某輪一機多庫伙食冷藏系統壓縮機啟停頻繁問題分析及解決方案

吳海春

（渤海船舶職業學院， 遼寧 興城 125105）

引言

某輪是一艘遠洋專用教學實習船，能同時容納200 余名師生和船員在船工作和學習。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，該輪設有一套一機多庫的伙食冷藏系統。

1 某輪伙食冷藏系統工作原理

某輪的伙食冷藏系統為蒸氣壓縮式制冷系統（如圖1 所示），設有活塞式制冷壓縮機2 臺，其中一臺工作，另一臺備用；設有干貨庫、蔬菜庫、水果庫、肉庫和糧庫共5 個伙食庫用來儲存食物，庫內均設有冷風機。儲液器中存儲了一定量的液態制冷劑，當某一個或幾個冷庫在熱負荷的作用下溫度上升到設定溫度的上限時，將產生一個電信號，自動將相應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器中的壓力，儲液器中的液態冷劑將在壓差作用下進入相應冷庫，通過該庫的膨脹閥節流降壓后進入蒸發器中，降壓后的壓力已經低于冷劑對應于此溫度下的飽和壓力，因此，冷劑將在蒸發器中蒸發吸熱，蒸發盤管外的空氣被冷卻，蒸發器冷風機再將冷空氣吹走，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，抽吸蒸發器盤管中的冷劑蒸氣，經壓縮后，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冷卻為低溫高壓液態冷劑，進而進入儲液器，參與下一循環。

2 某輪伙食冷藏系統運行問題分析

在工作中發現該輪的伙食冷藏系統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的運行情況，對其進行3 h 連續不間斷地觀察，并將工作情況作記錄（如下頁表1 所示）。

表1 數據顯示，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 個小時內就出現了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數據還可以發現肉庫溫度升高較快，一般間隔10～25 min 便由設定溫度-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。繼續觀察表1 數據發現，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。這一現象是由一機多庫冷藏系統匹配缺陷造成的，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，這樣就會出現某個冷庫剛結束制冷，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 伙食冷藏系統的工作情況記錄表

3 解決方案

3.1 適當升高庫溫

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定在-18 ℃，可以將其設定溫度提高到-10 ℃左右。這樣可以使肉庫隔熱材料內外的溫差降低，減少滲入熱，肉庫的制冷次數就會降低，從而使壓縮機因肉庫工作而啟動的次數減少。這種方法操作起來比較方便，在減少壓縮機啟停次數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，這種方法還可以應用于糧庫、干貨庫等。

3.2 適當增大溫差

該輪設有專門存放大米、面粉等的糧庫，而糧食對保存溫度并不敏感，因此，可以將糧庫的設定溫差適當增大，比如將其設定溫差由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，從而減少壓縮機因該庫工作而啟動的次數。重新設定溫差在觸摸屏的參數設定面板上便可進行，操作起來比較簡單。這種方法同樣可以應用于干貨庫、水果庫等。

3.3 設計更合理的PLC 程序

該輪伙食冷藏系統采用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。具體可以讓系統的制冷工作在適當的時候產生一個提前量，當某個庫的工作將要結束，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，從而減少壓縮機啟停次數。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，處理系統同時將這一溫度信號與設定溫度的上限T 進行計算，如果T-t 的值不小于1（這個值可以根據具體情況設定，建議不要取得太大），就繼續檢測計算；如果T-t 小于1，處理系統就會進一步分析此刻制冷壓縮機的運行狀態，如果壓縮機處于運行狀態，便發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，繼續檢測，循環上述過程。如果開啟供液電磁閥的信號已經發出，處理系統就計算T-t 的值，并將其與設定的溫差比較，如果前者小于后者，系統將什么也不做，繼續分析計算；如果前者大于或等于后者，處理系統將發出信號關閉供液電磁閥，系統返回到開始的工作點繼續工作。

4 結語

某輪是一艘遠洋專用教學實習船，采用了一機多庫的伙食冷藏系統，其工作原理與傳統的蒸氣壓縮式制冷裝置一致。通過對伙食冷藏系統工作情況進行觀察和數據記錄、分析，發現改系統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匹配缺陷，最后，提出了適當提高冷庫設定溫度、增大設定溫差和改進一機多庫控制程序三種解決方案。