吳海春

（渤海船舶職業(yè)學(xué)院， 遼寧 興城 125105）

引言

某輪是一艘遠洋專用教學(xué)實習(xí)船，能同時容納200 余名師生和船員在船工作和學(xué)習(xí)。由于該輪用途特殊，船上人員較多，需要長時間儲存大量的食物，因此，該輪設(shè)有一套一機多庫的伙食冷藏系統(tǒng)。

1 某輪伙食冷藏系統(tǒng)工作原理

某輪的伙食冷藏系統(tǒng)為蒸氣壓縮式制冷系統(tǒng)（如圖1 所示），設(shè)有活塞式制冷壓縮機2 臺，其中一臺工作，另一臺備用；設(shè)有干貨庫、蔬菜庫、水果庫、肉庫和糧庫共5 個伙食庫用來儲存食物，庫內(nèi)均設(shè)有冷風(fēng)機。儲液器中存儲了一定量的液態(tài)制冷劑，當(dāng)某一個或幾個冷庫在熱負荷的作用下溫度上升到設(shè)定溫度的上限時，將產(chǎn)生一個電信號，自動將相應(yīng)冷庫的供液電磁閥打開。由于儲液器中冷劑壓力高于冷庫蒸發(fā)器中的壓力，儲液器中的液態(tài)冷劑將在壓差作用下進入相應(yīng)冷庫，通過該庫的膨脹閥節(jié)流降壓后進入蒸發(fā)器中，降壓后的壓力已經(jīng)低于冷劑對應(yīng)于此溫度下的飽和壓力，因此，冷劑將在蒸發(fā)器中蒸發(fā)吸熱，蒸發(fā)盤管外的空氣被冷卻，蒸發(fā)器冷風(fēng)機再將冷空氣吹走，從而使整個冷庫溫度降低。冷劑汽化吸熱后，溫度壓力將升高，并進入制冷壓縮機的吸入管，使得壓縮機吸入管的壓力升高，壓縮機感受到這一變化后將自動啟動，抽吸蒸發(fā)器盤管中的冷劑蒸氣，經(jīng)壓縮后，送入冷凝器中。高溫高壓冷劑蒸氣在冷凝器中被低溫淡水系統(tǒng)冷卻為低溫高壓液態(tài)冷劑，進而進入儲液器，參與下一循環(huán)。

2 某輪伙食冷藏系統(tǒng)運行問題分析

在工作中發(fā)現(xiàn)該輪的伙食冷藏系統(tǒng)壓縮機存在啟停頻繁的問題，為了進一步了解伙食冷藏系統(tǒng)的運行情況，對其進行3 h 連續(xù)不間斷地觀察，并將工作情況作記錄（如下頁表1 所示）。

表1 數(shù)據(jù)顯示，壓縮機在08∶48 停止，08∶50啟動；在10∶00 停止，10∶01 啟動；在10∶03 停止，10∶07 啟動；在10∶48 停止，10∶52 啟動，在3 個小時內(nèi)就出現(xiàn)了4 次啟停時間間隔不超過5 min 的情況，說明確實存在壓縮機啟停頻繁的問題。分析表1數(shù)據(jù)還可以發(fā)現(xiàn)肉庫溫度升高較快，一般間隔10～25 min 便由設(shè)定溫度-18 ℃升至上限-15 ℃，使壓縮機頻繁工作，說明肉庫熱負荷較大，而觀察時段既沒有廚房人員入庫取肉，也沒有鮮肉入庫，進一步說明肉庫隔熱效果不好，這是造成壓縮機啟停頻繁的一個原因。繼續(xù)觀察表1 數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，08∶48 水果庫剛停止工作，08∶50 肉庫開始工作；10∶00 肉庫停止工作，10∶01 水果庫開始工作；10∶03 水果庫停止工作，10∶07 蔬菜庫開始工作；10∶48 蔬菜庫停止工作，10∶52 肉庫開始工作。這一現(xiàn)象是由一機多庫冷藏系統(tǒng)匹配缺陷造成的，該輪有5 個冷庫，每個冷庫供液電磁閥的開關(guān)是通過各庫的溫度控制的，而每個庫需要制冷的時刻都是多變的，只要有一個冷庫需要制冷，制冷壓縮機就需要啟動，這樣就會出現(xiàn)某個冷庫剛結(jié)束制冷，另一個冷庫又將開始制冷的情況，從而造成壓縮機啟停頻繁。

