船舶機(jī)艙自動化5-7 貨物冷藏控制系統(tǒng)

第七節(jié)

貨物冷藏控制系統(tǒng)一、概述冷藏冷凍類產(chǎn)品，由于其要求所處的環(huán)境通常為低溫、低濕而得名；該類產(chǎn)品的供應(yīng)鏈稱為冷鏈。近年來冷鏈物流得到迅速發(fā)展，這是確保冷藏冷凍類產(chǎn)品從生產(chǎn)、貯藏、運(yùn)輸、銷售，到消費(fèi)前的各個環(huán)節(jié)中始終處于規(guī)定的低溫環(huán)境下，以保證其品質(zhì)的一項系統(tǒng)工程。冷鏈物流是隨著科技的進(jìn)步、制冷及控制技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展起來的，是以冷凍工藝學(xué)為基礎(chǔ)、以制冷技術(shù)為手段的低溫物流過程。在冷鏈物流中用于制造低溫、低濕環(huán)境的設(shè)備，稱為冷鏈設(shè)備，具體包括低溫冷庫、常溫冷庫、低溫冰箱、普通冰箱、冷藏車、冷藏集裝箱、疫苗運(yùn)輸車等設(shè)備。船舶貨物冷藏裝置，應(yīng)用最廣泛的是冷藏集裝箱，而其自動控制系統(tǒng)是船舶貨運(yùn)自動化的重要設(shè)備。當(dāng)前，應(yīng)用冷藏集裝箱進(jìn)行冷鏈貨運(yùn)已相當(dāng)普遍。所謂冷藏集裝箱，是專為運(yùn)輸要求保持一定溫度的新鮮水果、蔬菜、魚、肉等食品而進(jìn)行特殊設(shè)計的集裝箱，相當(dāng)于一個單間的組裝式冷庫。有的冷藏集裝箱只有風(fēng)冷冷凝器，只能放在甲板上；而有的同時串聯(lián)有水冷冷凝器，可放于貨艙內(nèi)。船舶冷藏集裝箱有以下特點(diǎn)：

1、冷藏箱多為單蒸發(fā)器系統(tǒng)，其蒸發(fā)器離壓縮機(jī)很近。所以，冷藏箱具有設(shè)備少、結(jié)構(gòu)緊湊、制冷量小的特點(diǎn)。2、冷藏箱所運(yùn)貨物的品種隨機(jī)性很大，箱內(nèi)溫度的調(diào)節(jié)也因所運(yùn)貨物的不同而不同。冷藏集裝箱的溫度控制分為冷卻、冷凍和加熱三檔。3、要求有很高的調(diào)溫精度。（１）應(yīng)具有便于操作的溫度給定值設(shè)定機(jī)構(gòu)，以便管理人員根據(jù)所裝貨物的要求，設(shè)定箱內(nèi)溫度。（２）采用更多的能量調(diào)節(jié)、溫度調(diào)節(jié)措施。如：壓縮機(jī)間歇工作；制冷劑熱氣旁通；制冷流量調(diào)節(jié)；電加熱；卸缸調(diào)載；蒸發(fā)器、冷凝器風(fēng)機(jī)變速及其運(yùn)行風(fēng)機(jī)臺數(shù)；溫控傳感器、調(diào)節(jié)器等。4、冷藏箱是一種流動性的冷庫且種類繁多。在

30~+65℃環(huán)境中仍能正常工作

。溫度自動記錄、工況自動轉(zhuǎn)換、運(yùn)行安全保護(hù)、故障預(yù)報顯示和故障自診斷能力，全部電氣設(shè)備都具有防風(fēng)、防水和抗振能力?？刂葡到y(tǒng)分類：（1）以機(jī)械式調(diào)節(jié)器為核心的機(jī)械

