320 000 DWT超大型油轮伙食冷藏系统的设计

黄佳付 王永刚

摘 要：伙食冷藏系统在蔬菜保鲜、粮食储存方面起着重要的作用，是船舶正常运营不可或缺的一个系统。本文介绍了南油320 000 DWT超大型油轮伙食冷藏系统的设计方案。

关键词：冷库；压缩机；冷凝器；隔热

中图分类号：U664.87 文献标识码：A

1 引言

在船舶运输过程中制冷系统起着不可或缺的作用。在船上，制冷主要用于食品的贮存、货物的保鲜、住舱和专用舱室的空气调节。船舶制冷不仅关系到船员的生活、健康和船舶的正常航行，还在水上冷藏运输中扮演着重要的角色。文章介绍了广船国际股份有限公司建造的320 000 DWT超大型油轮的伙食冷藏系统的设计方案。

2 制冷剂

制冷剂是在制冷机内完成热力循环的工质。自二十世纪三十年代初开始使用氟里昂，它以其优异的热工性能、理化性能和安全性能，被广泛应用在制冷装置系统中。氟里昂是饱和碳氢化合物的卤族衍生物，种类很多，目前主要是使用甲烷、乙烷的衍生物，用R作为制冷剂的代号。

对于制冷剂，除了要求有良好的热工性能之外，还要求具有良好的化学稳定性、无腐蚀、无毒、系统中无氧气的情况下也不会发生爆炸。因此，本船使用符合上述要求的混合制冷剂R404a。

3 制冷装置的基本组成

本船伙食冷库制冷装置包括2套压缩冷凝机组，布置在机舱上平台内邻近伙食冷库的区域，其制冷量能确保在库房打冷后一套机组每日运转18小时维持规定的库温，另一套机组作为备用。

图1为压缩冷凝机组（兆胜CZLZ-5，制冷量6kW，电机功率7.5 kW）的示意图，其中压缩机为开启式、多缸、自动卸载、电动机驱动式压缩机，冷凝器为卧式壳管型冷凝器。制冷装置能在38 ℃中央冷却淡水和35 ℃外界空气温度下保证冷库的库温要求。

4 伙食冷库布置

本船共有4个伙食冷库，每个冷库的库容、库温和冷风机的数量如表1所示。

表1 各种库容、库温表

冷库布置在上甲板上，如图2所示。每个冷库有一个指针式温度计，并有遥控温度显示器显示库温。其中鱼库、肉库为低温库，冷风机阀板配有膨胀阀、电磁阀、止回阀、截止阀等阀件；蔬菜库、缓冲间为高温库，冷风机阀板配有膨胀阀、电磁阀、蒸发压力调节阀、截止阀等阀件；另外，在蔬菜库中配量了一套臭氧发生器。

图2 冷库布置

5 冷库隔热

冷库的顶板、内壁板和地板都采用了专用的隔热结构以防止能量流失，冷库的隔热和表面复层采用预制成型隔热板（表2）。

表2 冷库顶板、壁板材料

6 系统管理阀件

冷剂管管径的选择要防止压降过大及便于回油；冷却水最好设水量调节阀以维持冷凝压力稳定；热力膨胀阀应尽量靠近蒸发盘管，以使其工作正常。

制冷剂管路一般采用无缝紫铜管，也可采用无缝钢管。管子的连接采用焊接形式，必要时可采用焊接法兰（凹凸形接合面）连接。当紫铜管通径为DN20以下时，可采用外套螺帽喇叭口连接。

一机打多库时，如果不采取适当措施，就会出现库温未达到设计值压缩机就因吸气压力低于设定值而停车，产生频繁启停现象。为了防止这种情况的发生，可采用下列措施：

（1）压缩机的能量不宜配备过大；

（2）压缩机应有能量调节机构，如无能量调节机构，可在系统中采用热气旁通或能量调节阀等辅助能量调节设施；

（3）冷风机的能量适当配大一些，使其能与压缩机卸缸后的能量相平衡，而不导致吸气压力过低；

（4）在电气控制线路设计中，可采用高温库同时拖着一间低温库打冷。

伙食冷藏装置，应设有以下保护装置：

（1）低压继电器：在制冷压缩机吸入侧压力过低时，自动停止制冷压缩机运转，压力恢复正常后，能自动恢复制冷压缩机运转；

（2）高压继电器：在制冷压缩机吸入侧压力过高和冷凝器压力过高时，自动停止制冷压缩机运转，并发出声、光报警信号，同时关闭制冷剂电磁阀；

（3）油压压差继电器：在制冷压缩机润滑油压差过低时，自动停止制冷压缩机运转，并发出声、光报警信号，同时关闭制冷剂电磁阀；

（4）冷却水压力继电器和冷却水压差继电器：在冷却水压力过低和冷却水量过少时自动停止制冷压缩机运转，并发出声、光报警信号；

（5）低电压保护器：当供电电压过低时，能保护制冷压缩机电机。

伙食冷藏装置，还应设有以下自动控制装置：

（1）温度继电器、电磁阀：必要时设置蒸发压力调节阀，能自动控制冷库温度；

（2）冷却水泵与制冷压缩机联动装置：能保证只有当同一系统内所有制冷压缩机停车时，冷却水泵才停止工作；任一制冷压缩机启动工作时，冷却水泵也同时启动工作；

（3）冷风机与制冷剂电磁阀联动装置：能保证电磁阀关闭时，冷风机停止运转；电磁阀开启时，冷风机运转；

（4）必要时设置冷却水量调节阀：能自动保持冷凝压力的稳定。

此外，伙食冷藏装置应设有手动控制装置，当保护装置、自动控制装置发生故障时，应能进行手动操作；低压继电器应与手动装置并联，在修理和试验时，应能停止低压继电器的工作。

为了冷剂管管路及附件的检修方便，在管路上应相应的加设截止阀和旁通管路；制冷剂液管进入膨胀阀前不得有局部上凸的弯曲，制冷剂吸气管进入压缩机前不应有局部下凹的弯曲。

7 结束语

船舶制冷系统有着很大的发展空间，随着科学技术的不断发展进步，船舶制冷系统将会更加简洁方便，为船员创造更加舒适的工作生活环境。

参考文献

[1] 黄平涛. 船舶设计实用手册： 轮机分册[M]. 北京： 国防工业出版社， 1999-10.

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