牲畜船（活體牛類）貨艙通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

王海

（廣東中遠(yuǎn)船務(wù)工程有限公司，廣東東莞 523146）

WANG Hai

（Cosco GuangDong ShipYard Co.，Ltd 450052，China）

牲畜船（活體牛類）貨艙通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

王海

（廣東中遠(yuǎn)船務(wù)工程有限公司，廣東東莞 523146）

介紹了運(yùn)送活體牛類的牲畜船貨艙通風(fēng)設(shè)計(jì)主要設(shè)計(jì)依據(jù)、布置原則、系統(tǒng)配置特點(diǎn)、測(cè)量方法及標(biāo)準(zhǔn)?？晒╅_(kāi)發(fā)類似新牲畜船設(shè)計(jì)參考。

通風(fēng)布置；系統(tǒng)組成；測(cè)量方法

WANG Hai

（Cosco GuangDong ShipYard Co.，Ltd 450052，China）

0 引言

為了保證船舶長(zhǎng)途運(yùn)輸活體牛類牲畜具有較舒適的環(huán)境，船舶牲畜貨艙區(qū)域必須具有良好的通風(fēng)系統(tǒng)，以降低牲畜在運(yùn)送過(guò)程中得病率、死亡率，使得船東或貨主達(dá)到最大的經(jīng)濟(jì)效益。

1 通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)依據(jù)

牲畜船通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)按照航線、國(guó)家、入籍、掛旗不同，需要滿足以下主要標(biāo)準(zhǔn)。

1.1 船級(jí)社標(biāo)準(zhǔn)

目前為止、其中BV規(guī)范中對(duì)于牲畜船通風(fēng)有較為具體的要求。

BV規(guī)范章節(jié)：BV 2010 Pt D,Ch3,Sec3,2.2 Ventilation system

1.2 AMSA(Australian Maritime Safety Authority)標(biāo)準(zhǔn)

澳大利亞對(duì)于牲畜船通風(fēng)系統(tǒng)要求較為詳細(xì)，是牲畜船通風(fēng)系統(tǒng)最為重要設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。

AMSA（Australian Maritime Safety Authority）Part 43 Cargo&Cargo Handing-Livestock Issue 6關(guān)鍵要求如下。

（1）載運(yùn)牲畜的封閉處所應(yīng)設(shè)有機(jī)械通風(fēng)系統(tǒng)。該通風(fēng)系統(tǒng)應(yīng)有足夠的容量使其所通風(fēng)處所的換氣率：

1）如處所的最低凈高是2.30 m或以上時(shí)，換氣次數(shù)應(yīng)不低于每小時(shí)20次；

2）如處所的最低凈高是1.80 m時(shí)，換氣次數(shù)應(yīng)不低于每小時(shí)30次；

3）如處所的最低凈高在1.80 m至2.3 m之間，換氣次數(shù)應(yīng)按照上述要求成比例數(shù)。

通風(fēng)換氣次數(shù)可以參考表1。

表1 凈空內(nèi)的通風(fēng)換氣次數(shù)

牲畜封閉處所凈空的定義：按照?qǐng)D1所示，凈空是指從甲板面至阻礙空氣流動(dòng)的最低障礙物，如結(jié)構(gòu)梁，管子，水平風(fēng)管，草料系統(tǒng)等等，但不包括對(duì)空氣流動(dòng)無(wú)大影響的障礙物，如燈具，高處消防閥等。

圖1 貨艙凈空示意圖

（2）下列載運(yùn)牲畜的未封閉處所應(yīng)提供機(jī)械通風(fēng)系統(tǒng)

1）處所的結(jié)構(gòu)是多于一層甲板上設(shè)有圍欄，處所的寬度大于20 m；

2）由于處所的部分封閉，自然通風(fēng)受到限制。

（3）通風(fēng)風(fēng)速要求

機(jī)械式通風(fēng)系統(tǒng)分配風(fēng)量，確保整個(gè)牲畜區(qū)域有效通風(fēng)。機(jī)械通風(fēng)系統(tǒng)應(yīng)該具有在畜欄任何區(qū)域最小風(fēng)速不小于0.5 m/秒的能力。

（4）AQIS（Australian Quar?antine Inspection System）要求

按照以上規(guī)范要求，PAT（Pen Area Turnover）值為200

1.3 新西蘭牲畜船海上運(yùn)輸標(biāo)準(zhǔn)New Zealand MAF sea transport of livestock standard

1.4 歐盟牲畜船標(biāo)準(zhǔn)EC rule as applicable to live?stock standard

2 通風(fēng)系統(tǒng)配置

2.1 通風(fēng)系統(tǒng)型式

目前牲畜船通風(fēng)系統(tǒng)的方式包括兩種方式：集中通風(fēng)和獨(dú)立通風(fēng)。

2.1.1 集中通風(fēng)

利用一臺(tái)或兩臺(tái)離心式風(fēng)機(jī)對(duì)于同一貨艙多層甲板進(jìn)行機(jī)械送風(fēng)和機(jī)械排風(fēng)。通常應(yīng)用于6層以下封閉式貨艙牲畜船。集中式供風(fēng)在不同貨艙內(nèi)易于風(fēng)量分配，能夠較為容易地使各個(gè)測(cè)試點(diǎn)風(fēng)速達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。

