貨艙通風除濕係統仿真和國產化研究

　　摘要：根據貨艙通風除濕係統的動態數學模型，開發了仿真軟件包，可模擬係統在各種工作模式下的溫度、壓強、相對濕度等參數的響應過程；在此基礎上提出了通風除濕控製係統的設計方案．

　　關鍵詞:貨艙；通風除濕係統；仿真軟件包

　　Thesimulationanddesignofventilation

　　anddehumidificationsystemincargohold

　　HUYaohuaJIAXinle

　　InformationEngineeringCollege，DMU,Dalian，China;

　　LIYanmingJIBaojun

　　DalianNewShipyard,Dalian,China;

　　YUChangshengXIEJianmin

　　DalianWandaGroup,Dalian,China)

　　Abstract：Asimulatingsoftwarebasedonthedynamicmathematicalmodelofcargoholdventilationanddehumidificationsystemispresented.Itcanemulatetherespondingprocessofsystem'stemperature,pressure,relatedhumidityunderallkindsofoperatingmodes.Thedesignideaoftheventilation&dehumidificationcontrolsystemisintroduced.

　　Keywords:cargohold;ventilation&dehumidificationsystem;simulatingsoftware

　　通風除濕係統在船舶貨運中起著重要作用，目前我國設計製造的出口貨船基本上都成套引進通風除濕設備和控製裝置，既增加了製造成本，同時也增加了設計中各種設備選型的困難．為了促進國外引進設備和技術的消化吸收，提高我國自行設計的船舶的國產化程度，麻豆AV免费网站在线观看對大連造船新廠引進的貨船貨艙通風除濕係統進行了深入研究和實船試驗，根據流體動力學和熱力學建立了係統在各種工作模式下貨艙溫度、濕度、壓力等參數變化的動態數學模型［1］，研製開發了仿真軟件包，在此基礎上提出了貨船貨艙通風除濕係統監控部分的國產化方案，包括係統硬件設備組成、控製係統工作原理等．該仿真軟件已在大連造船新廠獲得成功的應用，為通風除濕係統的設計和設備選型提供了依據．

　　1通風除濕係統流程及設備配置

　　1.1係統流程

　　如圖1，在機艙安裝兩台麻豆视频免费看DHU1和DHU2；貨船共有10個貨艙，CHD1S～10S和CHD1E～10E分別為各艙右舷和左舷氣動風門，它們與貨艙左右舷的通風管道連接．在通風管道入口有軸流式可調螺距風機CS1和CSE1；大氣由進風口OAG1經氣動風門OAD1與風機CS1入口相連，機艙空氣經入口PFD1與CS1相連．MAD1～6為手動調風門，它們連接CSE1和麻豆视频免费看間的管道；H1和H2分別為麻豆视频免费看排風罩和貨艙進排風罩．

　　1.2係統主要設備

　　麻豆视频免费看DHU1和DHU2：吸收入口濕空氣中的水分排向大氣；除濕後的幹空氣進入貨艙除濕．麻豆视频免费看可自動或手動控製，自動控製時，係統通過比較貨艙相對濕度的測量值與期望值，自動判斷啟動或停止麻豆视频免费看；也可根據需要手動啟動一個或兩個麻豆视频免费看除濕．

　　風機CS1和CSE1：作為貨艙通風除濕的供風和排風機．風機可在控製台遙控其啟動或停止，並可調節其流量．

　　各艙氣動風門CHD1S～10S和CHD1E～10E：可自動或手動開關，自動控製時，係統通過比較貨艙相對濕度的測量值與期望值，判斷應該開或關艙門；也可在控製台遙控其開關．

　　溫度和濕度傳感器：置於各貨艙底部和頂部、以及風機、麻豆视频免费看等處，將測量信號傳送到控製台進行數據處理和顯示．

　　2仿真軟件設計

　　根據建立的貨艙通風除濕係統的動態數學模型，麻豆AV免费网站在线观看在Windows95環境下采用VisualC++［2,3］編製了仿真軟件，以下拉菜單為框架，以對話框實現人機交互和初始參數輸入，以流程圖顯示麻豆视频免费看和各貨艙的工作狀態和參數變化，以曲線的形式描述各艙溫度和濕度的變化趨勢，通過對係統和用戶消息的響應來完成本係統的啟動、仿真、打印、退出等功能．

