船舶伙食制冷装置的管理与节能

船舶伙食制冷装置的管理与节能内容提要：此文就冷凝温度、蒸发温度、膨胀阀开度等方面，从理论上分析船舶伙食制冷装臵的管理与节能。关键词：船舶伙食制冷装臵管理节能伙食冷库是船舶最重要的制冷系统之一。它的正常运行，既要保持船员的生活质量，又要节能。变频技术在船上应用还不广泛本文从定速制冷装入手臵的维护管理，讨论其节能的途径。1、 尽可能的降低冷凝温度(压力)随着船舶航行的区域的气温和水温的变化，制冷系统的冷凝温度和压力会出现波动。在一定的蒸发温度和压缩机吸入条件下，尽可能的降低冷凝温度和压力是制冷系统节能的最有效的途径之一。制冷循环压焓图如右图1当蒸发温度t0及其他工况条件不变时，冷剂的冷凝温度由t降k至t'则单位压缩工为，(△k=W-W')降低，单位制冷量△q随之增加(厶q=qq°),制冷系数e(q/W)也将增加，从而使制冷装臵的总制冷量Q=(G剂q)增加，压缩机耗功减小，经济性提高。引起冷凝压力过高的原因，及相应的措施。(1)季节和航区的变化引起海水温度的升高。此时，若冷凝器的冷却水阀或冷却水量自动调节阀未能相应的开大，冷却水流量不足，冷却效果变差。相应的措施是，保持冷却水量自动调节阀处于良好状态――保证随航区环境温度升高相应提高进入冷凝器的冷却水量。(2)冷凝器海水侧积垢严重。船用制冷系统冷凝器的冷却水进出口温差，设计时一般取2~4oC冷凝温度比冷却水出口温度高出3~5°C。当冷凝器管束结垢为l・5mm时，冷凝温度会相应的升高2.8oC，电机耗功增加9.7％。相应的措施是降低冷凝器的热阻，及时的清通冷凝器。(3)管束中的冷剂量过多。管系中的冷剂过多，导致冷凝器中的冷剂滞留，浸没冷凝器中热交换面

积过多，即有效冷却面积减小。相应的措施是回收过多的冷剂到除液屏中。（4）系统中有空气。操作管理（如补加冷剂、添加滑油、检修压缩机等）不当可能引起空气进入系统。试验表明，当系统中不凝性气体的分压力上升到0.196Mpa时压缩机的耗功将增加18％。相应的措施是排除进入系统的不凝性气体――将冷剂全部收回冷凝器会储液器，充分冷却后从放气阀或压缩机的多用通道断续排出。引起冷凝压力过低的原因，及相应的措施。如果在冬天或寒冷水域，冷却水温度过低，冷却效果太好，引起冷凝压力过低，使膨胀阀前后压差太小，即使开足膨胀阀冷剂流量也不够，反而会使总制冷量Q=（G剂q）减少。此时应适当的减0小冷却水0量，以免P过低，一般来说，膨胀阀前后K压差不应小于0.4~0・5Mpa，即冷凝压力（对R22装置）应大于0.6-0.7Mpa。2、 选择合适的库闻和最佳蒸发温度。现代船舶都用制冷来储藏食物，……对于菜库来说，合适的温度非常重要：库温过高，果蔬储存期过短；库温过低，则容易冻烂。对于低温库（鱼肉库）而言，库温越低，食物的储存期越长。但由于食物水分溶有各种盐类等物质。完全冻结需要约-60oC,且库温过低会导致食物脱水过多，变色严重、营养价值下降等冷冻危害。当储藏温度在-18oC时，绝大部分微生物不再繁殖，冷冻货物可在较长时间（半年左右）保持鲜度。对于远洋船舶，若库温从-20oC提高到-18oC,冷库制冷系统能耗相应降低8%;对于短航线船舶，库温控制在-10oC~-12oC较为经济。在保证冷库内货物质量的前提下，适当提高蒸发温度，可提高制冷压缩机的吸入压力，提高制冷装置的制冷效率，延长装置使用寿命。当冷凝温度及其他工况条件不变时，蒸发温度由to升高到to'单位压缩功AW=W-Wo'会降低，单位制冷量△q° °=qq确增加，制冷系数£=q/W也将增加，从而使制冷装置的总制冷量Q增加，经济性提高，如右图2所示。引起蒸发压力降低的主要原因及消除措施。（1）因操作管理不当或系统漏泄造成系统中冷剂不足。