船舶修造行业作为支撑航运业发展的基础性传统行业，其生产过程对温度的精准控制直接影响焊接质量、设备调试效率和修造安全。从船体焊接的降温散热，到船舶动力系统的调试冷却，再到涂装车间的环境温控，每一个环节的温度管理都决定着船舶的建造精度、运行可靠性和使用寿命 —— 数据显示，焊接区域温度每升高 10℃会导致焊接变形量增加 0.1mm/m，冷却不足会使发动机调试故障排查时间延长 30%，直接影响修造周期。冷水机作为船舶修造车间的核心温控设备，需在高湿度、多盐分的环境中，提供 5-35℃的宽域控温能力（精度 ±1℃），同时具备耐海水腐蚀、防焊渣堵塞和移动便捷的特性。船舶修造用冷水机的选型与运行，是平衡传统造船工艺稳定性、生产效率与作业安全的核心环节，更是推动传统船舶行业向高端化、智能化转型的重要支撑。

一、船舶修造行业对冷水机的核心要求

（一）精准温控与施工质量稳定性

造船工艺特性对温度波动极为敏感：

• 船体焊接需控制区域温度≤60℃，温度过高会导致热变形（偏差≥1mm/m），影响船体结构精度；

• 发动机试车需维持冷却水温 30-35±1℃，温差过大会导致缸体热应力不均（调试合格率下降 15%）；

• 涂装车间需控制环境温度 20-25±2℃，温度不当会导致漆膜附着力下降（脱落率上升 10%）。

某造船厂因焊接区域降温不及时（温度超 80℃），导致船体分段焊接变形超标，返工校正损失超 600 万元。

（二）耐恶劣环境与移动适配性

修造环境对设备构成极端挑战：

• 冷却系统需耐受海水（盐度 3.5%）、焊接烟尘和油漆溶剂的侵蚀，金属部件需采用超级双相不锈钢（2507）；

• 与冷却介质接触的管路需安装防堵塞过滤器（精度 100μm），防止焊渣、铁屑和海洋生物沉积堵塞流道；

• 现场设备需具备移动性（轮式或履带式设计），适应船台、船坞等开阔作业区域，防护等级达 IP65。

某修船厂因冷却器被海水生物堵塞，导致船舶主机试车时冷却不足，调试中断 12 小时，影响交付进度。

（三）连续运行与能效优化

规模化生产要求设备极致稳定：

• 冷水机组需支持高强度连续运行（单日工作≥16 小时），平均维修时间≤1 小时，避免修造中断（损失≥5 万元 / 小时）；

• 需支持负荷动态调节（30%-100%），适应多工序交替作业（如焊接与涂装的冷却需求差异）；

• 运行能效比（COP）需≥3.0，通过变频调节和余热回收，单位修造量冷却能耗≤80kWh / 吨钢材。

二、不同船舶修造场景的定制化冷却方案

（一）船体建造：焊接与切割冷却

1. 船体焊接冷却系统

某造船厂采用该方案后，船体焊接变形量从 1.5mm/m 降至 0.5mm/m，焊后校正工作量减少 70%。

◦ 核心挑战：船体厚板焊接（厚度 20-100mm）会产生大量热量，需快速降温至 60℃以下，高温会导致晶粒粗大（接头强度下降 15%）和变形。

◦ 定制方案：

▪ 采用移动式螺杆冷水机（制冷量 150-500kW），为焊接区域喷淋冷却装置供水，水温控制在 15±1℃；

▪ 冷却系统配备自动跟踪装置，与焊接机器人联动移动，实现 “焊接 - 冷却” 同步作业，降温速率≥15℃/min；

▪ 根据钢板厚度自动调整喷淋强度，厚板区域增加 30% 水量，确保热影响区（HAZ）硬度≤350HV。

1. 等离子切割冷却系统

◦ 核心挑战：等离子切割机（电流 200-600A）的割炬和电源需冷却，温度过高会导致喷嘴烧损（寿命缩短 50%）和切割精度下降。

◦ 定制方案：

▪ 采用水冷式冷水机（制冷量 50-200kW），为割炬冷却套和电源模块供水，水温控制在 20±1℃；

