究?jī)?nèi)容

1.1 研究背景

耙吸式挖泥船是一種帶有泥艙和挖泥設(shè)備的船舶，可以自行裝卸，在海上或內(nèi)河中自行航行。它通過船體兩側(cè)的耙頭吸泥，能夠邊吸泥邊航行。耙吸式挖泥船具有靈活、高效、抗風(fēng)浪能力強(qiáng)等特點(diǎn)。它適合在沿海港口、寬闊的河流和船舶停泊區(qū)作業(yè)。5 000 m3耙吸式挖泥船于2007年交付，為連云港航道疏浚工程的發(fā)展奠定了良好的基礎(chǔ)。如圖1所示，該挖泥船為雙耙式挖泥船和底門式挖泥船。耙頭采用液壓主動(dòng)耙頭，配備高壓沖洗系統(tǒng)輔助松土。耙管系統(tǒng)布置在船體中部，作業(yè)時(shí)采用三點(diǎn)吊裝。當(dāng)耙管與水底呈45°時(shí)，最大設(shè)計(jì)開挖深度為26 m。

圖1 鍋爐及鍋爐熱井裝置

1.2 研究?jī)?nèi)容

1.2.1 主要技術(shù)問題

1）電熱式蒸發(fā)器接線工藝。

2）電熱式蒸發(fā)器運(yùn)行后的絕緣維護(hù)。

3）加熱功率的計(jì)算及確定。

1.2.2 難點(diǎn)

1）連接電熱式蒸發(fā)器的耐高溫電纜鋼性比較大，安裝難度大。

2）電熱蒸發(fā)器內(nèi)部的電器絕緣和外殼防水性能工藝要求高。

3）精確控制溫度，保障船員生活環(huán)境及身體健康。

2 電熱式蒸發(fā)器

2.1 電熱式蒸發(fā)器工作原理及結(jié)構(gòu)

電熱蒸發(fā)器實(shí)際上是MVR蒸發(fā)器，它是機(jī)械蒸汽再壓縮蒸發(fā)器。工作原理為利用高能蒸汽壓縮機(jī)的壓縮蒸汽產(chǎn)生的二次蒸汽，將電能轉(zhuǎn)化為熱能，提高二次蒸汽的焓。具有增加熱能的二次蒸汽被泵送到蒸發(fā)室中進(jìn)行加熱，從而實(shí)現(xiàn)二次蒸汽現(xiàn)有熱能的循環(huán)利用。因此，蒸發(fā)器無需外部新鮮蒸汽，即可實(shí)現(xiàn)蒸發(fā)濃縮和蒸發(fā)結(jié)晶[1-2]。

電熱蒸發(fā)器通過PLC控制系統(tǒng)溫度、壓力和電機(jī)速度，以保持系統(tǒng)的蒸發(fā)平衡。從理論上講，與傳統(tǒng)的蒸發(fā)器相比，電動(dòng)蒸發(fā)器可以節(jié)省80%以上的能源，90%以上的冷凝水和50%以上的占地面積。

電熱蒸發(fā)器由單效或雙效蒸發(fā)器、分離器、壓縮機(jī)、真空泵、循環(huán)泵、操作平臺(tái)、電氣儀表控制柜、閥門和管道等系統(tǒng)組成，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作維護(hù)方便。

2.2 使用安全問題

操作員應(yīng)熟悉蒸發(fā)器的結(jié)構(gòu)、原理和性能，并能熟練操作應(yīng)用，對(duì)蒸發(fā)器進(jìn)行日常維護(hù)，檢查和排除常見故障[3]。本文主要從驅(qū)動(dòng)器的蒸發(fā)器、蒸發(fā)器操作以及蒸發(fā)器本身的問題三個(gè)方面進(jìn)行分析。

國(guó)企自1978年改革，至今已經(jīng)有30多年。在改革中，我們已經(jīng)逐漸摸清了改革的方向。所有制結(jié)構(gòu)得到優(yōu)化，政企關(guān)系得到調(diào)整，社會(huì)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行效率得到提升，國(guó)家經(jīng)濟(jì)效益得到增長(zhǎng)。

1）對(duì)驅(qū)動(dòng)器的蒸發(fā)器要嚴(yán)格遵守操作程序，在電熱式蒸發(fā)器啟動(dòng)之前，仔細(xì)檢查加熱室內(nèi)是否有水，檢查并準(zhǔn)備泵，儀器，蒸汽和冷凝水管。根據(jù)不同的控制裝置，按預(yù)設(shè)程序進(jìn)行操作和監(jiān)控。

2）蒸發(fā)器操作時(shí)必須小心操作并嚴(yán)格控制。操作人員應(yīng)根據(jù)操作時(shí)間間隔檢查和調(diào)整蒸發(fā)器，并進(jìn)行記錄。當(dāng)設(shè)備處于穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，不容易更改參數(shù)。

