某轮一机多库伙食冷藏系统压缩机启停频繁问题分析及解决方案

吴海春

（渤海船舶职业学院， 辽宁 兴城 125105）

引言

某轮是一艘远洋专用教学实习船，能同时容纳200 余名师生和船员在船工作和学习。由于该轮用途特殊，船上人员较多，需要长时间储存大量的食物，因此，该轮设有一套一机多库的伙食冷藏系统。

1 某轮伙食冷藏系统工作原理

某轮的伙食冷藏系统为蒸气压缩式制冷系统（如图1 所示），设有活塞式制冷压缩机2 台，其中一台工作，另一台备用；设有干货库、蔬菜库、水果库、肉库和粮库共5 个伙食库用来储存食物，库内均设有冷风机。储液器中存储了一定量的液态制冷剂，当某一个或几个冷库在热负荷的作用下温度上升到设定温度的上限时，将产生一个电信号，自动将相应冷库的供液电磁阀打开。由于储液器中冷剂压力高于冷库蒸发器中的压力，储液器中的液态冷剂将在压差作用下进入相应冷库，通过该库的膨胀阀节流降压后进入蒸发器中，降压后的压力已经低于冷剂对应于此温度下的饱和压力，因此，冷剂将在蒸发器中蒸发吸热，蒸发盘管外的空气被冷却，蒸发器冷风机再将冷空气吹走，从而使整个冷库温度降低。冷剂汽化吸热后，温度压力将升高，并进入制冷压缩机的吸入管，使得压缩机吸入管的压力升高，压缩机感受到这一变化后将自动启动，抽吸蒸发器盘管中的冷剂蒸气，经压缩后，送入冷凝器中。高温高压冷剂蒸气在冷凝器中被低温淡水系统冷却为低温高压液态冷剂，进而进入储液器，参与下一循环。

2 某轮伙食冷藏系统运行问题分析

在工作中发现该轮的伙食冷藏系统压缩机存在启停频繁的问题，为了进一步了解伙食冷藏系统的运行情况，对其进行3 h 连续不间断地观察，并将工作情况作记录（如下页表1 所示）。

表1 数据显示，压缩机在08∶48 停止，08∶50启动；在10∶00 停止，10∶01 启动；在10∶03 停止，10∶07 启动；在10∶48 停止，10∶52 启动，在3 个小时内就出现了4 次启停时间间隔不超过5 min 的情况，说明确实存在压缩机启停频繁的问题。分析表1数据还可以发现肉库温度升高较快，一般间隔10～25 min 便由设定温度-18 ℃升至上限-15 ℃，使压缩机频繁工作，说明肉库热负荷较大，而观察时段既没有厨房人员入库取肉，也没有鲜肉入库，进一步说明肉库隔热效果不好，这是造成压缩机启停频繁的一个原因。继续观察表1 数据发现，08∶48 水果库刚停止工作，08∶50 肉库开始工作；10∶00 肉库停止工作，10∶01 水果库开始工作；10∶03 水果库停止工作，10∶07 蔬菜库开始工作；10∶48 蔬菜库停止工作，10∶52 肉库开始工作。这一现象是由一机多库冷藏系统匹配缺陷造成的，该轮有5 个冷库，每个冷库供液电磁阀的开关是通过各库的温度控制的，而每个库需要制冷的时刻都是多变的，只要有一个冷库需要制冷，制冷压缩机就需要启动，这样就会出现某个冷库刚结束制冷，另一个冷库又将开始制冷的情况，从而造成压缩机启停频繁。

表1 伙食冷藏系统的工作情况记录表

3 解决方案

3.1 适当升高库温

该轮人员较多，食物消耗较快，即使肉库装满食物，存储时间也超不过一个月就会被消耗掉，因此，没有必要将肉库的温度设定在-18 ℃，可以将其设定温度提高到-10 ℃左右。这样可以使肉库隔热材料内外的温差降低，减少渗入热，肉库的制冷次数就会降低，从而使压缩机因肉库工作而启动的次数减少。这种方法操作起来比较方便，在减少压缩机启停次数的同时还减少了能量的消耗，因此，值得轮机管理人员采用。同样，这种方法还可以应用于粮库、干货库等。

3.2 适当增大温差

该轮设有专门存放大米、面粉等的粮库，而粮食对保存温度并不敏感，因此，可以将粮库的设定温差适当增大，比如将其设定温差由3 ℃增大到5 ℃甚至更高都不会影响粮食的存放。温差增大后，该库工作的时间间隔增长，就能减少该库的工作次数，从而减少压缩机因该库工作而启动的次数。重新设定温差在触摸屏的参数设定面板上便可进行，操作起来比较简单。这种方法同样可以应用于干货库、水果库等。

3.3 设计更合理的PLC 程序

该轮伙食冷藏系统采用PLC 程序控制，因此，要解决因一机多库匹配缺陷而造成的压缩机启停频繁问题，就需要将控制程序进行改进。具体可以让系统的制冷工作在适当的时候产生一个提前量，当某个库的工作将要结束，而另一个库马上将要工作时，控制压缩机不再停机，使稍后需要工作的库提前进入工作状态，从而减少压缩机启停次数。为此，可采用下页图2 所示的逻辑修改控制程序：热负荷进入冷库，库温t上升，在库温上升的过程中，检测装置感受库温，处理系统同时将这一温度信号与设定温度的上限T 进行计算，如果T-t 的值不小于1（这个值可以根据具体情况设定，建议不要取得太大），就继续检测计算；如果T-t 小于1，处理系统就会进一步分析此刻制冷压缩机的运行状态，如果压缩机处于运行状态，便发出信号开启该库供液电磁阀，使该库提前进行制冷，从而避免制冷压缩机启停频繁，如果压缩机没有运行，处理系统将再进行下一步分析，将T-t 的值与0 进行比较，如果该值小于或等于0，同样发出信号开启供液电磁阀，如果该值大于0，就什么也不做，继续检测，循环上述过程。如果开启供液电磁阀的信号已经发出，处理系统就计算T-t 的值，并将其与设定的温差比较，如果前者小于后者，系统将什么也不做，继续分析计算；如果前者大于或等于后者，处理系统将发出信号关闭供液电磁阀，系统返回到开始的工作点继续工作。

4 结语

某轮是一艘远洋专用教学实习船，采用了一机多库的伙食冷藏系统，其工作原理与传统的蒸气压缩式制冷装置一致。通过对伙食冷藏系统工作情况进行观察和数据记录、分析，发现改系统压缩机存在启停频繁的问题，并分析出造成该问题的原因是肉库隔热效果不佳和一机多库系统匹配缺陷，最后，提出了适当提高冷库设定温度、增大设定温差和改进一机多库控制程序三种解决方案。