浅谈氟利昂冷库制冷工艺及设计

李国庆

[摘 要]本文主要介绍氟利昂冷库中冷藏间、冻结间、供液蒸发、三重防冲缸、配机以及配管等部分的工艺设计，希望对小型冷库的质量提升有所帮助。

[关键词]冻结间；三重防冲缸；冷库；氟利昂

中图分类号：TB65 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）03-0119-01

氟利昂是一种常见的制冷剂，它具有诸多优点：化学性质稳定，不会发生爆炸，不会燃烧，无色，无味，热力特性较为优良，操作较为方便等，因此在冷库中得到了广泛应用，在小型冷库中更受欢迎。氟利昂可以达到不同的制冷温度，其制取的蒸发温度最低为-120℃。其能够溶解润滑油，能够避免制冷系统中油膜的产生，进而减少对传热的影响。目前有关氟利昂冷库的相关技术资料与施工经验较少，导致目前我国的小型冷库质量水平较低，严重影响食品贮藏，造成水资源浪费，增加企业成本，不利于企业的发展。

1 三重防冲缸工艺设计与安全控制

通常情况下，氟利昂机组都是自动控制的，其智能化水平较高，所以机组的安全性能十分重要，而机组的安全性能主要体现在三方面：防止断电、防止断水以及防止冲缸。

1.1 防止断电

近些年企业用电增多，断电事故时常发生。如果机组因断电而停止运行，那么蒸发器中液体会汇集在一处或者留有较多的液体，在继续供电后机组将自动工作，这种情况下极易发生冲缸事件。为了防止此类事故的产生，应该采取断电保护措施，确保在恢复供电之后电源不能自动接通，只能通过人为指令来使机组恢复工作。

1.2 防止断水

一旦发生断水，温度和冷凝压力就会提升，可能会导致电机因超负荷运转而损坏，也可能会引起易熔塞熔化，进而造成制冷剂外泄。为了防止此类事故的发生，可以在供水管路中安装流量或压力控制器，如果水壓低于预设值，机组无法开机。

1.3 防止冲缸

注意排管型式以及排管布局，在设计排管型式时，要避免机组停止运行时液体汇集在一处，如果无法避免这一现象，可以利用混合排管，例如使用顶排管而不是墙排管来防止液体汇集；系统流程为先经过墙管，在由顶管流入汽、液分离器与氟利昂机组，通过这样的改进来降低冲缸的几率。

在电气控制设计时也应考虑到冲缸的问题，温度达到要求并且供液电磁阀关闭之后，机组会继续运行，当压强降低到一定水平后，压力控制器会发挥作用使机组停止运行。另外应该正确调整压力控制器，使其动作压力符合要求，如果太低，容易从轴封不严部位抽入空气；如果太高，机组会频繁地进行开关机。

2 配机设计

机组和冷库之间不一定完全匹配的，而目前国产氟机组种类较少，一般利用多台小机组来解决机组和冷库之间不匹配的问题。

一般情况下会依据冷库热负荷决定配机种类，但是对于小冷库而言，其进出货物并没有规律，因此也难以确定其热负荷。为此，可以假定以下几个条件：肉类贮存为1～2个月，每日鲜货入库量最大值是库容的3%～5%，温度为-10℃～-15℃，如果冷库较大，可以假定为-18℃，根据假定条件进行配机的选取。为了节约能源，小冷库可以采取以下措施：如果油路未能平衡，不允许并联运行多个机组，但是可以在机组之间设计供液、回汽过桥阀；机组运行正常则分打，维修故障时可以相互借打。

3 配管设计

蒸发排管的大小应该依据冷库负荷来确定，配管时应该注意以下方面：

视通路负荷确定分液器中的出液管，尽量减少管路长度，防止二次节流的产生和过大压降。

选用外平衡式热力膨胀阀，其安装位置尽量靠近蒸发器的入口，膨胀阀要留出20%左右的裕度。

多排管单路分液时，应该设置分液器，并保证不同排管的型式、路数以及长度保持一致，防止结霜不一。如果是多型式排管多路供液，应该尽量保证不同排管之间的阻力、长度相近，选取合适的回汽管径与膨胀阀。