3）長(zhǎng)時(shí)間未啟動(dòng)設(shè)備或由于維護(hù)需要排空時(shí)，應(yīng)完全停止蒸發(fā)器。小修時(shí)設(shè)備處于待機(jī)狀態(tài)。

通過對(duì)三個(gè)方面的安全問題進(jìn)行分析，最終得到關(guān)于電熱式蒸發(fā)器在使用過程中的安全問題。

2.3 蒸發(fā)器支架

蒸發(fā)器支撐件的上底板、下底板、左框架和右框架形成具有弧形彎曲的框架結(jié)構(gòu)，并且在上底板和下底板之間布置有縱向支撐件以及橫向支撐件。在左框架和右框架之間布置有加熱器，在上部底板上設(shè)有加熱器的第一固定部分，在下部底板上設(shè)有加熱器的第二固定部分，加熱器的第一固定部分和加熱器的第二固定部分被構(gòu)造成固定加熱器。

一種新的框架結(jié)構(gòu)，該框架結(jié)構(gòu)通過上底板、下底板，左框架和右框架彎曲成弧形。加熱器布置在蒸發(fā)器的弧形彎曲中，并且兩端固定在上下底板上，以實(shí)現(xiàn)加熱器的固定。一方面，蒸發(fā)器支撐架與后殼穩(wěn)定連接，保證了對(duì)蒸發(fā)器的可靠支撐。另一方面，保證了導(dǎo)熱的可靠性和加熱器連接的穩(wěn)定性，并節(jié)省了空間，提高了空調(diào)柜內(nèi)利用率。

2.4 溫度控制器

在對(duì)電熱式蒸發(fā)器進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候，溫度控制的精度存在問題。電熱式蒸發(fā)器對(duì)外界的溫度反應(yīng)時(shí)間較慢，通過設(shè)計(jì)溫度控制器，對(duì)整體電熱式蒸發(fā)器進(jìn)行控制，減少反應(yīng)時(shí)間，增加室內(nèi)的舒適時(shí)間，電熱式蒸發(fā)器的使用效果更好[4-6]。

通過對(duì)溫度控制器進(jìn)行設(shè)計(jì)，可以更加精確地得到中央空調(diào)設(shè)置的室內(nèi)溫度，方便船舶內(nèi)部工人以及軍隊(duì)的生活體驗(yàn)，提升船舶內(nèi)部的舒適度。

2.5 電纜線

當(dāng)今的高分辨率視頻顯示器需要使用低信號(hào)延遲和低回波損耗的高性能電纜。通常，在這些系統(tǒng)中使用的是集束同軸電纜。但是與同軸電纜相比，非屏蔽雙絞線（UTP）具有更好的經(jīng)濟(jì)性，因此，系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員采用UTP傳輸設(shè)備進(jìn)行RGB分量視頻信號(hào)傳輸。同時(shí)，用戶可以在LAN布線中使用相同的UTP，無需使用兩條獨(dú)立的電纜。為了滿足視頻和數(shù)據(jù)UTP電纜的新要求，Belden開發(fā)了一個(gè)新產(chǎn)品系列——Brilliance VideoTwistTM電纜，包括BrillianceVideoTwistTM7987R和7987P、Brilliance VideoTwistTM 7988R和7988P、Brilliance VideoTwistTM7989R和7989P三種型號(hào)。

市場(chǎng)上大多數(shù)UTP的傳輸距離限制為328～600 ft，否則將使用昂貴的延遲補(bǔ)償設(shè)備。根據(jù)不同的傳輸設(shè)備參數(shù)，Belden CDT的新型VideoTwist UTP電纜可以將視頻傳輸距離擴(kuò)展到1 300 ft以上，從而提供市場(chǎng)上最佳的低信號(hào)延遲和低回波損耗特性，確保完美的視頻質(zhì)量。另外，Brilliance VideoTwistTM電纜在分量視頻信號(hào)顯示、標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)安裝和刀片計(jì)算/KVM應(yīng)用中具有可靠、穩(wěn)定的性能。Brilliance VideoTwistTM的應(yīng)用超越了傳統(tǒng)，直接進(jìn)入了前沿技術(shù)領(lǐng)域。因其簡(jiǎn)單的配置，能支持?jǐn)?shù)據(jù)共享和傳輸功能，刀片式計(jì)算機(jī)在實(shí)現(xiàn)良好的數(shù)據(jù)備份管理方面發(fā)揮了促進(jìn)作用。越來越多的公司將CPU功能集中在隔音區(qū)域或配有空調(diào)系統(tǒng)的房間。刀片式計(jì)算和KVM技術(shù)已經(jīng)出現(xiàn)。Belden公司的Brilliance VideoTwistTM視頻電纜具有出色的電氣特性，該公司為其員工配備刀片式計(jì)算機(jī)，并將KVM功能直接轉(zhuǎn)移到獨(dú)立的工作站。