集中通風(fēng)系統(tǒng)主要組成部分見(jiàn)圖2。

圖2 集中供風(fēng)系統(tǒng)主要組成

（1）結(jié)構(gòu)風(fēng)管

結(jié)構(gòu)風(fēng)管在設(shè)計(jì)過(guò)程中，不僅考慮風(fēng)管強(qiáng)度要求，同時(shí)需要特別考慮風(fēng)管內(nèi)部加強(qiáng)對(duì)風(fēng)量、風(fēng)速的影響。風(fēng)管內(nèi)橫向加強(qiáng)型式，采用小型結(jié)構(gòu)。同時(shí)風(fēng)管內(nèi)部布置梯子，用于風(fēng)管內(nèi)部清潔，梯子設(shè)計(jì)采用圓鋼型式，減少通風(fēng)阻力。結(jié)構(gòu)送風(fēng)風(fēng)管與PVC風(fēng)管連接采用鋼制穿艙管。而結(jié)構(gòu)排風(fēng)管鋼壁安裝格柵，進(jìn)行排風(fēng)。見(jiàn)圖3。

（2）PVC風(fēng)管

風(fēng)管采用PVC材料，PVC材料內(nèi)壁光滑，減少摩擦阻力損失。管子壁厚不小于7 mm，提供不燃材料證書(shū)。

PVC風(fēng)管布置高度在畜欄區(qū)域凈高至少1.8 m，同時(shí)采用不銹鋼U型管碼和不銹鋼角鋼固定，防止腐蝕。

PVC風(fēng)管沿著船長(zhǎng)方向在每個(gè)牛欄上方布置見(jiàn)圖4，每條風(fēng)管需要鉆一系列的圓孔，開(kāi)孔順序見(jiàn)圖5。PVC風(fēng)管上所有的鉆孔尺寸必須一致，每個(gè)孔之間距離0.4 m（圖6），以達(dá)到穩(wěn)定的風(fēng)速及流量。通過(guò)送風(fēng)管送風(fēng)，壓迫貨艙區(qū)內(nèi)污染的空氣從排風(fēng)孔排出。風(fēng)向見(jiàn)圖7。

圖3 結(jié)構(gòu)風(fēng)管典型圖

圖4 風(fēng)管布置典型圖

圖5 風(fēng)管鉆孔順序

圖6 風(fēng)管鉆孔距離

圖7 通風(fēng)流向典型圖

（3）排風(fēng)風(fēng)機(jī)

兩種風(fēng)機(jī)為皮帶驅(qū)動(dòng)離心式風(fēng)機(jī)，因?yàn)槠?qū)動(dòng)的風(fēng)機(jī)能夠更好地適合每種情況，這種風(fēng)機(jī)不僅能夠更好地建立壓力，同時(shí)噪音也比軸流風(fēng)機(jī)更低。風(fēng)機(jī)需要廠家根據(jù)牲畜船貨艙空間，風(fēng)管布置進(jìn)行CFD計(jì)算，而滿足流速，換氣氣數(shù)要求。風(fēng)機(jī)安裝采用彈性安裝形式，以便能夠削弱噪音。

圖8 百葉窗外形圖

（4）百葉窗

送風(fēng)機(jī)間百葉窗采用汽水分離式鋁質(zhì)或不銹鋼葉片固定百葉窗，為避免風(fēng)量不夠，在選用百葉窗時(shí)，需要考慮百葉窗的阻力損失。同時(shí)百葉窗下方帶有泄放管。選型需要按照送風(fēng)機(jī)間結(jié)構(gòu)確定百葉窗尺寸、葉片間隙（圖8）以及百葉窗的性能曲線（圖9）等。

圖9 百葉窗性能曲線

（5）手動(dòng)風(fēng)閘

手動(dòng)防火風(fēng)閘需要按照送風(fēng)口及出風(fēng)口的尺寸自行設(shè)計(jì)。風(fēng)閘的材料需鋼制。在正常航行時(shí)，風(fēng)閘處于開(kāi)啟狀態(tài)，只有風(fēng)閘在貨艙對(duì)應(yīng)區(qū)域著火時(shí)，需要在貨艙外面手動(dòng)關(guān)閉。

風(fēng)閘重量需要嚴(yán)格控制，否則船員無(wú)法操作。通過(guò)組合滑輪組和鋼絲繩方式進(jìn)行風(fēng)閘的開(kāi)啟和關(guān)閉。風(fēng)閘通過(guò)鋼絲繩在風(fēng)機(jī)間外面進(jìn)行固定，固定方式易于在緊急情況下釋放。風(fēng)閘安裝示圖如圖10所示。

圖10 風(fēng)閘安裝示圖

2.1.2 獨(dú)立通風(fēng)

