船舶机舱自动化5-7 货物冷藏控制系统

第七节

货物冷藏控制系统一、概述冷藏冷冻类产品，由于其要求所处的环境通常为低温、低湿而得名；该类产品的供应链称为冷链。近年来冷链物流得到迅速发展，这是确保冷藏冷冻类产品从生产、贮藏、运输、销售，到消费前的各个环节中始终处于规定的低温环境下，以保证其品质的一项系统工程。冷链物流是随着科技的进步、制冷及控制技术的发展而发展起来的，是以冷冻工艺学为基础、以制冷技术为手段的低温物流过程。在冷链物流中用于制造低温、低湿环境的设备，称为冷链设备，具体包括低温冷库、常温冷库、低温冰箱、普通冰箱、冷藏车、冷藏集装箱、疫苗运输车等设备。船舶货物冷藏装置，应用最广泛的是冷藏集装箱，而其自动控制系统是船舶货运自动化的重要设备。当前，应用冷藏集装箱进行冷链货运已相当普遍。所谓冷藏集装箱，是专为运输要求保持一定温度的新鲜水果、蔬菜、鱼、肉等食品而进行特殊设计的集装箱，相当于一个单间的组装式冷库。有的冷藏集装箱只有风冷冷凝器，只能放在甲板上；而有的同时串联有水冷冷凝器，可放于货舱内。船舶冷藏集装箱有以下特点：

1、冷藏箱多为单蒸发器系统，其蒸发器离压缩机很近。所以，冷藏箱具有设备少、结构紧凑、制冷量小的特点。2、冷藏箱所运货物的品种随机性很大，箱内温度的调节也因所运货物的不同而不同。冷藏集装箱的温度控制分为冷却、冷冻和加热三档。3、要求有很高的调温精度。（１）应具有便于操作的温度给定值设定机构，以便管理人员根据所装货物的要求，设定箱内温度。（２）采用更多的能量调节、温度调节措施。如：压缩机间歇工作；制冷剂热气旁通；制冷流量调节；电加热；卸缸调载；蒸发器、冷凝器风机变速及其运行风机台数；温控传感器、调节器等。4、冷藏箱是一种流动性的冷库且种类繁多。在