　　2.1參數輸入設計

　　實現通風除濕係統仿真需要的初始參數包括大氣和各貨艙的溫度、濕度、壓強，各艙艙門控製狀態、係統工作模式、風機參數等．為了使用戶輸入參數方便快速，設計了多個對話框，在整個運行過程中，用戶可通過鍵盤和鼠標輸入或修改參數，各參數被存入到相應的數據結構中．為了防止用戶誤操作，程序還設置了檢錯功能．

　　通風除濕係統涉及的主要設備是麻豆视频免费看和風機，為了方便實際設計中對設備的選型，在軟件包中設計了麻豆视频免费看和風機特性對話框，用戶可以模擬各種不同型號的麻豆视频免费看和風機的除濕效果，進行設備選型．

　　2.2畫麵設計

　　畫麵用於實時顯示係統工作流程和狀態，動態更新仿真數據和參數變化趨勢．畫麵包括係統總流程、麻豆视频免费看流程、各單艙流程圖、趨勢畫麵、以及總趨勢畫麵．

　　總流程圖動態顯示係統工作模式、仿真時間、各艙實時參數(溫度、相對濕度、流入流出氣體的質量流量)．

　　麻豆视频免费看流程顯示麻豆视频免费看的工作狀態、風機入口和出口的溫度和相對濕度值，用戶可在畫麵上利用鼠標啟動或關閉麻豆视频免费看，或切換到溫度濕度曆史趨勢畫麵．

　　單艙流程顯示該艙實時參數變化和運行狀態，運行時可隨時在畫麵中直接修改或設置該艙的狀態和參數．

　　趨勢畫麵以曲線的形式直觀地描述各艙的溫度和相對濕度的變化趨勢，同時顯示各時刻的參數值，方便了除濕係統設計人員的分析．

　　2.3實船實驗

　　為了提高仿真結果的準確性和A性，使理論分析與實踐緊密結合，麻豆AV免费网站在线观看分別在自然通風和麻豆视频免费看除濕兩種工作模式下，對通風除濕係統進行了實驗，了解係統的動態變化過程、麻豆视频免费看和風機的工作情況；獲取了建模需要的各關鍵位置上的壓強、流速、溫度、濕度等數據，這些實驗數據給出的溫度和濕度變化趨勢同時作為仿真調試的依據．

　　2.4貨艙參數計算

　　參數計算是整個仿真係統的核心，根據建立的貨艙通風除濕係統的動態數學模型［1］，編製了不同工作模式下的計算子程序，根據用戶選擇的工作模式，循環計算貨艙參數變化，並實時顯示．所有時刻的參數均以文件的形式存儲，以便設計人員分析．在循環計算過程中程序隨時檢測用戶消息，進行參數修改、曲線打印等．

　　3貨艙通風除濕監控係統組成方案

　　根據係統流程和控製要求，設計貨艙通風除濕控製係統的計算機監控部分，係統關鍵硬件設備如麻豆视频免费看等仍采用進口設備，以增加運行可靠性，其它硬件設備在國內市場上購置，以降低成本，並加快開發速度．國產化的初期工作主要是開發整個貨艙通風除濕控製係統的全套控製軟件，對硬件係統進行組裝、調試，實現交船運行．

　　3.1控製器

　　控製器是監控係統進行實時數據采集、監視、控製決策、輸出控製信號的單元，是整個貨艙通風除濕監控係統的核心．控製器可采用可編程序控製器(PLC)或STD工業控製機．

　　可編程序控製器采用瑞典SattControll公司的Sattcon15x型PLC，它具有強大的數據輸入輸出及過程監控能力：配套接口有A/D轉換器、模擬量輸入輸出轉換器、數字量輸入輸出轉換器，可處理128個模擬量輸入信號，64個模擬量輸出信號，512個數字輸入/輸出信號；具有4個串行口，可進行8路PID控製，並可通過編程進行各種順序控製和邏輯控製．該PLC編程方便，特別是借助DOX05軟件包，可直接通過PC機利用類似於宏匯編的程序語言編程來簡化軟件的開發過程．

　　STD工業控製機采用或CPU，其操作係統和軟件環境與一般的PC機完全兼容，使得監視控製軟件完全可以用高級程序語言(如C語言)編程，從而大大減少軟件的開發周期，提高軟件的可擴展性和可維護性．