繼電器式控制系統(tǒng)；（2）以電子控制器為核心的電子

繼電器式控制系統(tǒng)；（3）以微處理器為核心的具有一定通訊功能的微電腦溫度控制系統(tǒng)。二、冷藏集裝箱控制系統(tǒng)1.系統(tǒng)組成圖5-70所示為開利(Carrier)公司40ft冷藏集裝箱的制冷及其控制系統(tǒng)。該制冷系統(tǒng)裝有一臺Carrier-06DR半封閉式6缸壓縮機(jī)，制冷劑為R134a，滑油使用ROE-SW20。其控制系統(tǒng)由微型電腦Micro-Link2控制，它由電腦操作板、電腦顯示器和電腦溫控器組成。正常工作時，它能自動地進(jìn)行冷卻、停機(jī)保溫、加熱、融霜、除濕等控制，使冷藏箱保持所需要的溫度。溫度控制精度為制冷工況±0.2℃；加熱工況-0.5~+0.2℃。2.運(yùn)轉(zhuǎn)控制方式（1）制冷工況壓縮機(jī)排出的高溫、高壓的冷劑氣體經(jīng)排出截止閥進(jìn)入壓力調(diào)節(jié)閥，該閥最小開啟壓力為0.5MPa，停機(jī)時該閥自動關(guān)閉，防止系統(tǒng)中制冷劑流回壓縮機(jī)。然后進(jìn)入風(fēng)冷冷凝器，在冷凝器中，冷劑氣體被冷卻和液化，被液化的冷劑經(jīng)過高壓側(cè)安全閥進(jìn)入貯液器（兼作水冷凝器，以備氣溫太高在有冷卻水的地方使用），再經(jīng)手動截止閥進(jìn)入過濾－干燥器（當(dāng)箱溫特別高熱力膨脹閥７全開仍不足以維持蒸發(fā)器出口過熱度在合適范圍時，閥19自動開啟向吸氣管噴入少量制冷劑液體，以免壓縮機(jī)吸氣過熱和排溫過高），冷劑液體再經(jīng)示液鏡、熱交換器、熱力膨脹閥進(jìn)入蒸發(fā)器。在此，冷劑吸收箱內(nèi)的熱量而不斷氣化，同時使箱內(nèi)溫度下降，當(dāng)它離開蒸發(fā)器時已呈過熱狀態(tài)，最后經(jīng)熱交換器、蒸發(fā)壓力調(diào)節(jié)閥18（在冷藏箱設(shè)定溫度低于-10℃或設(shè)定溫度高于-10℃的降溫工況時回氣電磁閥17有可能開啟，以增加制冷量）進(jìn)入壓縮機(jī)的吸氣端。（2）加熱工況該系統(tǒng)采用電加熱融霜，融霜溫度傳感器裝在蒸發(fā)器上部，其融霜起、停間隔時間由微機(jī)控制，也可進(jìn)行手動融霜。3.安全保護(hù)功能①電流過載如果總電流過載，則斷路器CB1或CB2跳閘；若控制電路電流過載，則保險絲F3熔斷；若電腦電流過載，則保險絲F1和F2熔斷。②馬達(dá)過熱保護(hù)若冷凝風(fēng)機(jī)馬達(dá)過熱，則其內(nèi)部保護(hù)開關(guān)IP-CM斷開，停止其工作；若壓縮機(jī)馬達(dá)過熱，則其內(nèi)部保護(hù)開關(guān)IP-CP斷開，停止其工作；若蒸發(fā)風(fēng)機(jī)馬達(dá)過熱，則其內(nèi)部保護(hù)開關(guān)IP-EM斷開，停止其工作。當(dāng)溫度恢復(fù)正常時，內(nèi)部保護(hù)開關(guān)自動復(fù)位，設(shè)備重新工作。③加熱器過熱保護(hù)加熱器在加熱時，如果達(dá)到了設(shè)定溫度而TH沒有斷開，那么加熱器的溫度會繼續(xù)升高。當(dāng)達(dá)到54.5℃時，加熱中止溫控器HTT斷開停止加熱。④冷劑低壓保護(hù)當(dāng)冷劑壓力異常低時，低壓安全釋放閥會動作。⑤冷劑高壓保護(hù)當(dāng)冷劑壓力異常高時，冷劑高壓安全開關(guān)HPS斷開，停止壓縮機(jī)的工作；若此開關(guān)沒有起作用，高壓安全釋放閥會動作。圖5-71開利冷藏箱電氣控制原理圖三、自動控制系統(tǒng)的操作、維護(hù)及故障處理冷藏箱剛剛上船時，需及時進(jìn)行外觀檢查，看箱子是否有破損；插電之后檢查冷箱設(shè)定溫度是否正常，冷劑液位是否正常，系統(tǒng)是否運(yùn)轉(zhuǎn)正常，并檢查各項參數(shù)（如供、回風(fēng)溫度，壓縮機(jī)進(jìn)出口壓力等）。平時航行中，一般都是通過冷箱監(jiān)控系統(tǒng)檢測冷箱的運(yùn)轉(zhuǎn)狀況，如果有報警或者實(shí)際溫度偏差太大，則需及時檢查該冷藏箱是否發(fā)生故障。出現(xiàn)故障后可以根據(jù)故障代碼查找設(shè)備說明書，并依此檢查可能出現(xiàn)故障的部件，必要時更換備件。