表1 伙食冷藏系統(tǒng)的工作情況記錄表

3 解決方案

3.1 適當(dāng)升高庫溫

該輪人員較多，食物消耗較快，即使肉庫裝滿食物，存儲時間也超不過一個月就會被消耗掉，因此，沒有必要將肉庫的溫度設(shè)定在-18 ℃，可以將其設(shè)定溫度提高到-10 ℃左右。這樣可以使肉庫隔熱材料內(nèi)外的溫差降低，減少滲入熱，肉庫的制冷次數(shù)就會降低，從而使壓縮機因肉庫工作而啟動的次數(shù)減少。這種方法操作起來比較方便，在減少壓縮機啟停次數(shù)的同時還減少了能量的消耗，因此，值得輪機管理人員采用。同樣，這種方法還可以應(yīng)用于糧庫、干貨庫等。

3.2 適當(dāng)增大溫差

該輪設(shè)有專門存放大米、面粉等的糧庫，而糧食對保存溫度并不敏感，因此，可以將糧庫的設(shè)定溫差適當(dāng)增大，比如將其設(shè)定溫差由3 ℃增大到5 ℃甚至更高都不會影響糧食的存放。溫差增大后，該庫工作的時間間隔增長，就能減少該庫的工作次數(shù)，從而減少壓縮機因該庫工作而啟動的次數(shù)。重新設(shè)定溫差在觸摸屏的參數(shù)設(shè)定面板上便可進行，操作起來比較簡單。這種方法同樣可以應(yīng)用于干貨庫、水果庫等。

3.3 設(shè)計更合理的PLC 程序

該輪伙食冷藏系統(tǒng)采用PLC 程序控制，因此，要解決因一機多庫匹配缺陷而造成的壓縮機啟停頻繁問題，就需要將控制程序進行改進。具體可以讓系統(tǒng)的制冷工作在適當(dāng)?shù)臅r候產(chǎn)生一個提前量，當(dāng)某個庫的工作將要結(jié)束，而另一個庫馬上將要工作時，控制壓縮機不再停機，使稍后需要工作的庫提前進入工作狀態(tài)，從而減少壓縮機啟停次數(shù)。為此，可采用下頁圖2 所示的邏輯修改控制程序：熱負荷進入冷庫，庫溫t上升，在庫溫上升的過程中，檢測裝置感受庫溫，處理系統(tǒng)同時將這一溫度信號與設(shè)定溫度的上限T 進行計算，如果T-t 的值不小于1（這個值可以根據(jù)具體情況設(shè)定，建議不要取得太大），就繼續(xù)檢測計算；如果T-t 小于1，處理系統(tǒng)就會進一步分析此刻制冷壓縮機的運行狀態(tài)，如果壓縮機處于運行狀態(tài)，便發(fā)出信號開啟該庫供液電磁閥，使該庫提前進行制冷，從而避免制冷壓縮機啟停頻繁，如果壓縮機沒有運行，處理系統(tǒng)將再進行下一步分析，將T-t 的值與0 進行比較，如果該值小于或等于0，同樣發(fā)出信號開啟供液電磁閥，如果該值大于0，就什么也不做，繼續(xù)檢測，循環(huán)上述過程。如果開啟供液電磁閥的信號已經(jīng)發(fā)出，處理系統(tǒng)就計算T-t 的值，并將其與設(shè)定的溫差比較，如果前者小于后者，系統(tǒng)將什么也不做，繼續(xù)分析計算；如果前者大于或等于后者，處理系統(tǒng)將發(fā)出信號關(guān)閉供液電磁閥，系統(tǒng)返回到開始的工作點繼續(xù)工作。

4 結(jié)語

某輪是一艘遠洋專用教學(xué)實習(xí)船，采用了一機多庫的伙食冷藏系統(tǒng)，其工作原理與傳統(tǒng)的蒸氣壓縮式制冷裝置一致。通過對伙食冷藏系統(tǒng)工作情況進行觀察和數(shù)據(jù)記錄、分析，發(fā)現(xiàn)改系統(tǒng)壓縮機存在啟停頻繁的問題，并分析出造成該問題的原因是肉庫隔熱效果不佳和一機多庫系統(tǒng)匹配缺陷，最后，提出了適當(dāng)提高冷庫設(shè)定溫度、增大設(shè)定溫差和改進一機多庫控制程序三種解決方案。