鐘利軍

(江西省蠶桑茶葉研究所 330202)

風(fēng)冷式冷水機(jī)組的在蠶種冷庫(kù)中的應(yīng)用

鐘利軍

(江西省蠶桑茶葉研究所 330202)

介紹了風(fēng)冷式冷水機(jī)組的系統(tǒng)構(gòu)成、工作原理及在蠶種冷庫(kù)中的應(yīng)用效果。

風(fēng)冷式冷水機(jī)組；結(jié)構(gòu)；原理；應(yīng)用

制冷系統(tǒng)是蠶種冷藏保護(hù)的關(guān)鍵設(shè)備。江西省蠶種冷庫(kù)自建庫(kù)以來(lái)一直采用氨制冷壓縮機(jī)制冷。氨制冷系統(tǒng)存在體積大、系統(tǒng)構(gòu)成復(fù)雜、耐壓要求高、設(shè)備腐蝕性大、易發(fā)生泄漏、安全隱患大、運(yùn)行成本高等問(wèn)題。為此2014年11月改用風(fēng)冷式冷水機(jī)組冷藏蠶種。經(jīng)過(guò)兩年的使用證明，該設(shè)備安全、穩(wěn)定、節(jié)能、經(jīng)濟(jì)實(shí)惠，完全適應(yīng)蠶種冷藏的要求。

1 系統(tǒng)的構(gòu)成

制冷設(shè)備風(fēng)冷式冷水機(jī)組型號(hào)FLS-36，共2臺(tái)機(jī)組，其中一臺(tái)為備用。該機(jī)組以空氣為介質(zhì)，氟利昂為制冷劑，乙二醇為載冷劑。該機(jī)組的運(yùn)行是通過(guò)制冷劑循環(huán)系統(tǒng)、水循環(huán)系統(tǒng)、電器自控系統(tǒng)三個(gè)相互關(guān)聯(lián)的系統(tǒng)來(lái)完成。

1.1 制冷劑循環(huán)系統(tǒng)

制冷劑循環(huán)系統(tǒng)由壓縮機(jī)、冷凝器、膨脹閥、蒸發(fā)器、風(fēng)機(jī)、循環(huán)水泵、以及一些輔助設(shè)備構(gòu)成。

1.1.1 壓縮機(jī)

壓縮機(jī)是整個(gè)系統(tǒng)的核心，它的作用是把低溫氣體通過(guò)壓縮機(jī)壓縮成高溫氣體，最后氣體在換熱器中和其他的介質(zhì)進(jìn)行換熱，壓縮機(jī)的好壞會(huì)直接影響制冷效果。FLS-36型機(jī)組為全封閉渦旋式壓縮機(jī)，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，工作性能高，密封性好、低噪音的特點(diǎn)，采用卸載降壓?jiǎn)?dòng)，能有效避免對(duì)電網(wǎng)的沖擊，是制冷系統(tǒng)的主導(dǎo)機(jī)型。

1.1.2 制冷劑

制冷劑為氟利昂，型號(hào)F22。氟利昂是一種透明、無(wú)味、無(wú)毒、不易燃燒、爆炸和化學(xué)性穩(wěn)定的制冷劑。不同化學(xué)組成和結(jié)構(gòu)的氟里昂制冷劑熱力性質(zhì)相差很大，可適用于高溫、中溫和低溫制冷機(jī)，以適應(yīng)不同制冷溫度的要求。氟利昂的熱力學(xué)性能與氨相近。標(biāo)準(zhǔn)氣化溫度為-40.8℃，通常冷凝壓力不超過(guò)1.6MPa。氟利昂不燃、不爆，使用時(shí)比氨安全可靠。

1.1.3 冷凝器、蒸發(fā)器

冷凝器是放熱的設(shè)備，該機(jī)組采用空氣冷卻式冷凝器。其作用是將壓縮機(jī)排出的高溫高壓的制冷劑過(guò)熱蒸汽冷卻成液體或氣液混合物。制冷劑在冷凝器中放出的熱量由冷卻介質(zhì)(水或空氣)帶走。

該機(jī)組為板式蒸發(fā)器，蒸發(fā)器的作用是利用液態(tài)低溫制冷劑在低壓下易蒸發(fā)，轉(zhuǎn)變?yōu)檎魵獠⑽毡焕鋮s介質(zhì)的熱量，達(dá)到制冷目的。板式換熱器傳熱效率高，一般為殼管式的3倍，體積小，重量輕，結(jié)構(gòu)緊湊，易安裝。

