85.99m漁業(yè)運(yùn)輸船制冷系統(tǒng)設(shè)計(jì)

趙明浩

摘 要：近年來(lái)，隨著我國(guó)遠(yuǎn)洋漁業(yè)規(guī)模不斷擴(kuò)大，捕撈船只迅猛增長(zhǎng)，遠(yuǎn)洋漁業(yè)產(chǎn)量持續(xù)增加，但與之配套的大型遠(yuǎn)洋漁業(yè)運(yùn)輸船卻少之又少，而國(guó)內(nèi)進(jìn)口的老舊漁業(yè)運(yùn)輸船已面臨報(bào)廢年限問(wèn)題，租賃國(guó)外的漁業(yè)運(yùn)輸船存在著運(yùn)費(fèi)高、租賃難、周期長(zhǎng)等問(wèn)題，極大地制約了我國(guó)遠(yuǎn)洋漁業(yè)的發(fā)展，設(shè)計(jì)大型遠(yuǎn)洋漁業(yè)運(yùn)輸船成為大勢(shì)所趨。本文詳細(xì)介紹85.99m漁業(yè)運(yùn)輸船制冷系統(tǒng)設(shè)計(jì)，從主要技術(shù)參數(shù)、制冷系統(tǒng)原理、系統(tǒng)負(fù)荷計(jì)算、設(shè)備選型等方面考慮，滿(mǎn)足CCS規(guī)范要求，具有投資少，系統(tǒng)操作簡(jiǎn)單，電力功率消耗最少，艙容利用率高等優(yōu)點(diǎn)，該型運(yùn)輸船的設(shè)計(jì)對(duì)推動(dòng)我國(guó)遠(yuǎn)洋漁業(yè)運(yùn)輸發(fā)展具有重要意義。

關(guān)鍵詞：85.99m漁業(yè)運(yùn)輸船;制冷系統(tǒng)設(shè)計(jì);電力功率消耗最少;艙容利用率高

1引言

上世紀(jì)80年代，我國(guó)第一支遠(yuǎn)洋船隊(duì)從馬尾港開(kāi)赴西非海域開(kāi)展捕魚(yú)作業(yè)，實(shí)現(xiàn)我國(guó)遠(yuǎn)洋漁業(yè)“零”的突破，拉開(kāi)了我國(guó)遠(yuǎn)洋漁業(yè)發(fā)展的大幕[1]。經(jīng)過(guò)30多年的發(fā)展，我國(guó)已擁有專(zhuān)業(yè)大型遠(yuǎn)洋魷魚(yú)釣船、金槍魚(yú)延繩釣漁船、南極磷蝦專(zhuān)業(yè)捕撈船、大型拖網(wǎng)加工船等遠(yuǎn)洋專(zhuān)業(yè)捕撈船。

據(jù)資料統(tǒng)計(jì)，全球金槍魚(yú)年捕獲量約700萬(wàn)噸，南極海域里的南極磷蝦年產(chǎn)量約62萬(wàn)噸，還有西南大西洋、東南太平洋的魷魚(yú)及其它魚(yú)種，采用過(guò)去的捕撈、速凍、冷藏、運(yùn)輸集于一體的單船作業(yè)方式，無(wú)論從品質(zhì)還是產(chǎn)量，都遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿(mǎn)足現(xiàn)代漁業(yè)高效、快速、大噸位發(fā)展的需要。近年來(lái)，大型遠(yuǎn)洋漁業(yè)運(yùn)輸船配合捕撈船作業(yè)，兼作補(bǔ)給船的優(yōu)勢(shì)凸顯，為大型遠(yuǎn)洋漁業(yè)運(yùn)輸船的發(fā)展提供了廣闊的空間。

2主要技術(shù)參數(shù)

本船為無(wú)限航區(qū)作業(yè)，主要用于保鮮作業(yè)，無(wú)冷凍能力，根據(jù)表1主要技術(shù)參數(shù)所示，設(shè)計(jì)制冷系統(tǒng)、配置設(shè)備型號(hào)等。

