某船低溫庫蒸發器融霜方案改進設計與應用

劉彥輝

（中國衛星海上測控部，江蘇江陰 214431）

1 蒸發器融霜工作原理

某船蒸發器結構如圖1所示，由蒸發器本體、蒸發器內壁融霜加熱管、落水集水盤、蒸發器底部加熱管、落水管、落水管加熱絲等組成。蒸發器融霜采用電加熱融霜方式。融霜時蒸發器內部融霜加熱管和底部加熱管加熱使蒸發器上的結冰融化，融化的水在集水盤匯集，落水管加熱絲用來防止落水在集水盤和落水管內再次結冰，水漏到托盤通過落水管流出實現融霜。融霜由PLC控制，每隔一定時間進行融霜，時間間隔可以調整，融霜時126k6閉合，蒸發器融霜加熱管開始加熱。圖2為蒸發器底部加熱管（在集水盤上方）和蒸發器內部加熱管電氣原理圖。

圖2中灰色框內為加熱管，它是由2根加熱管串聯組成。每套蒸發器共12根加熱管，每2根串聯成1組，共6組，蒸發器內部加熱管4組，蒸發器底部加熱管（集水盤上方）2組，6組采用星型連接。

圖3是落水管電加熱絲的電氣原理圖．加熱電源為控制箱內變壓器（380 V/220 V，1 kW）變壓為220 V后供給加熱絲，為常加熱狀態。

2 原融霜過程存在的主要問題

2.1 蒸發器經常融霜失敗

蒸發器電加熱管非常容易燒壞，而且由于蒸發器電加熱管是由2根加熱管串聯成一組（加熱管額定電壓110 V），一旦其中1根燒壞，另1根雖然沒有燒壞，但因線路中斷也不能正常工作，因此蒸發器本體上的霜就不能融化。

2.2 集水盤結冰

集水盤內部沒有設置電加熱管，雖然設有與落水管內相同的電加熱絲，但功率很小，質量較差，經常發生故障，由于低溫庫溫度低達－18℃以下，當蒸發器融霜后，進入集水盤的水還來不及泄放就會重新結冰，因此并不能正常通過落水管流走。

2.3 落水管冰堵

落水管電加熱絲故障。由于落水管電加熱絲始終處于工作狀態，加上本身質量較差，所以落水管電加熱絲故障率很高。由于原來落水管較長，其電加熱絲一旦故障，在低溫環境下，進入落水管的水還沒等流走就結冰了，最終同樣會導致不能正常實現融霜。

3 改進措施

3.1 改進措施之一

經分析認為:蒸發器加熱管和地漏加熱絲燒壞原因其一可能是由于加熱絲質量存在問題造成。其二由于蒸發器電加熱管是由2根加熱管串聯成1組（加熱管額定電壓110 V），一旦其中1根燒壞，另外1根雖沒燒壞但也不能工作，因此增加了故障發生的幾率。

在將蒸發器加熱管改為額定電壓為220 V的加熱管，每組的2根加熱絲采取并聯接線方式，每組加熱管的功率不變，6組加熱管仍采用星型連接。這樣，若其中1根加熱絲故障，另1根加熱絲仍能正常工作，降低了融霜失敗的幾率。另外，加熱管更換為質量好、更耐用的型號，改接后電路圖如圖4所示。

圖4 改進后的融霜電路圖Fig.4Circuit diagram of frost-melting after upswing

3.2 改進措施之二

3.2.1 重新定制集水盤

在新集水盤下方裝設2組AC220V350W的U型電加熱管，總功率為700 W，保證蒸發器融霜的水到集水盤后不會二次結冰，AC220V電源來自配電柜備用電源開關。新集水盤結構示意圖如圖5所示。

圖5 新集水盤結構示意圖Fig.5Sketch map of new catchment tray

3.2.2 集水盤電加熱管控制功能的實現

在原約克控制箱內部的融霜接觸器上安裝常開輔助觸頭，使集水盤加熱器與蒸發器融霜加熱器連鎖。當某個冷庫風機開始融霜時，輔助觸點閉合，使相對應的集水盤電加熱管同步加熱（集水盤加熱控制器的融霜開關在自動狀態下）。

集水盤融霜控制箱內裝有延時繼電器，時間可從秒、分、小時自由調整，可在時間繼電器延時時間的最大調節范圍內根據結霜實際情況來調整延時時間，冷風機融霜結束后，集水盤的融霜加熱器將繼續加熱一段時間，以便確保進入集水盤的水能順利排出。

同時，集水盤加熱控制箱上設有手動裝置，可以在自動失效的情況下切換至手動操作模式，保障集水盤加熱器融霜工作正常運行。

3.3 改進措施之三

由于原來的落水管直通尾軸艙的艙底，管路很長，內部設有電加熱絲，電加熱長期處于工作狀態，容易燒毀，最終導致落水困難。因此，第三步改進措施就是截短落水管，使落水管盡可能的短，在集水盤下方加1個活動的集水桶，每天利用正常巡視檢查設備的時機在集水桶內的水未滿之前，更換新的集水桶。落水管和集水桶示意圖如圖6所示。

圖6 改進后的落水管和集水桶示意圖Fig.6Sketch map of rainspout and catchment bucket after upswing

4 融霜方案改進應用中的注意事項

1）加熱管選用優質耐用的型號。

2）加熱管接線要用熱縮套管密封，做好絕緣處理。

3）增加集水盤加熱后總功率變大，應用時先檢查電源是否匹配，5個低溫庫應盡量錯時融霜。

4）每天要利用巡檢冰庫的時機更換集水桶，避免溢出發生冰堵。

5 結語

該改進設計方案已經在3艘船得到應用，應用該方案以來都沒有再次發生類似的融霜故障，方案的有效性得到了實踐的驗證。

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