渔船制冷的节能设计研究

    鲍骋东

    摘 要：以前的渔船制冷，更多是对功能性与可靠性等方面的重视，从而忽略了运行的经济性。近年来，油价节节上升，制冷系统运行成本已经成为影响捕捞利润的重要原因。基于这样的情况下，本文介绍了了渔船制冷系统，其中更是从控制技术参数着手，着重讨论了实现冷库节能的措施。

    关键词：渔船；制冷系统；节能设计；节能措施

    中图分类号：U665 文献标识码：A 文章编号：1006—7973（2017）04-0064-02

    从某种程度而言，可以说渔船制冷系统的健康有序运行直接影响着捕捞作业的半径与渔民生活质量。只是其所耗费的成本却是极大的，因此也就需要从源头入手，采取节能设计，降低制冷系统运行成本。

    1 简述渔船制冷系统

    1.1 渔船制冷系统工作原理

    近年来，渔船制冷系统较多采用的是蒸汽压缩，制冷剂则是NH3，主要组成部分是压缩机与冷凝器、蒸发器等。渔船制冷系统的工作原理即由压缩机先将热氨蒸汽吸收到里面，然后经过压缩，从而形成高温、高压的过热蒸汽。但是此蒸汽在通过冷凝器冷却之后，就会释放许多热量，然后利用热蒸汽达到降温目的，使其成为饱和蒸汽与液体、湿蒸汽，再冷凝成为过冷液体。通过节流元件节流降压之后，此过冷液体慢慢成为干度相对低一些的湿蒸汽。最终此湿蒸汽处于蒸发器低温、低压环境条件下会大量气化，吸入大量气化潜热与少许显热，使冷库温度得以下降，成低压过热蒸汽最后又回到压缩机，形成热力循环。

    1.2 外部热量浸入对冷库的影响

    由于捕捞作业的渔民自身条件因素与劳动强度等一些列缘由，冷库制冷系统管理水平很难得到保障，能源出现大量浪费的问题比较严重。因此提高渔民从业者能力的教育工作在现今诸多情况下也就显得尤为重要了，以此才能更好的促进渔民根据相关程序正确的对制冷系统进行及时的维护管理。但是冷库被外部热量浸入的情况，会大量提高冷库的全热负荷，也有可能造成系统较长时间内都在运行状态中，从而也就使得能量被大量浪费掉。根据资料得知这方面相关统计数据得知，冷库里面外部浸入的能量大约占据了总负荷的百分之十六左右。因此也就要求渔民形成良好的习惯，比方说有意识的控制冷库库门的开启次数，以及随手关门与关灯的日常习惯，最大限度的降低环境热量浸入冷库中。这样也就能够在此方面有力保障冷库较长期限的健康节能的运转。

    1.3 冷库设计情况

    实际上可以说捕捞作业半径与渔民生活质量在一定程度上受到冷库系统运行状态的影响，冷库自身运行也在能量耗费总量中占据着不低的位置，损耗较为严重。因此也就可以酌情从冷库设计层面考虑，比方说适当增大冷凝器与蒸发器的换热面积就不失为一个可行性较高的方案。又比如结合国内外经验，选择采用目前比较热门有效的变频技术，以此达到系统节能的要求。并且，海洋中海水的平均温度大约是32度左右，相较于一般的淡水温度也就低了不少。因而冷凝器为了提高热换质量实现节能需求，可通过海水替代淡水冷却方式，并且冷凝器可以选择铜镍合金与复合铜板这种内部材质进一步保障其工作年限。

    2 渔船制冷节能实现方案

    通过分析渔船制冷系统自身工作原理，可以得知对冷库耗费能源形成影响的技术参数主要包含了冷凝温度、过冷度、蒸发温度以及过热度等等。其中就过冷度而言，自身大小基本上是受冷凝器换热面积大小的影响，而过热度则是由节流元件设定。冷凝温度与蒸发温度这两者分别和冷凝器里面制冷剂的冷凝压力与蒸发器里面蒸发压力两大技术参数相对应。简而言之，也就是说若能够将冷凝压力、蒸发压力这两者控制得当，就能够获得与之对应的冷凝温度与蒸发温度，从而妥善处理好制冷系统耗能严重的现象。接下来也就从管理层面着手，围绕冷凝压力与蒸发压力两者探索冷库节能措施。

    2.1 冷凝系统冷凝压力的控制

    2.1.1 冷凝器压力过大情况的避免措施

    若是系统的冷凝压力变大，很容易导致冷凝温度增高的情况，从而造成制冷量降低问题，以及压缩机轴功率增大与制冷系数减小等一系列不良现象。就冷凝压力而言，能够导致其变大的因素除了制冷剂充注量高过设计值之外的原因，还有冷凝器换热差与空气混入制冷剂里面等等因素。

