驾驶室加热玻璃能耗控制系统设计

雷明鸥 张国平 王云英 楚军晓

摘 要：本文介绍了驾驶室加热玻璃低能耗控制系统设计的特点及其主要性能。

关键词：驾驶室加热玻璃；能耗；安全

Design of the control system in wheel house for the glass heater

Lei mingou， Zhang guoping， Wang yunying， Chu junxiao

（ Guangzhou Wenchong Shipyard CO， Ltd Guangdong 510727 ）

Abstract： this paper introduces the glass heater control system in wheel house， and feasibility analysis of the system.

Key words： the heater glass； power； safty

1 概述

远洋船舶中驾驶室的加热玻璃，在加热控制系统设计与使用中存在许多问题，主要是系统因为操作人员的习惯和系统设计缺陷造成不必要的能源浪费，其中有些影响到船舶驾驶安全。本文根据以往使用中存在的安全问题和能耗控制问题进行系统分析，进行优化设计，以保证船舶安全和降低船舶能耗。

2 驾驶室加热玻璃门的功能

（1）防止因为室内外玻璃的温差产生水雾反应，影响驾驶员视线；

（2）防止驾驶室外因为温度过低，造成浪花在玻璃外形成冰结晶，影响驾驶员驾驶视线；

（3）防止驾驶窗面因为外部温度过低，造成雨刮与玻璃的粘连，影响玻璃的有效清洁，从而影响驾驶视线。

3 驾驶室加热玻璃控制系统功能与系统设计

驾驶室加热玻璃的功能非常明确，即为保证驾驶室玻璃的清洁提供必要的玻璃温度保证，以防止出现水雾、结冰等现象，从而保证驾驶安全。

加热玻璃功率的选型，根据船舶最恶劣环境温度进行计算与选择，主要参数是环境温差与玻璃导热系数。

目前常规的加热玻璃控制模式有以下两种：

（1）开关控制：只有加热和不加热两种方式，加热与否取决于驾驶员，因此遗忘关闭加热玻璃，浪费能耗的事情常有发生；

（2）温差控制：控制系统根据加热玻璃的自身内部温度状态进行加热和高温停止控制，系统遗忘关闭的情况依然时有发生，且启停控制温差的设定与选择为固定参数，不能够适应环境，浪费能源。

基于上述功能分析与系统操控习惯，加热玻璃控制系统设计存在两个主要问题：

（1）有效温度使用：加热玻璃的有效温度涉及到加热玻璃有效工作与系统能耗最低的控制平衡，是加热玻璃控制系统的设计基础；

（2）系统人为操作与遗忘操作：人为控制存在的遗忘和不确定性，容易造成温度过低导致雨刮的损害，或温度过高造成玻璃碎裂，以及功率的非意识性浪费。

因此，加热玻璃控制系统必须考虑下列两个因素：

（1）环境温度：内外环境温差低于相对值时，玻璃会产生水雾，因此需要加热玻璃以防止水雾产生；外部环境温度低于0度时，需要加热玻璃工作，以防止水珠在窗外结冰影响视线；

（2）温度控制：不同的环境温度与室内外温差及相对风速对加热玻璃产生热量的需求不同，过高的温差控制会造成能源浪费及发电机负荷波动，形成能源浪费，不足则会造成加热玻璃效果差，达不到预期效果。

加热玻璃控制系统解决方案以下：

（1）电源控制：采用调压电源，有效连续控制加热玻璃的发热功率，保证玻璃热量散失与增补平衡，以适应不同的环境需求；

（2）温度信号采集与计算：系统采集室内外温度信号，根据室内外温度对加热玻璃的电源进行自动控制，以保证系统的自动启停及计算出最佳的有效发热量；

（3）功率调整：系统通过电源控制，可以调整系统整体的功率消耗与预期消耗，保证电网的稳定功率消耗，防止电网不必要波动，控制不必要能耗，提高电站相对安全性。

（4）控制参数的人工介入：系统留有良好的人机界面，以保证系统的灵活性与适应性，及对异常工况的即时和简洁的人工介入处理。

图1为加热玻璃控制系统模块图。

4 结束语

目前船舶系统的设计，已经不再是仅局限于安全使用为目的，低能耗、高效率、智能化、人性化都是系统设计的必要考虑要点，对人操作舒适性的，对系统的简洁性和完善，对维护的便利性和连续性也是需要考虑的要点，这些都有待于我们进一步的改进。