此时会出现如下现象：低温库蒸发器后部结霜熔化；压缩机吸气过热度增加；吸气压力和排气压力都降低；制冷量降低；长时间运转库温仍降不下来；或库温未到下限压缩机就因吸入压力过低而停车。可通过观察储液器的液位（不足1/3）、液管上的观察镜（有大量气泡）、听声音（膨胀阀后有明显的“丝丝”声）来判断。消除这些现象的措施是用皂液、捡漏灯或电子捡漏仪等查找并消除漏泄，补足冷剂。（2）蒸发器盘管外壁结霜太厚。低温库在低压低温状态下工作，盘管外表面温度低于空气的露点温度，空气中的水分在盘管表面积霜，船舶在海中航行，空气湿度特别大，积霜尤为严重。由于霜层的导热系数低，蒸发器结霜后就会大大的削弱其吸热能力。使蒸发温度降低，制冷量减小，经济性下降；此外，对冷风机式蒸发器来说，若霜层较厚，还会使管外肋片间的通道堵塞，通风量减小，甚至难以正常工作。相应的措施是当蒸发器上的结霜达到一定的厚度（约3mm）,及时的熔霜即可。（3）蒸发器盘管内积油。现船上制冷剂多为R22,具有条件性溶油特性：高于8oC条件下与滑油互溶，低于8oC时溶油能力下降，致使蒸发器回油比较困难。若蒸发器及回气管安装时考虑不周，会造成蒸发器内存有。此外若系统中冷剂流量不足，则制冷机携带滑油的能力不足，也回造成蒸发器内存油。积油会导致传热热阻增大，冷剂流通面积减小，流阻增大，制冷量下降，压缩机能耗增大，试验证明，蒸发盘管内0.1mm厚的油膜将使蒸发温度下降2.5oC,耗电增加11%。蒸发盘管内积油还会造成压缩机曲拐箱油位降低，甚至因润滑不好而烧坏轴承使压缩机损坏。相应的措施是使滑油分离器处于良好的工作状态；保证冷剂的流量，及时清除盘管内的滑油。（4）蒸发器风机停转或反转使换热系数降低。相应的措施是保证蒸发器风机正常的工作。（5）单机多库控制时，个别冷库库温未达到设定值，但系统热负荷过小，压缩机吸气压力过低，而压缩机却不能卸载工作。相应的措施是，对船舶单机多库制冷系统，压缩机设臵能量调节机构，适时调节吸入压力，以保证正常运行。当然，蒸发温度也不能过高，否则会使蒸发器内的冷剂与管外空气的传热温差太低，一般空气冷却的蒸发器，传热温差选择5~1OoC。3、适当调节热力膨胀阀的开度。船舶伙食冷库基本采用热力膨胀阀。热力膨胀阀可在一定的范围内自动调节冷剂的流量，使制冷量与热负荷相适应，但调节范围有限。应及时的调节热力膨胀阀的弹簧预紧力，保证其合适的开度，避免能耗增加，提高经济性。当环境温度上升时，外界向冷库的传热量增加，同时冷凝压力也上升，膨胀阀的前后压差增加，节流损失增大，单位重量制冷量下降，压缩机耗功增加，制冷系数降低，此时应适当的减小膨胀阀的弹簧的预紧力，以增加其开度，提高制冷剂的循环量，增加制冷量。同理，当环境温度降低时，应适当增大膨胀阀弹簧的预紧力，减小膨胀阀开度，避免发生液击。4、确保压缩机工作正常。船舶伙食冷库大都选用绝热效率相对较高的活塞式制冷压缩机。压缩机工作过程实际是一个不可逆的热力过程，提高其效率是实现制冷节能的关键。主要注意事项有：（1）保证进排气阀及活塞缸套间的密封；（2）保持合适的滑油粘度及油位。发现压缩机曲轴箱油位缺油，应查处原因并消除，避免系统中存油及压缩机缺油；（3）保持能量卸载机构工作正常；（4）保持油压差在合适的范围；（5）检修时注意气缸余隙高度的变化；（6）控制冷剂的含水量。含水较多会发生冰塞，可能使制冷装臵无法正常运行。现船上冷剂多为R22,其饱和含水量在30oC时为1470mg/kg,-30°C时为180mg/kg,含水量应控制在60~80mg/kg以下。（7） 合理保持冷剂的过冷度和过热度。制冷剂在膨胀阀前有一定的过冷度能避免冷剂在膨胀阀前提前闪气，造成制冷剂流量降低，从而使制冷量降低。制冷剂在压缩机进口有一定的过热度，可防止压缩机液击。（8） 干燥器的使用。干燥器在系统正常运行时应旁通，以免