30~+65℃环境中仍能正常工作

。温度自动记录、工况自动转换、运行安全保护、故障预报显示和故障自诊断能力，全部电气设备都具有防风、防水和抗振能力。控制系统分类：（1）以机械式调节器为核心的机械

继电器式控制系统；（2）以电子控制器为核心的电子

继电器式控制系统；（3）以微处理器为核心的具有一定通讯功能的微电脑温度控制系统。二、冷藏集装箱控制系统1.系统组成图5-70所示为开利(Carrier)公司40ft冷藏集装箱的制冷及其控制系统。该制冷系统装有一台Carrier-06DR半封闭式6缸压缩机，制冷剂为R134a，滑油使用ROE-SW20。其控制系统由微型电脑Micro-Link2控制，它由电脑操作板、电脑显示器和电脑温控器组成。正常工作时，它能自动地进行冷却、停机保温、加热、融霜、除湿等控制，使冷藏箱保持所需要的温度。温度控制精度为制冷工况±0.2℃；加热工况-0.5~+0.2℃。2.运转控制方式（1）制冷工况压缩机排出的高温、高压的冷剂气体经排出截止阀进入压力调节阀，该阀最小开启压力为0.5MPa，停机时该阀自动关闭，防止系统中制冷剂流回压缩机。然后进入风冷冷凝器，在冷凝器中，冷剂气体被冷却和液化，被液化的冷剂经过高压侧安全阀进入贮液器（兼作水冷凝器，以备气温太高在有冷却水的地方使用），再经手动截止阀进入过滤－干燥器（当箱温特别高热力膨胀阀７全开仍不足以维持蒸发器出口过热度在合适范围时，阀19自动开启向吸气管喷入少量制冷剂液体，以免压缩机吸气过热和排温过高），冷剂液体再经示液镜、热交换器、热力膨胀阀进入蒸发器。在此，冷剂吸收箱内的热量而不断气化，同时使箱内温度下降，当它离开蒸发器时已呈过热状态，最后经热交换器、蒸发压力调节阀18（在冷藏箱设定温度低于-10℃或设定温度高于-10℃的降温工况时回气电磁阀17有可能开启，以增加制冷量）进入压缩机的吸气端。（2）加热工况该系统采用电加热融霜，融霜温度传感器装在蒸发器上部，其融霜起、停间隔时间由微机控制，也可进行手动融霜。3.安全保护功能①电流过载如果总电流过载，则断路器CB1或CB2跳闸；若控制电路电流过载，则保险丝F3熔断；若电脑电流过载，则保险丝F1和F2熔断。②马达过热保护若冷凝风机马达过热，则其内部保护开关IP-CM断开，停止其工作；若压缩机马达过热，则其内部保护开关IP-CP断开，停止其工作；若蒸发风机马达过热，则其内部保护开关IP-EM断开，停止其工作。当温度恢复正常时，内部保护开关自动复位，设备重新工作。③加热器过热保护加热器在加热时，如果达到了设定温度而TH没有断开，那么加热器的温度会继续升高。当达到54.5℃时，加热中止温控器HTT断开停止加热。④冷剂低压保护当冷剂压力异常低时，低压安全释放阀会动作。⑤冷剂高压保护当冷剂压力异常高时，冷剂高压安全开关HPS断开，停止压缩机的工作；若此开关没有起作用，高压安全释放阀会动作。图5-71开利冷藏箱电气控制原理图三、自动控制系统的操作、维护及故障处理冷藏箱刚刚上船时，需及时进行外观检查，看箱子是否有破损；插电之后检查冷箱设定温度是否正常，冷剂液位是否正常，系统是否运转正常，并检查各项参数（如供、回风温度，压缩机进出口压力等）。平时航行中，一般都是通过冷箱监控系统检测冷箱的运转状况，如果有报警或者实际温度偏差太大，则需及时检查该冷藏箱是否发生故障。出现故障后可以根据故障代码查找设备说明书，并依此检查可能出现故障的部件，必要时更换备件。

下面是几个故障案例分析：

①故障现象：某冷藏箱（设定温度-18℃）从德国运往埃及的期间，在航行四天的时候发现其实际温度比设定温度高5℃，没有任何警报。

故障分析：通过检查，压缩机运转正常，冷凝器风扇一直工作，冷箱的供回风温差才1℃，将高低压表接入压缩机进出口，发现压缩机进口压力为0.6Bar，出口压力为5.6Bar，怀疑是制冷剂不足，补充制冷剂以后进口压力0.1Bar，出口压力11.2Bar，供回风温差达到5℃，实际温度降到设定温度，系统恢复正常。②故障现象：某冷藏箱在航行期间突然断电。

故障分析：打开其控制箱门，发现空气断路器跳电。合上空气断路器，系统启动自检，当压缩机接触器闭合时，空气断路器又跳电；检查接触器，未发现异常；打开变频器的保护盖，发现变频器主板烧毁。更换新的变频器，重新启动，系统工作正常。③故障现象：某冷藏箱系统停止工作，同时出现报警代码E109（经查，为压缩机吸口压力低故障）。

故障分析：将压力表接入压缩机进口，重新启动系统，压缩机运转后，发现压缩机吸口压力确实过低；打开外盖检查，发现电子膨胀阀结冰严重，怀疑是膨胀阀结冰卡死。将膨胀阀线圈拆下，清除冰块，吹干膨胀阀，密封好膨胀阀与线圈，重新供电后可明显听到膨胀阀工作的声音，压缩机压力恢复正常，系统运转正常。

④故障现象：航行期间，某冷藏箱停止工作，同时发出警报（压缩机高压保护）。

故障分析：将高压表接入压缩机出口，使压缩机运转，发现压缩机出口压力过高；检查中发现干燥器的进出口有明显的温差，怀疑是干燥器堵塞，将干燥器进口的阀关闭，重新启动压缩机，10秒后关闭电源，拆下旧的干燥器，重新更换一个干燥器，打开一点干燥器前的阀，检查是否有泄漏，确认装好以后，合上电源，系统运转后，压缩机压力恢复正常，系统工作正常。⑤故障现象：某冷藏箱在船期间系统停止运转，同时发出故障报警（冷凝器马