下面是幾個故障案例分析：

①故障現(xiàn)象：某冷藏箱（設(shè)定溫度-18℃）從德國運(yùn)往埃及的期間，在航行四天的時候發(fā)現(xiàn)其實(shí)際溫度比設(shè)定溫度高5℃，沒有任何警報。

故障分析：通過檢查，壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)正常，冷凝器風(fēng)扇一直工作，冷箱的供回風(fēng)溫差才1℃，將高低壓表接入壓縮機(jī)進(jìn)出口，發(fā)現(xiàn)壓縮機(jī)進(jìn)口壓力為0.6Bar，出口壓力為5.6Bar，懷疑是制冷劑不足，補(bǔ)充制冷劑以后進(jìn)口壓力0.1Bar，出口壓力11.2Bar，供回風(fēng)溫差達(dá)到5℃，實(shí)際溫度降到設(shè)定溫度，系統(tǒng)恢復(fù)正常。②故障現(xiàn)象：某冷藏箱在航行期間突然斷電。

故障分析：打開其控制箱門，發(fā)現(xiàn)空氣斷路器跳電。合上空氣斷路器，系統(tǒng)啟動自檢，當(dāng)壓縮機(jī)接觸器閉合時，空氣斷路器又跳電；檢查接觸器，未發(fā)現(xiàn)異常；打開變頻器的保護(hù)蓋，發(fā)現(xiàn)變頻器主板燒毀。更換新的變頻器，重新啟動，系統(tǒng)工作正常。③故障現(xiàn)象：某冷藏箱系統(tǒng)停止工作，同時出現(xiàn)報警代碼E109（經(jīng)查，為壓縮機(jī)吸口壓力低故障）。

故障分析：將壓力表接入壓縮機(jī)進(jìn)口，重新啟動系統(tǒng)，壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)后，發(fā)現(xiàn)壓縮機(jī)吸口壓力確實(shí)過低；打開外蓋檢查，發(fā)現(xiàn)電子膨脹閥結(jié)冰嚴(yán)重，懷疑是膨脹閥結(jié)冰卡死。將膨脹閥線圈拆下，清除冰塊，吹干膨脹閥，密封好膨脹閥與線圈，重新供電后可明顯聽到膨脹閥工作的聲音，壓縮機(jī)壓力恢復(fù)正常，系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)正常。

④故障現(xiàn)象：航行期間，某冷藏箱停止工作，同時發(fā)出警報（壓縮機(jī)高壓保護(hù)）。

故障分析：將高壓表接入壓縮機(jī)出口，使壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，發(fā)現(xiàn)壓縮機(jī)出口壓力過高；檢查中發(fā)現(xiàn)干燥器的進(jìn)出口有明顯的溫差，懷疑是干燥器堵塞，將干燥器進(jìn)口的閥關(guān)閉，重新啟動壓縮機(jī)，10秒后關(guān)閉電源，拆下舊的干燥器，重新更換一個干燥器，打開一點(diǎn)干燥器前的閥，檢查是否有泄漏，確認(rèn)裝好以后，合上電源，系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)后，壓縮機(jī)壓力恢復(fù)正常，系統(tǒng)工作正常。⑤故障現(xiàn)象：某冷藏箱在船期間系統(tǒng)停止運(yùn)轉(zhuǎn)，同時發(fā)出故障報警（冷凝器馬