NO.1低溫菜庫發現問題及其解決

趙玉文

對于遠洋船舶來說，船舶的蔬菜和水果的儲存好壞和時間長短，不僅直接影響到船舶人員的身體健康（維生素A.C的攝入量），而且還間接影響到船舶的續航能力;在經濟高速發展的今天，海上運輸成為貨物流通的主要途徑;而遠洋船舶的伙食儲備情況，尤其是新鮮的蔬菜和水果，對于遠洋船舶來說尤為重要，因此怎樣保證船舶的蔬菜和水果的持久的新鮮（儲存時間）和高的營養價值（維生素A.C），成為全球冰機系統，研發的主要方向。

在全球的船舶伙食冰機系統里面，根據菜庫的溫度設定，主要分為兩大類：

第一類：菜庫溫度保持在7±1°;

第二類：菜庫溫度分為，低溫菜庫（1±0.5°）和高溫菜庫（3±0.5°）;

第一類菜庫只能保證蔬菜和水果不會很快腐爛變質，而保證不了蔬菜的營養元素成分。

第二類菜庫是綜合考慮蔬菜和水果的保鮮和營養成分，更好的滿足船舶人員的膳食纖維的每日食用量，降低船舶人員在航行中，因為伙食引起的各類不適病癥。

第一、二類：原理詳細圖解如圖1：

一：問題的發現：

1）：發現NO.1低溫菜庫的溫度，達不到設定值（0.5-----1.5°），并且一直和高溫庫溫度相同

（2.5---3.5°）.

2）：在蒸發器的回風處一直有結冰現象，有時結冰量非常嚴重（按照結冰條件，必須是溫度低于0，而庫溫是（1±0.5°），（結冰位置指的是設備內，蒸發器和儲液器的區域）。

3）：拆開設備的檢查孔，進行檢查，發現如圖2所示的冰塊。

二：問題的處理：

1：問題出現后，船舶人員進行問題的分析，同時聯系岸基進行咨詢，盡快解決問題，

2：根據上海凌耀船舶工程有限公司的雷工程師提供的技術幫助，首先對融霜參數進行了重新設置，運轉一段時間后，發現結冰情況，沒有多大好轉。

3：在上面的情況下，首先停掉冰機，對蒸發器及其周邊，進行手動熱水融霜，由于冰層太厚，手動融冰操作耗時3個多小時。

4：融冰結束后，又根據上海凌耀船舶工程有限公司的雷工程師的建議，進行了參數設置，縮短熱氣融霜的時間間隔。融霜時間間隔為0.1小時。觀察蒸發器的溫度。以此來判斷融霜程序是否工作（電磁閥的動作和熱力膨脹閥的動作）。

5：經過進7個小時的連續工作，NO.1菜庫庫溫回復正常溫度。

6：嘗試各種方法，去找到問題的根本原因，經過一段時間的思考和嘗試發現：

1）：蒸汽融霜后，當冷劑再一次進入蒸發器時，在蒸發器和儲液罐上面，多余的水分很快凝結成冰，甚至融下來的水分，在凝水盤里面也結冰，把卸放管堵死，無法正常排水，導致每一次融霜以后的水分，不停的在泄水盤內聚集，慢慢的變成上圖所示。（凝水盤里面含有加熱器和卸放管外邊包繞著加熱線圈）。

2）：儲液器上的結冰最為嚴重，每次融霜后的水分，不斷在儲液器上聚集，隨著時間的延長，冰層慢慢變厚。

3）：把低溫庫設定成高溫庫，進行測試發現，沒有結冰現象，和高溫庫一樣，然而溫度設定只相差2°，卻能夠產生如此大的影響。

三：找到上述問題的根本原因

注釋：下文提到的融霜，指的是熱氣融霜;儲液器指的是：冷庫內的設備上的儲液器，結冰的位置指的是：蒸發器和儲液器的公共區域。

1）：融霜后冷劑進入迅速：融下的水分還沒來得及流出泄水盤，冷劑重新進入蒸發器，使得泄水盤內溫度急速下降，水在泄水盤內結冰（其中，泄水管足以滿足泄水要求），隨著時間的延長，慢慢結冰成冰山。

2）：泄水盤內的加熱盤管的問題，加熱時間和加熱溫度不充足。

A）：但是加熱時間長和加熱溫度足夠高，又會影響制冷量，浪費能量，不經濟;

B）：即使是加熱盤一直加熱，勢必會對制冷量略微影響，能量得到損失，不經濟。

3）：儲液器的問題，儲液器相當于小的蒸發器，每次融霜結束后，冷劑的重新進入儲液器，在空氣中水分多的情況下，在儲液器上結霜，隨著每一次的不完全融霜后，冰層會慢慢增厚（如圖3）。隨著融霜次數的增多，每次融霜后的水分，在儲液器本體和泄水盤內積累，慢慢的形成如圖4的情況。

4）：機械方面設計問題：儲液器的出口閥8設計為手動調節閥，進口為止逆閥。這樣就存在一個問題，首先每次融霜后，在儲液器（4）里面是氣液共存的，儲液器內壓力高于手動調節閥后管路內的壓力（如下圖所示P?>P?），當系統回復正常工作時，儲液器里面的氣液共存，首先進入系統.而等到儲液器內壓力低于手動調節閥后壓力時（如圖5所示P?<P?），通過膨脹閥后的氣液共存冷劑，分為兩路，第一路進入儲液器;第二路進入蒸發器。此時儲液器相當于“蒸發器”，增加了儲液器結冰的可能性，從而導致整個泄水盤的結冰嚴重的現象。如圖2的情況。