2.6 空間尺寸

對(duì)電熱式蒸發(fā)器進(jìn)行設(shè)計(jì)，采用新型螺紋形狀電加熱管，熱效率更高。其尺寸主要結(jié)合兩方面進(jìn)行設(shè)計(jì)，一是根據(jù)電熱式蒸發(fā)器內(nèi)部的零件數(shù)量以及零件大小，結(jié)合實(shí)際散熱空間大小，確定最終的設(shè)計(jì)尺寸。二是要結(jié)合現(xiàn)有的放置空間，對(duì)設(shè)計(jì)尺寸進(jìn)行分析，最終得到關(guān)于尺寸的限制。

3 結(jié)論與展望

3.1 總結(jié)

本文通過對(duì)挖泥船中央空調(diào)取暖裝置的背景和意義進(jìn)行分析，結(jié)合國(guó)內(nèi)外對(duì)于中央空調(diào)取暖裝置應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行研究，對(duì)公司現(xiàn)有挖泥船及其它公司的挖泥船進(jìn)行實(shí)船調(diào)研，了解電熱式蒸發(fā)器的實(shí)際使用情況以及安全問題。對(duì)空調(diào)風(fēng)箱內(nèi)部現(xiàn)有蒸發(fā)器支架和格柵進(jìn)行優(yōu)化和再利用。電加熱蒸發(fā)器的電源控制箱安裝的位置和電纜線使用的類型。對(duì)中央空調(diào)取暖加熱板裝置安裝位置及空間尺寸進(jìn)行測(cè)量、定位，對(duì)空調(diào)控制箱功能及電子元器件進(jìn)行選型。中央空調(diào)由蒸汽式蒸發(fā)器改造為電熱式蒸發(fā)器，節(jié)能減排，降低了船舶的運(yùn)營(yíng)成本。環(huán)境溫度更加穩(wěn)定、可控，船員的生活環(huán)境得到了有效改善，船舶生活更加環(huán)保、舒適。

1）通過對(duì)挖泥船中的中央空調(diào)進(jìn)行分析，結(jié)合環(huán)境溫度以及國(guó)內(nèi)外對(duì)于電熱式蒸發(fā)器的研究進(jìn)行分析，本文針對(duì)船舶在行駛過程中遇到的主要技術(shù)問題以及難點(diǎn)進(jìn)行研究，最終得到本文的研究?jī)?nèi)容。

2）通過對(duì)項(xiàng)目情況進(jìn)行了解，確定項(xiàng)目需求，最終得到關(guān)于項(xiàng)目開發(fā)的過程。通過對(duì)比可以發(fā)現(xiàn)，使用電熱式蒸發(fā)器可以減少能源消耗，并且電力能源對(duì)環(huán)境污染較小，可實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的目的[7]。

3）基于電熱式蒸發(fā)器的工作原理和使用安全要求，對(duì)蒸發(fā)器支架、電源控制箱安裝、線路設(shè)計(jì)以及空間尺寸進(jìn)行設(shè)計(jì)，最終得到需求的設(shè)計(jì)方案。

3.2 展望

電熱式蒸發(fā)器與燃油鍋爐相比，整體的能源消耗較少，電能是清潔能源，而使用輕油會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染。因此，在未來蒸發(fā)器的選擇上，將會(huì)逐漸向電熱式方向。

未來，電發(fā)熱裝置的設(shè)計(jì)時(shí)要結(jié)合蒸發(fā)器的安全問題進(jìn)行設(shè)計(jì)，并將逐漸走向節(jié)約資源的路線。通過使用節(jié)能化電熱式蒸發(fā)器，提高熱轉(zhuǎn)換效率，增強(qiáng)熱轉(zhuǎn)換功率，有利于節(jié)約電能，達(dá)到節(jié)能減排的目的。

3.3 創(chuàng)新點(diǎn)

1）電熱式蒸發(fā)器控制中加裝一個(gè)精密的溫度控制器，可以精準(zhǔn)地控制回風(fēng)溫度。

2）電加熱管采用新型螺紋形狀，加熱效率更高。

安裝電熱式蒸發(fā)器后，對(duì)兩組加熱管試運(yùn)行一段時(shí)間，駐艙的環(huán)境溫度能夠達(dá)到一個(gè)舒適的溫度，艙內(nèi)溫度為21℃，甲板溫度為5℃。在外面環(huán)境溫度為-10℃時(shí)進(jìn)行測(cè)試，在開啟兩組加熱管的情況下，室內(nèi)溫度能接近20℃。如圖2所示。

圖2 電熱式蒸發(fā)器由三組25 kW的電熱管組成及溫度控制

對(duì)電熱式蒸發(fā)器過熱保護(hù)采用兩級(jí)安全保護(hù)，一級(jí)為高溫溫度開關(guān)，二級(jí)就是溫度控制器。兩級(jí)安全保護(hù)裝置經(jīng)過多次測(cè)試，工況安全、可靠。