1．1．4 熱力膨脹閥

采用外平衡式熱力膨脹，熱力膨脹閥是通過(guò)感受蒸發(fā)器出口氣態(tài)制冷劑的過(guò)熱度來(lái)控制進(jìn)入蒸發(fā)器的制冷劑流量。使冷凝器出來(lái)的高壓液體節(jié)流降壓，使液態(tài)制冷劑在低壓(低溫)下汽化吸熱。

1．1．5 風(fēng)機(jī)

該機(jī)組冷卻風(fēng)機(jī)為離心式，一臺(tái)機(jī)組配一臺(tái)風(fēng)機(jī)。

1．1．6 循環(huán)泵

為臺(tái)灣源麗管道泵，揚(yáng)程可達(dá)26m。

1.2 水循環(huán)系統(tǒng)

水循環(huán)系統(tǒng)是由水泵將水從水箱抽出到需冷卻的設(shè)備，冷卻水將熱量帶走后溫度升高，再回到冷凍水箱中。庫(kù)房降溫是將載冷劑乙二醇用泵輸送到庫(kù)房排管中，比直冷式(用氟利昂直接蒸發(fā)降溫)更利于保持庫(kù)房溫度的穩(wěn)定性。

1．2．1 乙二醇保溫箱

乙二醇保溫箱用于貯存乙二醇溶液，同時(shí)也能起到蓄冷的作用，便于更好地進(jìn)行熱交換。保溫箱采用201不銹鋼材料，可存貯乙二醇溶液約為3t。

1．2．2 載冷劑

乙二醇水溶液是目前被廣泛使用的一種載冷劑，其腐蝕性小，無(wú)色、無(wú)味、無(wú)電解性、無(wú)燃燒性?？朔他}水對(duì)機(jī)械設(shè)備、管道的腐蝕，降低了設(shè)備的維修率，延長(zhǎng)了設(shè)備的使用壽命。乙二醇作載冷劑主要是為了降低冰點(diǎn)，一般根據(jù)所需溫度要求加原液20%～50%，水：乙二醇=6：4。

1．2．3 熱交換設(shè)備

乙二醇熱交換排管采取下進(jìn)、上出結(jié)構(gòu)，規(guī)格為DN50的鍍鋅管制成U型排管。庫(kù)房?jī)?nèi)排管規(guī)格為DN40，采用壁掛式，可提高庫(kù)房的使用面積，也方便排管的保養(yǎng)維修。排管下面安裝接水盤(pán)，接住冷凝水并排到庫(kù)房外，能有效地控制庫(kù)房濕度。

1.3 電器自動(dòng)控制系統(tǒng)

電器自控系統(tǒng)包括電源部分和自動(dòng)控制部分。電源部分由接觸器、對(duì)壓縮機(jī)、風(fēng)扇、水泵等構(gòu)成。自動(dòng)控制部分包括溫控器、壓力保護(hù)、延時(shí)器、繼電器、過(guò)載保護(hù)等。

1．3．1 自控裝置

為數(shù)顯控制器，具備溫度顯示，設(shè)定溫度，自動(dòng)調(diào)節(jié)冷卻水溫度及壓縮機(jī)延時(shí)保護(hù)功能。當(dāng)出現(xiàn)故障時(shí)給出報(bào)警，同時(shí)復(fù)位指示燈閃爍，也可對(duì)當(dāng)前故障、歷史故障進(jìn)行查詢(xún)。配備兩套制冷機(jī)組，兩套機(jī)組可以單獨(dú)使用，也可同時(shí)使用。