    首先就第一个原因而言，当制冷剂的充注量在高于正常值情况下，冷凝压力就会不断增大。但是制冷剂过量的话很容易引起冷凝面积不足，那么冷凝效果也就会变差。因此需要根据要求严格把控制冷剂的充注量。若是充注量超出设计值，就采取补救措施，在储液器出口回收多余制冷剂。

    其次，就冷凝器换热效果而言，其效果不佳有自身因素也有外部因素，若是冷却海水量温度过高或者是流量缺少都会造成冷凝器效果差，这属于外部因素。而换热面脏污引起的换热系数降低则是自身因素。想要有效处理此问题，那么在制冷系统运转过程中，也就需要严格把控冷却水流量，促使其在冷凝器进出口温差维持在2度到4度间。等系统运转一定时间之后，就能按照换热效果对换热面彻底清洗。最后就系统内部存在空气的情况而言，多是由于在制冷系统进行维修后，没有彻底抽完真空，亦或是冷却剂充注过程中不下心，都会导致空气混入系统内部。而空气在制冷系统中是无法进行冷凝的，也就容易对冷凝造成更大的压力，导致制冷量减少，而耗电量增多。由此可见，系统内部存在空气的严重后果，所以相关人员必须仔细彻底的排除内部空气。比方说，系统在停机状态时，就可以依照压焓图与系统参数值两者的比对，在压缩机排气口亦或是冷凝器放气阀处操作排气。

    2.1.2 冷凝器压力过小情况的避免措施

    冷凝压力与冷凝温度在降低时，能够对压缩机轴功率造成影响，导致其跟着减少，同时还有可能提高系统制冷量。只是冷凝压力若是低于正常值，极容易导致经过节流元件的制冷剂流量减少，引起蒸发器里面的制冷剂缺乏充足的流量，反而使得系统制冷量降低。而引起冷凝压力不足的因素较多，其中压缩机运转不健康就是比较重要的原因。例如吸排出阀片若是有泄露情况，亦或是活塞环密封不够严实、压缩机不能增载等，都会引起压缩机排压不足。除此以外，冷凝器能力过强，比方说冷却水温度太低、流量太大等情况都会引起冷凝压力降低。因此，所在系统运转时，必须根据相关要求定期检查压缩机密封性能，认真把控冷却海水流量情况，确保压缩机排除压力维持在1.7MPa数值左右，制冷剂大约44度，以此方能进一步确保系統健康安全又经济的运行。

    2.2 控制制冷系統蒸发压力

    2.2.1 蒸发压力过高情况的避免措施

    若是蒸发压力过高的话，很容易造成蒸发器里面的制冷剂蒸发温度提升。这样也就容易引起冷库温度与蒸发温度两者之间温差小于正常值范围。从而不仅对蒸发器换热效果造成不良影响，还可能使冷库温度达不到设定值。为了确保系统能够健康运行，应该将冷库温度与蒸发温度的温差高于5度。

    2.2.2 蒸发压力过低情况的避免措施

    分析制冷工作原理，可以知道基于冷凝温度不变的条件下，蒸发压力若是出现下降，蒸发温度每下降一度，想要在获取一样的制冷量，所需要耗电量大约需要增大百分之五左右，从而导致压缩机制冷效果差。可以根据故障特征，采用相对应的方案处理妥善，保障实际蒸发温度和冷库温度两者之间差值不高于10度。比如，针对制冷剂漏失所造成的蒸发压力低情况的处理方案。健康运行时，需要求储液器里面的制冷液体把控在三分之一到三分之二范围内。又比如，因制冷剂渗透性比较强，也就使得连接部位容易出现泄漏情况，引起冷剂不达要求，液管也许会掺入气态冷剂，这种情况下即便节流元件处于全开状态，蒸发器里面的制冷剂流量还是达不到要求。从而导致压缩机长时间运转，严重时还会出现起停频繁的情况，使得库温难以达到设计值。针对此情况，也就需要及时在压缩机的吸入口，亦或是储液器的进口部位等地方直接充入制冷剂，以此保证制冷剂总量达到设计要求。

    3 结束语

    伴随我国远洋渔业的快速发展，渔船动力设备改革更新的周期随之更快了。渔船制冷的节能设计研究更是提升制冷系统管理水平的重要方向。通过分析渔船制冷系统自身工作原理，可以得知对冷库耗费能源形成影响的技术参数主要包含了冷凝温度、过冷度、蒸发温度以及过热度等等。过冷度与过热度因自身所受限制的因素也就并不需要深入研究。而从冷凝温度与蒸发压力这两个技术参数入手能够更好的满足制冷节能的需求。

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