▪ 冷却水路采用双循环设计（割炬 / 电源独立回路），流量稳定性 ±2%，避免相互干扰；

▪ 与切割电流联动，高电流切割时（≥400A）自动增加 20% 冷却流量，维持割炬温度≤50℃。

（二）设备安装：动力系统与液压设备冷却

1. 船舶主机调试冷却系统

◦ 需求：船舶柴油机主机（功率 5000-20000kW）试车时需冷却，缸套出水温度需控制在 85±2℃，温差过大会导致调试数据失真。

◦ 方案：

▪ 采用高效冷水机（制冷量 500-2000kW），为主机冷却系统供水，水温控制在 30±1℃，控温精度 ±0.5℃；

▪ 冷却系统配备大容量缓冲水箱（≥10m³），应对主机负荷突变的热冲击，水温波动≤±1℃；

▪ 与试车台架联动，根据转速（500-1500rpm）和负荷自动调整冷却强度，确保各项参数达标。

1. 液压设备安装冷却系统

◦ 需求：船舶液压系统（舵机、起货机）安装调试时需控制油温 40-50±2℃，高温会导致密封件老化和系统泄漏。

◦ 方案：

▪ 采用精密冷水机（制冷量 100-400kW），为液压油箱冷却器供水，水温控制精度 ±1℃；

▪ 冷却系统配备油液净化装置，过滤精度≤5μm，避免污染物导致的阀件卡滞；

▪ 与液压泵运行状态联动，加载测试时增强冷却（冷量提升 40%），空载时降低能耗 30%。

（三）涂装与改装：车间环境与特种冷却

1. 船舶涂装车间冷却系统

某修造船厂采用该方案后，涂装一次合格率从 80% 提升至 98%，干燥时间缩短 30%。

◦ 核心挑战：船舶涂装车间需维持恒温恒湿（20-25℃/60-70% RH），高温高湿会导致漆膜流挂（合格率下降 20%）和干燥时间延长。

◦ 定制方案：

▪ 采用大型螺杆冷水机（制冷量 800-3000kW），为车间空调系统供冷，控温精度 ±1℃，湿度偏差≤5%；

▪ 冷却系统分区域控制，喷漆区维持下限温度（20℃），干燥区维持上限温度（25℃），适应不同工序需求；

▪ 与涂装进度联动，夜间停喷时降低制冷强度（节能 40%），白天开工前 1 小时提前预冷。

1. 特种船舶改装冷却系统

◦ 需求：LNG 船、化学品船改装时，低温储罐和管路需进行冷态测试（-163℃至常温），需精准控制升温速率（5-10℃/h）。

◦ 方案：

▪ 采用低温冷水机（制冷量 200-1000kW），配合加热装置实现 “制冷 - 加热” 一体化控制，控温范围 - 20℃至 50℃；

▪ 冷却系统采用闭环式乙二醇溶液循环，通过比例调节阀精准控制热交换量，速率偏差≤0.5℃/h；

▪ 与温度监测系统联动，实时记录储罐壁温分布（温差≤3℃），确保测试数据符合规范要求。

三、运行管理与维护策略

（一）防腐蚀与移动安全管理

1. 材质选择与防护

◦ 船坞区：与海水接触的部件采用超级双相不锈钢（2507），耐点蚀当量 PREN≥40，耐受 3.5% 盐度海水腐蚀；

◦ 焊接区：高温环境部件采用镍基合金（Inconel 625），抗热疲劳和氧化性能优异；

◦ 移动设计：冷水机配备防爆轮式底盘（承重≥5 吨），电缆采用防水拖拽电缆，适应户外复杂地形。

1. 系统清洁与防堵塞

◦ 多级过滤：主回路安装自清洁过滤器（精度 100μm）+ 海水专用过滤器，冷却器前加装防生物附着装置；

◦ 定期维护：每周清理过滤器截留的焊渣铁屑，每月用高压水冲洗换热器（压力 15-20MPa）；

◦ 海水处理：采用电解海水制氯装置（余氯 0.5-1.0mg/L），防止海洋生物（藤壶、藻类）附着堵塞。