3制冷系統(tǒng)原理

本船的制冷系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)是經(jīng)濟(jì)性好、實(shí)用性強(qiáng)、艙容利用率高、系統(tǒng)節(jié)能、操作簡(jiǎn)單等，根據(jù)其設(shè)計(jì)思想采用R404A直接蒸發(fā)排管制冷系統(tǒng)，滿(mǎn)足CCS規(guī)范[2]要求。R404A制冷劑是國(guó)內(nèi)外漁船制冷系統(tǒng)中普遍采用的傳統(tǒng)成熟型制冷劑，直接蒸發(fā)排管制冷方式具有投資額最小、電力功率消耗最少、艙容利用率最高、制冷系統(tǒng)操作簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，其制冷系統(tǒng)原理如下：

船用螺桿式壓縮機(jī)的低壓吸入蒸發(fā)器（冷藏艙盤(pán)管）來(lái)的低溫低壓的氟氣體經(jīng)陰陽(yáng)轉(zhuǎn)子的壓縮成高壓高溫氣體，從高壓出口排出的高壓高溫制冷劑氣體經(jīng)過(guò)機(jī)組自帶高效油分離器進(jìn)行油氣分離，分離后的高溫高壓氟氣體被排到船用冷凝器，海水將高溫高壓氣體通過(guò)殼管式冷凝器冷凝成高壓液體流入船用貯液器。由貯液器出來(lái)的氟液經(jīng)過(guò)干燥過(guò)濾器，被輸送到螺桿機(jī)組經(jīng)濟(jì)器內(nèi)過(guò)冷再輸送至熱交換器的冷卻盤(pán)管內(nèi)再次過(guò)冷，從熱交換器出來(lái)的過(guò)冷氟液給冷藏艙直接膨脹為低壓液體使用，氟液在蒸發(fā)盤(pán)管中吸收維護(hù)結(jié)構(gòu)的熱量，蒸發(fā)成氣體或氣液兩相流體，經(jīng)過(guò)回氣總管進(jìn)入熱交換器與來(lái)自冷卻盤(pán)管內(nèi)的中溫高壓液體進(jìn)行熱交換，分離液滴形成過(guò)熱氣體進(jìn)入壓縮機(jī)吸氣端。如此循環(huán)，蒸發(fā)器不斷吸收外界滲入熱量，從而逐步達(dá)到設(shè)定的溫度。制冷系統(tǒng)原理示意圖，如圖1所示。

4制冷系統(tǒng)設(shè)計(jì)

4.1 系統(tǒng)負(fù)荷計(jì)算

本船用于保鮮作業(yè)，無(wú)冷凍能力，無(wú)貨物熱，制冷壓縮機(jī)負(fù)荷主要包括滲入熱、人工散熱、開(kāi)艙滲入熱、照明熱等。

4.2 船用螺桿式壓縮機(jī)選型

選用2臺(tái)國(guó)產(chǎn)船用螺桿式壓縮機(jī)組ZCLG16MZJM，單臺(tái)在-45°C/+35°C工況下壓縮機(jī)制冷量98kw，充分滿(mǎn)足需求，根據(jù)CCS規(guī)范要求，增加1臺(tái)備用機(jī)，即1用1備。

4.3 冷凝器的冷凝面積計(jì)算及選型

4.4 冷藏艙蒸發(fā)盤(pán)管計(jì)算

經(jīng)過(guò)計(jì)算，冷藏艙一盤(pán)管長(zhǎng)度約2100m，冷藏艙二盤(pán)管長(zhǎng)度約2300m，冷藏艙三盤(pán)管長(zhǎng)度約2600m，冷藏艙四盤(pán)管長(zhǎng)度約2600m。

4.5 貯液器容積計(jì)算及選型

貯液器用來(lái)貯存由冷凝器來(lái)的高壓制冷劑液體，容積計(jì)算如下：

按照貯液器80%最高液位，20%最低液位，冷藏艙中蒸發(fā)盤(pán)管總長(zhǎng)度9600m，采用φ38x3.5無(wú)縫鋼管計(jì)算，總?cè)莘e為7.24m3，按充注量的25%計(jì)算[3]，則氟利昂充注量1.8 m3。經(jīng)過(guò)計(jì)算，貯液器容積V=3m3，共計(jì)1臺(tái)，滿(mǎn)足工作要求。