5）：空氣濕度大，水分含量高，當蔬菜入庫時，菜庫門開放時間太長或者系統運行中，往菜庫加裝蔬菜，以上兩種情況，必然加劇結冰的可能性，導致形成冰山如圖2

首先：蔬菜庫的門敞開時間太長，會導致：

A）：大量含有水分的空氣，進入到菜庫里面，當菜庫再一次，進入制冷模式時，隨著菜庫溫度的降低，當達到菜庫設定溫度（1±0.5°）時，水分會從空氣中釋放出來，在蒸發器和儲液器上結冰的幾率大增，慢慢形成冰層。

B）：在空氣濕度大和菜庫運行時，添加新的蔬菜入庫，首先加速庫內空氣流動，更多的含有水分的空氣，與蒸發器和儲液器接觸，加快在兩個設備上的結冰進程，菜庫的門開的時間越長越，冰層越后，越不容易除掉。

四：針對以上五個問題，提出以下的解決方案：

A）：問題1）解決方案是：當融霜結束后，避免在蒸發器和儲液器上迅速結冰，應該減少冷劑進入蒸發器和儲液器，勢必要電子熱力膨脹閥的開度適當減小，具體做法，應該在PLC控制器的一端，加入一路反饋信號，此信號來自蒸發器和儲液器的公共空間，以便來控制電子膨脹閥的開度，防止過多的冷劑，一次性過多的進入蒸發器和儲液器，造成蒸發器和儲液器的公共空間，溫度急劇下降，造成蒸發器和儲液器的結冰現象，因為此時融霜后的水分還沒有全部卸放掉，隨著時間和融霜次數的增多，形成圖1的結冰情況，所以必須加入一路，來自蒸發器和儲液器公共空間的溫度反饋信號。[因為融霜后庫溫升高，溫度傳感器感應到菜庫溫度升高，此信號傳遞給PLC，PLC經過分析和對比后，輸出控制信號A給電子膨脹閥控制器，然后由電子膨脹閥控制器，根據這個控制信號A去控制膨脹閥的開度，因為是溫升的信號B，必然輸出一個開大電子膨脹閥的信號B，導致大量冷劑進入蒸發器和儲液器，使得蒸發器和儲液器的公共空間溫度聚降，空氣中的水分遇到低溫的蒸發器和冷凝器后，從而形成冰，凝結在蒸發器和儲液器上。其中文中的A和B是分別用來表示兩種控制信號，A：指的是進過PLC分析后的輸出信號;B：指的是菜庫的溫升的信號。]

B）：問題2）解決的方案是：①：適當調節融霜時間和泄水盤內加熱盤管的加熱的時間，把蒸汽融霜時間和盤管的加熱時間錯開一點，如：蒸汽融霜3MIN，可以把盤管的加熱時間，調為2分鐘后或者1分鐘后開始加熱，加熱時間可以適當增長1-2MIN鐘。②：如果泄水盤的加熱盤管，一直處于加熱狀態，雖然功率很小，但是不經濟。總之，加熱盤管功率大小的選擇，既不能過大，也不能過小，過大直接會影響菜庫的溫度保持，過小無濟于事。③：泄水盤的加熱盤管可以選用，大功率快速加熱，而熱量慢慢釋放，而釋放的熱量足以融化冰層。

C）：問題3）解決方案是：①：儲液器的外層增加防護材料，減少直接與空氣接觸機會。②：儲液器制作成雙層殼，中間充注合適的氣體，減少儲液器內冷劑和外部環境的直接接觸。

D）：問題4）解決方案是：由于熱氣融霜后，儲液器起到儲存液體冷劑的作用，儲液內的壓力和氣液共存的狀態，會隨著熱氣融霜時間的長短而變化，熱氣融霜時間越長，儲液器內壓力越大，溫度越高，液體越少，氣體越多，所以融霜時間必須有所限制。

防止儲液器的結冰，最重要的是控制好壓力P1和P2（圖5），第一：當融霜時，一定存在P1>P2，不存在結冰的可能，第二：當熱氣融霜結束，在電子膨脹閥沒有打開前或者打開后，儲液器內的制冷劑，從手動調節閥釋放出來，壓力由P1>P2變化為P1=P2，最后變為P1<P2。當P1<P2時，從電子膨脹閥過來的氣液共存冷劑，一部分進入蒸發器，一部分經過止逆閥7（圖5），進入到儲液器，造成儲液器上慢慢結冰圖3。

由以上原理可得，為保證系統正常工作，必須存在P1>P2，要想達到這個要求，確保儲液器內的壓力P1大于手動調節閥后管路的壓力P2，同時必須滿足熱氣融霜時，儲液器內的壓力不會太高，而且融霜結束后，保持最小壓力P3，并且此壓力一直保持，使得P3>P2，這樣就保證了正常工作，避免結冰的可能性。

設計改進方法是：把手動調節閥改為可調式的自動調壓閥，設定最小壓力為P3，P3必須總大于工作管路上的壓力P2，這樣保證正常工作時，儲液器內不會有冷劑進入，可以避免儲液器上結冰產生。

E）：問題5）解決方案是：①：在蔬菜入庫時，盡量避免在系統運轉的情況下，長時間開啟菜庫的門。②：日常取菜和整理菜庫時，縮短開啟時間，避免更多的水分的進入，減少結冰的可能性。

（作者單位：青島海洋地質研究所）