風(fēng)機(jī)安裝在露天甲板，由多臺(tái)獨(dú)立軸流風(fēng)機(jī)或離心風(fēng)機(jī)對(duì)牲畜貨艙進(jìn)行通風(fēng)，這種通風(fēng)方式多用于貨艙層數(shù)較多以及帶有開(kāi)敞甲板的牲畜船，集中供風(fēng)不適用的船型。獨(dú)立式通風(fēng)在調(diào)節(jié)各個(gè)區(qū)域風(fēng)速以及風(fēng)量時(shí)難度較大，不易滿足規(guī)范的要求。

獨(dú)立通風(fēng)系統(tǒng)主要組成部分見(jiàn)圖11。

風(fēng)機(jī)選型、風(fēng)管尺寸準(zhǔn)確獲得都要通過(guò)CFD計(jì)算。此計(jì)算由風(fēng)機(jī)廠家進(jìn)行建模計(jì)算。通常在牲畜船初步設(shè)計(jì)階段就需要與通風(fēng)廠家進(jìn)行聯(lián)合設(shè)計(jì)，更加合理經(jīng)濟(jì)地布置風(fēng)機(jī)及風(fēng)管。風(fēng)管采用鋼板卷制而成，同時(shí)需要進(jìn)行鍍鋅處理。

2.2 通風(fēng)控制

牲畜船對(duì)于貨艙通風(fēng)、飲水、照明、草料系統(tǒng)需要配置至少兩套相互完全獨(dú)立的配電系統(tǒng)。

包括配電板、風(fēng)機(jī)啟動(dòng)器、電纜等等都需要完全獨(dú)立，達(dá)到AMSA要求的系統(tǒng)冗余要求。

其中風(fēng)機(jī)系統(tǒng)冗余要求如下。

（1）確保風(fēng)機(jī)組群?jiǎn)?dòng)板至少在2個(gè)位置，同時(shí)需要盡量遠(yuǎn)離。

圖11 獨(dú)立通風(fēng)系統(tǒng)主要組成

如按照?qǐng)D12，這種控制方式不能滿足AMSA要求，因如風(fēng)機(jī)群任何啟動(dòng)控制板啟動(dòng)失敗，那么將有一半的空間不能有任何通風(fēng)。需要按照?qǐng)D13的方式進(jìn)行控制布置。

圖12 控制方式1

圖13 控制方式2

（2）對(duì)于每個(gè)風(fēng)機(jī)組群都需要從AMSA的第一配電版和第二配電版單獨(dú)供電。

（3）風(fēng)機(jī)啟動(dòng)器提供連鎖功能。

2.3 通風(fēng)系統(tǒng)檢驗(yàn)和測(cè)量

（1）通風(fēng)系統(tǒng)需要進(jìn)行2種數(shù)據(jù)測(cè)量，以證明通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)滿足AMSA規(guī)范要求。

1）每層甲板的換氣氣數(shù)測(cè)量；

2）牛欄區(qū)域風(fēng)速測(cè)量。

（2）測(cè)量條件：

1）通風(fēng)系統(tǒng)完整；

2）所有的貨艙的門和艙蓋需要關(guān)閉；

3）需要在完工狀態(tài)；

4）所有送風(fēng)和排風(fēng)風(fēng)機(jī)需在設(shè)計(jì)速度下運(yùn)行。

（3）換氣測(cè)量：

1）確定進(jìn)入整個(gè)貨艙和每層甲板的換氣次數(shù)，氣流測(cè)量位置在風(fēng)機(jī)吸入口；

2）對(duì)于排風(fēng)機(jī)測(cè)量需要在貨艙內(nèi)每個(gè)開(kāi)孔位置測(cè)量，然后進(jìn)行總計(jì)計(jì)算。

（4）風(fēng)速測(cè)量：按照AMSA規(guī)范要求，在每個(gè)牛欄區(qū)域內(nèi)選取5個(gè)測(cè)量點(diǎn)進(jìn)行風(fēng)速測(cè)量。在牛欄欄桿內(nèi)從甲板至甲板1.4米高之間內(nèi)任何一點(diǎn)的風(fēng)速不小于0.5 m/s。把一個(gè)全方位風(fēng)速傳感器放置在距離甲板面1米高的位置進(jìn)行測(cè)量。按照?qǐng)D14的位置進(jìn)行測(cè)量，獲得的測(cè)量結(jié)果如圖15。

3 結(jié)束語(yǔ)

此系統(tǒng)是AMSA檢驗(yàn)及取證重要系統(tǒng)之一，在設(shè)計(jì)過(guò)程中特別需要注意以下幾點(diǎn)：

（1）系統(tǒng)風(fēng)速；

（2）統(tǒng)總風(fēng)量；（3）系統(tǒng)噪音；

（4）系統(tǒng)控制。

除設(shè)計(jì)重點(diǎn)外，在生產(chǎn)安裝過(guò)程也需要注意調(diào)整通風(fēng)開(kāi)孔位置，滿足規(guī)則要求。

Ventilation System Design of Livestock(Cattle)Cargo Hold

The article introduced the ventilation system of livestock(Cattle)cargo hold,included design rule,duct and equipment layout principle,characteristic of ventilation system,measuring procedure and standard.

layout of ventilation；system component；measuring procedure

U664.86

A

1009－9492(2015)10－0050－05

10.3969/j.issn.1009-9492.2015.10.013

2015－08－25