选取排管型式时，尽量保证机组停止运行时液体无法集中在一处，并且液体要能回注，在各个排管处设置回浊湾，顶管除外。确保回汽管与间接管的管径大小合适，管径太小会有较大的阻力，管径太大会影响回油速度。

确保通路长度合适，长度的理论计算值为100米以上，然而实际情况中60米～80米比较合适。

配管比应该较高，也就是蒸发面积应该较大，因为和氨相比，排管的传热系数较低（KF=0.75～0.85KNH3），因此蒸发面积：库房面积应该为1～1.8：1。

4 除霜工艺设计

停机除霜为除霜时经常使用的方法之一，具体步骤为先停止压缩机的运行，而这时冷风机中的风扇仍在运转，利用温度变化除去风扇叶片表面的霜，但是这种方法有一定的局限性，其只能在库温超过3℃的地点使用，因此这种方法与电热除霜法都在小型冷库中得到了广泛应用。为了方便教学与技能培训，经常在实训台中使用两种除霜方法，并通过开关进行两种方法的转化，通过除霜控制器对除霜周期进行控制。

5 电气控制系统

5.1 启用与停机控制

能对机组实现自动控制的基本原理为：冷冻机由压力控制器进行控制，压力控制器由供液电磁伐进行控制，供液电磁伐由温度控制器进行控制。具体流程如下：

5.1.1 自动停机：温度下降超过一定范围后，温度控制器使供液电磁伐关闭，然后回汽压力降低并达到下限，压力控制器使冷冻机与水电磁伐（没有风冷机组，下同）一同停止。

5.1.2 自动开机：温度上升超过一定范围后，温度控制器使供液电磁伐开启，然后回汽压力上升并达到上限，压力控制器使冷冻机与水电磁伐一同开启。

5.1.3 反复开关：温度下降造成停机之后，蒸发器中存液的蒸发与温度回升导致回汽压力逐渐增加，当压力达到上限时，压力控制器会使冷冻机与水电磁伐一同开启；回汽压力降低至下限时，压力控制器会使冷冻机与水电磁伐一同关闭，所以机组会反复开启与关闭。但是如果压力控制的上限值与下限值都比较合适，那么反复开关的次数会较少，时间也比较短。

5.1.4 事故导致开停机：当操作失误、断水、冷却水缺乏等情况下排汽压力会有所增加，如果其超过12kg/cm2，压力控制器就会使冷冻机与水电磁伐共同停止，从而确保运行的安全与稳定。停机之后，压力逐渐下降，当其降低至9 kg/cm2，冷冻机与水电磁伐将共同开启。

5.2 安全警报

应在冷库内门幢上安置按钮，冷库外门幢上安置闪光蜂鸣器，当员工无法出库时，可以按下开关呼救，从而保证员工安全。

6 在排管系统中设计贮液器

通常是根据机组能力进行排管的选择，但是排管中充液量往往超过机组的能力范围，因此应设置贮液器。贮液器的容积应由充液值来确定，其安装位置要比冷凝器的位置低，其进液口高度应该与冷凝器的出液口高度相差约300mm。风冷机组是将冷凝器与贮液器放于同一个平面，两者之间不存在高度差，这种设计会影响冷凝面积，在具体使用时应该对其进行改进，并根据需要配置贮液器。

7 保护控制

在紧急情况下，工作人员可以利用急停按钮阻止装置运行。另外，供电线路中安装有漏电保护器、冷库内有蜂鸣器，这些设施真正实现了对操作人员的保护。

综上所述，对氟利昂冷库各个部分的工艺设计进行控制可以提升冷库质量，节约能源，增加企业的经济效益。

参考文献

[1] 杨俊通.冷库制冷工艺存在的问题及对策[J]. 现代制造技术与装备. 2016（12）.

[2] 李军.超市冷库制冷管道安装工艺规范探讨[J]. 科技创业家. 2014（07）.