320 000 DWT超大型油輪伙食冷藏系統的設計

黃佳付 王永剛

摘 要：伙食冷藏系統在蔬菜保鮮、糧食儲存方面起著重要的作用，是船舶正常運營不可或缺的一個系統。本文介紹了南油320 000 DWT超大型油輪伙食冷藏系統的設計方案。

關鍵詞：冷庫；壓縮機；冷凝器；隔熱

中圖分類號：U664.87 文獻標識碼：A

1 引言

在船舶運輸過程中制冷系統起著不可或缺的作用。在船上，制冷主要用于食品的貯存、貨物的保鮮、住艙和專用艙室的空氣調節。船舶制冷不僅關系到船員的生活、健康和船舶的正常航行，還在水上冷藏運輸中扮演著重要的角色。文章介紹了廣船國際股份有限公司建造的320 000 DWT超大型油輪的伙食冷藏系統的設計方案。

2 制冷劑

制冷劑是在制冷機內完成熱力循環的工質。自二十世紀三十年代初開始使用氟里昂，它以其優異的熱工性能、理化性能和安全性能，被廣泛應用在制冷裝置系統中。氟里昂是飽和碳氫化合物的鹵族衍生物，種類很多，目前主要是使用甲烷、乙烷的衍生物，用R作為制冷劑的代號。

對于制冷劑，除了要求有良好的熱工性能之外，還要求具有良好的化學穩定性、無腐蝕、無毒、系統中無氧氣的情況下也不會發生爆炸。因此，本船使用符合上述要求的混合制冷劑R404a。

3 制冷裝置的基本組成

本船伙食冷庫制冷裝置包括2套壓縮冷凝機組，布置在機艙上平臺內鄰近伙食冷庫的區域，其制冷量能確保在庫房打冷后一套機組每日運轉18小時維持規定的庫溫，另一套機組作為備用。

圖1為壓縮冷凝機組（兆勝CZLZ-5，制冷量6kW，電機功率7.5 kW）的示意圖，其中壓縮機為開啟式、多缸、自動卸載、電動機驅動式壓縮機，冷凝器為臥式殼管型冷凝器。制冷裝置能在38 ℃中央冷卻淡水和35 ℃外界空氣溫度下保證冷庫的庫溫要求。

4 伙食冷庫布置

本船共有4個伙食冷庫，每個冷庫的庫容、庫溫和冷風機的數量如表1所示。

表1 各種庫容、庫溫表

冷庫布置在上甲板上，如圖2所示。每個冷庫有一個指針式溫度計，并有遙控溫度顯示器顯示庫溫。其中魚庫、肉庫為低溫庫，冷風機閥板配有膨脹閥、電磁閥、止回閥、截止閥等閥件；蔬菜庫、緩沖間為高溫庫，冷風機閥板配有膨脹閥、電磁閥、蒸發壓力調節閥、截止閥等閥件；另外，在蔬菜庫中配量了一套臭氧發生器。

圖2 冷庫布置

5 冷庫隔熱

冷庫的頂板、內壁板和地板都采用了專用的隔熱結構以防止能量流失，冷庫的隔熱和表面復層采用預制成型隔熱板（表2）。

表2 冷庫頂板、壁板材料

6 系統管理閥件

冷劑管管徑的選擇要防止壓降過大及便于回油；冷卻水最好設水量調節閥以維持冷凝壓力穩定；熱力膨脹閥應盡量靠近蒸發盤管，以使其工作正常。

制冷劑管路一般采用無縫紫銅管，也可采用無縫鋼管。管子的連接采用焊接形式，必要時可采用焊接法蘭（凹凸形接合面）連接。當紫銅管通徑為DN20以下時，可采用外套螺帽喇叭口連接。

一機打多庫時，如果不采取適當措施，就會出現庫溫未達到設計值壓縮機就因吸氣壓力低于設定值而停車，產生頻繁啟停現象。為了防止這種情況的發生，可采用下列措施：

（1）壓縮機的能量不宜配備過大；

（2）壓縮機應有能量調節機構，如無能量調節機構，可在系統中采用熱氣旁通或能量調節閥等輔助能量調節設施；

（3）冷風機的能量適當配大一些，使其能與壓縮機卸缸后的能量相平衡，而不導致吸氣壓力過低；

（4）在電氣控制線路設計中，可采用高溫庫同時拖著一間低溫庫打冷。

伙食冷藏裝置，應設有以下保護裝置：

（1）低壓繼電器：在制冷壓縮機吸入側壓力過低時，自動停止制冷壓縮機運轉，壓力恢復正常后，能自動恢復制冷壓縮機運轉；

（2）高壓繼電器：在制冷壓縮機吸入側壓力過高和冷凝器壓力過高時，自動停止制冷壓縮機運轉，并發出聲、光報警信號，同時關閉制冷劑電磁閥；

（3）油壓壓差繼電器：在制冷壓縮機潤滑油壓差過低時，自動停止制冷壓縮機運轉，并發出聲、光報警信號，同時關閉制冷劑電磁閥；

（4）冷卻水壓力繼電器和冷卻水壓差繼電器：在冷卻水壓力過低和冷卻水量過少時自動停止制冷壓縮機運轉，并發出聲、光報警信號；

（5）低電壓保護器：當供電電壓過低時，能保護制冷壓縮機電機。

伙食冷藏裝置，還應設有以下自動控制裝置：

（1）溫度繼電器、電磁閥：必要時設置蒸發壓力調節閥，能自動控制冷庫溫度；

（2）冷卻水泵與制冷壓縮機聯動裝置：能保證只有當同一系統內所有制冷壓縮機停車時，冷卻水泵才停止工作；任一制冷壓縮機啟動工作時，冷卻水泵也同時啟動工作；

（3）冷風機與制冷劑電磁閥聯動裝置：能保證電磁閥關閉時，冷風機停止運轉；電磁閥開啟時，冷風機運轉；

（4）必要時設置冷卻水量調節閥：能自動保持冷凝壓力的穩定。

此外，伙食冷藏裝置應設有手動控制裝置，當保護裝置、自動控制裝置發生故障時，應能進行手動操作；低壓繼電器應與手動裝置并聯，在修理和試驗時，應能停止低壓繼電器的工作。

為了冷劑管管路及附件的檢修方便，在管路上應相應的加設截止閥和旁通管路；制冷劑液管進入膨脹閥前不得有局部上凸的彎曲，制冷劑吸氣管進入壓縮機前不應有局部下凹的彎曲。

7 結束語

船舶制冷系統有著很大的發展空間，隨著科學技術的不斷發展進步，船舶制冷系統將會更加簡潔方便，為船員創造更加舒適的工作生活環境。

參考文獻

[1] 黃平濤. 船舶設計實用手冊： 輪機分冊[M]. 北京： 國防工業出版社， 1999-10.

[2] IMO. 海上人命安全公約[S]. 北京： 人民交通出版社， 2009.