4.6 系統(tǒng)的自動(dòng)控制和安全保護(hù)措施

系統(tǒng)設(shè)有“自動(dòng)”和“手動(dòng)”兩種控制方式，系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)一般采用自動(dòng)控制，當(dāng)發(fā)生故障或需要手動(dòng)操作時(shí)才使用手動(dòng)控制，為保障系統(tǒng)高效、安全運(yùn)行，主要設(shè)備均設(shè)置了必要的保護(hù)裝置。

（1）冷藏艙內(nèi)的每路蒸發(fā)盤(pán)管由對(duì)應(yīng)的熱力膨脹閥自動(dòng)調(diào)節(jié)，冷藏艙內(nèi)溫度由溫度控制器通過(guò)電磁閥控制。當(dāng)艙內(nèi)溫度達(dá)到設(shè)定溫度下限-36?C時(shí)，溫度控制器切斷電磁閥電源，停止供液;當(dāng)艙內(nèi)溫度回升至設(shè)計(jì)艙溫上限-34?C時(shí)，溫度控制器接通電磁閥電源，恢復(fù)供液;

（2）壓縮機(jī)與冷凝水泵及各電磁閥聯(lián)鎖控制，即冷凝水泵啟動(dòng)升壓后壓縮機(jī)方能啟動(dòng)，當(dāng)壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)正常后，系統(tǒng)電磁閥才能供電工作;

（3）從制冷系統(tǒng)安全運(yùn)行考慮，冷凝器、貯液器等壓力容器均設(shè)置安全閥，以實(shí)現(xiàn)高壓保護(hù)。每臺(tái)壓縮機(jī)上都裝有高壓、低壓和油壓壓差繼電器，當(dāng)制冷系統(tǒng)或機(jī)器發(fā)生故障，在排氣壓力過(guò)高，吸氣壓力過(guò)低或油壓不足的情況下，壓縮機(jī)均會(huì)停止運(yùn)行;

（4）整個(gè)制冷系統(tǒng)設(shè)有各種符合CCS規(guī)范的指示燈及報(bào)警裝置，并設(shè)有各種船用壓力表、和溫度計(jì)以備操作人員巡視。

5結(jié)論

本文詳細(xì)闡述85.99m漁業(yè)運(yùn)輸船制冷系統(tǒng)設(shè)計(jì)，從經(jīng)濟(jì)性、實(shí)用性、艙容利用率、系統(tǒng)節(jié)能、操作簡(jiǎn)單等方面考慮，主要有以下結(jié)論：

（1）本船選用R404A制冷劑，采用直接蒸發(fā)排管制冷方式，該制冷系統(tǒng)具有投資額最小，電力功率消耗最少，艙容利用率最高，制冷系統(tǒng)操作簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn);

（2）冷藏艙的溫度采用電子式自動(dòng)控制，可根據(jù)設(shè)定的溫度，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制艙溫，對(duì)能量實(shí)行自動(dòng)調(diào)節(jié)，以減少冷藏艙內(nèi)溫度波動(dòng)的幅度，具有節(jié)能，提高漁貨物品質(zhì)等優(yōu)點(diǎn);

（3）上述制冷系統(tǒng)設(shè)備均選用國(guó)產(chǎn)設(shè)備，符合CCS規(guī)范要求，對(duì)我國(guó)大型遠(yuǎn)洋漁業(yè)運(yùn)輸船制冷系統(tǒng)設(shè)備的應(yīng)用，保障遠(yuǎn)洋漁獲質(zhì)量，提升相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展都將起到積極地推動(dòng)作用。

參考文獻(xiàn)：

[1]遠(yuǎn)洋漁業(yè)三十年大事記（上）（1985—2015）[J].中國(guó)水產(chǎn)，2015（03）：18-22.

[2]《鋼質(zhì)遠(yuǎn)洋漁船建造規(guī)范（2018）》[S]. 船舶標(biāo)準(zhǔn)化工程師， 2018.

[3]徐世瓊. 新編制冷技術(shù)問(wèn)答[M]. 中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社， 1999.