　　3.2報警顯示操作麵板

　　報警操作麵板置於駕駛台，用於指明報警信號的地點和報警性質．

　　操作麵板可采用PLC，其規模略小於監控器Sattcon15x，型號為SattconOP45，它把控製功能和人機界麵結合在一起，應用簡便靈活，在本係統中隻實現報警顯示和人機界麵功能．SattconOP45和控製器單元Sattcon15x通過RS232/RS485接口進行數據通信，該麵板有帶背光的液晶顯示器，一共4行，每行40個字符，用於指明報警信號的地點和報警性質．麵板上有22個鍵，用於執行相應的操作，如報警消音，選擇某些點進行在線參數監視等．

　　操作麵板也可采用與SattconOP45具有類似功能的產品，或采用PC104配以液晶顯示器與鼠標構成微型監控器實現同樣的功能．

　　3.3人機界麵

　　人機界麵可用一般的PC機或工控機實現，它與控製器通過RS232接口進行數據通信．人機界麵由菜單和畫麵構成，用於進行各路數據的顯示(流程和曲線)、各種操作、各種參數設置等．主要的畫麵和菜單有：

　　總流程圖：顯示各艙實時數據，啟動或關閉風機，設置風機流量；

　　單艙流程圖：監視、顯示該艙室的溫度和濕度等參數，切換到對應艙的趨勢畫麵，設置艙門的開關和控製狀態及報警參數等；

　　麻豆视频免费看流程圖：顯示麻豆视频免费看入口出口參數，啟動或停止麻豆视频免费看；

　　曆史數據趨勢圖：顯示各艙溫度、濕度等參數變化的趨勢；

　　菜單：選擇通風除濕係統的工作模式及相互間切換，設置貨艙相對濕度期望值，並可切換到其它各個畫麵．

　　3.4多路數據記錄儀

　　用於記錄係統參數隨時間變化的曆史曲線，可選擇HoneywellDPR3000，該記錄儀可同時在紙上記錄32路時間曆史曲線，具有較高的可靠性；或采用高檔彩色打印機完成同樣的功能．

　　3.5各類傳感器

　　溫度和濕度傳感器及閥位傳感器等型號由通風除濕係統總體設計確定，用於各種數據的測量和變送．

　　4仿真軟件在貨艙通風除濕控製係統國產化研究中的應用

　　通過對引進係統的分析研究和建模仿真，麻豆AV免费网站在线观看提出了實現貨艙通風除濕監控係統國產化的方案.

　　除濕監控係統

　　主控製器是整個貨艙通風除濕監控係統的核心，負責實時數據采集、監視、控製決策、輸出控製信號等．控製器可采用可編程序控製器或STD工業控製機．

　　報警顯示操作麵板置於駕駛台，它和控製器通過串行接口進行數據通信，用於指明報警信號的地點和報警性質．

　　人機界麵與控製器通過串行接口進行數據通信，它由菜單和畫麵構成，用於進行各種數據的顯示(流程和曲線)、操作、參數設置及曲線打印等．

　　在實際貨艙通風除濕控製係統的設計階段，可利用貨艙通風除濕仿真軟件包模擬實際係統，與監控計算機組成一個閉環係統，對監控係統的軟件和硬件進行聯機調試，以加快係統開發，提高效率，保證安全，節約成本．

　　5結束語

　　本文給出的仿真軟件包在給定外部邊界條件後，可模擬通風除濕係統在溫度範圍-10～40℃、相對濕度0～100%時不同工作模式下溫度、濕度、壓力及氣體流量等參數變化的趨勢，反映實際係統的工作機理和特點，為實際係統的分析、設計和設備選型提供理論依據，節省實驗費用、縮短設計周期，為實現通風除濕係統的國產化打下良好的基礎；畫麵清晰易懂，操作方便，便於用戶使用；仿真軟件具有良好的可移植性和可擴展性；貨艙通風除濕控製係統國產化方案實際可行．

　　作者單位：胡耀華賈欣樂大連海事大學信息工程學院，遼寧大連；

　　李延明季寶軍大連造船新廠，遼寧大連；

　　於長生謝建敏大連萬達集團，遼寧大連)

　　參考文獻

　　［1］賈欣樂,胡耀華等.貨艙通風除濕係統數學模型和仿真研究［J］.船舶工程,1998,114(3):42～45

　　［2］DavidJK著,王國印譯.VisualC++技術內幕［M］.北京:清華大學出版社,1995.

　　［3］NamirCS著,王國印,張赤紅譯.VisualC++使用指南［M］.北京:清華大學出版社,1995.