1．3．2 控制軟件

為進(jìn)口微功能中英文控制器，操作面板人性化，具有安全保護(hù)功能及故障指示，操作程序及故障狀況直觀，一目了然。

1．3．3 庫(kù)溫控制

采取運(yùn)行獨(dú)立的供冷控制系統(tǒng)，一間庫(kù)房配備1臺(tái)庫(kù)溫控制柜。

2 工作原理

安裝在庫(kù)房?jī)?nèi)的溫度傳感器將測(cè)到的庫(kù)房溫度信息傳輸給控制系統(tǒng)，系統(tǒng)根據(jù)庫(kù)內(nèi)溫度和預(yù)置溫度的差發(fā)出指令至水冷機(jī)組。如庫(kù)內(nèi)溫度高于設(shè)定溫度則發(fā)出工作指令，機(jī)組開(kāi)始運(yùn)行，同時(shí)水泵將乙二醇水溶液通過(guò)排管送入庫(kù)房，達(dá)到降低庫(kù)房溫度的目的。當(dāng)溫度降至目的溫度時(shí)，機(jī)組則停止工作，水泵繼續(xù)工作，水泵根據(jù)實(shí)測(cè)溫度和目的溫度的差值控制進(jìn)水流量，溫度越接近，進(jìn)水流量越小，使庫(kù)房溫度的變化始終圍繞設(shè)定的目的溫度上下波動(dòng)。

3 使用效果

3.1 運(yùn)行安全

該機(jī)組采用氟利昂為制冷劑，不存在氨泄漏事故發(fā)生，同氨制冷系統(tǒng)必需配備和制冷量相適應(yīng)的附屬設(shè)施，以及每年必須通過(guò)壓力容器安全檢測(cè)相比，其安全性大為提高，且運(yùn)行噪音也降低。

3.2 使用方便

操作時(shí)，只需在溫控箱上設(shè)置好目的溫度，工作人員定時(shí)檢查庫(kù)房?jī)?nèi)溫度即可。制冷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊，全部配套設(shè)施都集中在一個(gè)柜子里，維護(hù)保養(yǎng)方便。

3.3 節(jié)能環(huán)保

1臺(tái)機(jī)組每天平均耗電約50度便能保證供冷，節(jié)省了電費(fèi)。在不停電情況下，機(jī)組能正常運(yùn)行，不需要專(zhuān)人操作開(kāi)機(jī)，節(jié)省了人工，運(yùn)行成本低。水冷機(jī)組以氟利昂作制冷劑、乙二醇水溶液作載冷劑，無(wú)毒無(wú)味，分別在密封管道內(nèi)循環(huán)流動(dòng)，無(wú)泄漏、不揮發(fā)，克服了鹽水對(duì)機(jī)械設(shè)備、管道的腐蝕，降低了維修率，延長(zhǎng)了使用壽命，同時(shí)具有環(huán)保作用。

3.4 建設(shè)投資少

該機(jī)組在裝配性能上除具備水冷式螺桿機(jī)組系列的一般特征外，其最大的優(yōu)點(diǎn)是不需要配備冷卻水泵、冷卻塔等輔助設(shè)備，只要是通風(fēng)良好的地方便可以使用。按一間庫(kù)房的面積35m2、體積126m3配套，需1臺(tái)機(jī)組、1個(gè)二次循環(huán)泵、1臺(tái)冷凍水循環(huán)泵、容量為2t的水箱、0.5t乙二醇防凍液、鍍鋅水管、盤(pán)管等，共需投資約8.8萬(wàn)元。

3.5 溫度平穩(wěn)

降溫沒(méi)有采用氟利昂直接式蒸發(fā)降溫，而采用冷媒乙二醇用屏蔽泵輸送到庫(kù)房，達(dá)到庫(kù)房降溫的目的，這種方式有利于減少庫(kù)房溫度的波動(dòng)及保持濕度。自2014年12月上旬運(yùn)行，庫(kù)房溫度控制穩(wěn)定，在正常運(yùn)行狀態(tài)下傳感器測(cè)得的庫(kù)房?jī)?nèi)溫度變動(dòng)范圍可控制在±0.3℃以?xún)?nèi)，完全符合蠶種冷藏溫度控制在±0.5℃以?xún)?nèi)的技術(shù)要求。

3.6 蠶種質(zhì)量穩(wěn)定

2015年和2016年全年共冷藏一代雜交種、三級(jí)原種二十多萬(wàn)張，經(jīng)階段性良卵率、孵化率等卵質(zhì)調(diào)查，成績(jī)均不低于往年，配發(fā)至全省及外省的蠶種反映良好，質(zhì)量成績(jī)穩(wěn)定。

4 討論

風(fēng)冷式冷水機(jī)組用于冷藏蠶種，經(jīng)過(guò)兩年的使用表明,該制冷機(jī)組能有效提高冷庫(kù)運(yùn)行安全性能，杜絕了氨制冷系統(tǒng)的安全隱患，降低了運(yùn)行成本，減少了人員配置。此類(lèi)型機(jī)組適用于蠶種冷藏量較少的蠶種冷庫(kù)。