某造船厂通过精细化管理，冷却系统腐蚀速率控制在≤0.02mm / 年，海水冷却器清洁周期延长至 3 个月。

（二）能效优化与智能运行

1. 负荷动态调节

◦ 变频控制：根据施工强度、设备台数自动调整压缩机转速（30-60Hz），部分负荷时节能 30%-40%；

◦ 余热回收：利用焊接、切割余热加热车间供暖和生活热水，年节约天然气消耗 25%；

◦ 某船舶集团应用后，冷水机年耗电量下降 250 万度，折合减少碳排放 1625 吨。

1. 工艺联动策略

◦ 智能群控：多台冷水机并联运行时，按总冷量需求智能启停（如 6 台机组实现 15%-100% 负荷调节）；

◦ 生产计划联动：通过造船 ERP 系统获取分段建造计划，提前 24 小时调度冷水机至作业区域；

◦ 远程监控：建立移动设备物联网平台，实时采集温度、能耗数据，实现故障预警和调度优化。

（三）可靠性保障与应急处理

1. 预防性维护计划

◦ 日常检查：每日记录进出水温度、压力、流量（偏差≤5%），检查设备移动轮和电缆完整性；

◦ 定期保养：每运行 1500 小时更换过滤器滤芯和冷冻油，每 3000 小时检测换热器腐蚀情况；

◦ 专项检测：每年进行压力容器检验和电气安全认证，确保符合船级社规范（LR/ABS/CCS）。

1. 应急处理预案

◦ 冷却中断：立即启动备用冷水机（切换时间≤15 秒），焊接作业暂停，主机试车降低负荷至 50%；

◦ 海水泄漏：关闭海水进口阀，切换至淡水应急回路，启用吸油棉等防污染措施；

◦ 台风暴雨：将移动冷水机转移至室内，切断电源，做好设备防水防护（覆盖防雨布）。

四、典型案例：大型船舶修造厂冷却系统设计

（一）项目背景

某大型船舶修造企业（年造船能力 100 万载重吨、修船 50 艘）需建设综合冷却系统，服务于 10 个船台、5 个船坞、20 条涂装线及辅助设备，要求系统总制冷量 15000kW，控温精度 ±1℃，符合船级社认证标准。

（二）系统配置

1. 冷却架构

◦ 船体建造区：12 台 800kW 移动式冷水机（10 用 2 备），为焊接和切割设备冷却，防护等级 IP65；

◦ 设备调试区：8 台 1200kW 高效冷水机，服务主机试车和液压系统，控温精度 ±0.5℃；

◦ 涂装改装区：6 台 1500kW 螺杆冷水机，为涂装车间和特种改装测试供冷，总循环水量 8000m³/h。

1. 安全与节能设计

◦ 全系统采用耐海水腐蚀设计（2507 不锈钢 + 镍基合金），移动设备配备防爆和防水装置；

◦ 安装智能能源管理平台，实现负荷调节、余热回收和远程监控，综合节能率≥35%；

◦ 关键设备采用 N+1 冗余设计，配备应急发电机和海水 / 淡水双回路切换系统。

（三）运行效果

• 施工质量：船体焊接变形量≤0.5mm/m，主机调试一次合格率从 85% 提升至 99%，涂装缺陷率下降 80%；

• 生产效率：船台周期缩短 15%，主机调试时间减少 20%，设备有效作业率提升至 96%；

• 成本效益：单位钢材冷却能耗降至 65kWh / 吨，年节约电费 750 万元，投资回收期 3 年。

船舶修造行业的冷水机应用，是 “传统造船工艺” 与 “现代温控技术” 的深度融合，它不仅能保障船体建造精度、设备调试可靠性和涂装质量，更能通过精准控温和移动适配提升作业效率。随着船舶行业向绿色化、高端化发展（如新能源船舶、智能船舶），冷水机将向 “更高精度控温、全流程防腐蚀、零排放冷却” 方向发展。选择专业的船舶修造冷水机，是实现船舶行业高效、安全、高品质生产的关键支撑。