36.6 m FRP延绳钓金枪鱼渔船超低温冷冻系统设计

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(1.威海职业学院 交通工程系，山东 威海 264200；2，威海中复西港船艇有限公司，山东 威海 264200)

36.6 m FRP延绳钓金枪鱼渔船超低温冷冻系统设计

张峰1，秦颖2，

(1.威海职业学院 交通工程系，山东 威海 264200；2，威海中复西港船艇有限公司，山东 威海 264200)

考虑到金枪鱼的捕捞主要在太平洋、大西洋、印度洋等远洋区域，属于远洋捕捞，必须采用超低温冷冻系统保存金枪鱼，为使金枪鱼在-60 ℃环境下能够保鲜长达2～3年的时间，对在建36.6 m OCEAN3冷冻系统进行分析，为满足保鲜及相关技术要求，设计超低温冷冻系统。

超低温；延绳钓；金枪鱼

全球范围内，金枪鱼的捕捞主要使用延绳钓和围网2种方式。金枪鱼捕捞后的保存方式各有不同，但是采用超低温延绳钓方式进行捕捞和保存被认为拥有最高市场价值。超低温方法保存是指把金枪鱼保存在约-55～-60 ℃冷冻室内。在此冷冻环境下，金枪鱼能够保鲜长达2—3年的时间，具有较高的市场价值[1]。

36.6 m玻璃钢金枪鱼延绳钓渔船适用于南北纬15°～25°的温带水域从事金枪鱼延绳钓捕捞作业。该船为艉机型，采用单轴单桨推进，主机选用洋马6EY17W型837 kW柴油发动机。设计吃水2.38 m，定员22人，续航力2 000 n mile，自持力为30天。该船设有11个冷冻鱼舱，舱温为-60 ℃, 鱼舱容量共118 t，2个艏冷藏舱，舱温为-30 ℃，2个饵料舱，温度为-18 ℃，饵料舱容量共13 t，1个伙食库，温度为0 ℃, 速冻间2个，舱温-60 ℃，1个晾鱼间，温度-35 ℃。制冷系统布置在船舶辅机舱内，具体的冷冻舱室分布见图1[2-3]。

图1 36.6 m延绳钓金枪渔船冷冻舱室分布示意

1 冷冻系统设计原理

该船超低温冷冻系统按照无限航区标准设计，假设舱外空气温度35 ℃，相对湿度60%，海水温度32 ℃，机舱温度50 ℃，相关计算参数见表1。

制冷系统采用6台比泽尔S6F-30.2Y活塞机，每2台1组共3组。以R404A为制冷剂，采用热力膨胀阀直接蒸发循环方式。比泽尔制冷压缩机设有手动能量调节装置，可实现无负荷启动，压缩机停机运转时，所有电磁阀应处于关闭状态，本系统能自动回油，故不设集油器，油分器内的油可手动操作回到制冷压缩机的曲轴箱内。

表1 36.6 m金枪渔船冷冻系统计算数据

在船舶机舱内为此冷冻系统设有2台专门的冷冻系统冷却泵(1用1备)，以供冷凝器和压缩机冷却使用。

另外，从系统的安全运行角度考虑，必须设有必要的保护装置，如压缩机高压保护，润滑保护等，在制冷机舱内设有报警装置，汽液热交换分离器设液位指示装置，可供观察液面；高压贮液器、冷凝器及热交换器共装安全阀3只，冷凝水泵与制冷压缩机实行连锁控制，冷凝舱的温度可通过压力式指示温度计一次直接读出。

冷冻系统工作原理如下：制冷压缩机的低压缸吸入由蒸发器来的低温、低压氟利昂气体，完成第一次压缩后，氟利昂气体经过气体冷却器(简称中冷器)冷却、中间温度可由热力膨胀阀调节控制，中压制冷剂气体再由高压缸吸入，进行第二次压缩，后高压级排出的高压高温制冷剂气体经高压级油分离器进行油分离，分离后的高温高压氟气体被排到冷凝器，经海水冷却之后，冷凝成液体，流入高压贮液器内，由高压贮液器出来的氟液经干燥过滤器被输送到热交换汽液分离器，经一次降温获得过冷能量，从热交换器出来的过冷氟液分3部分进入系统。其中，大部分进入速冻间、低温冷藏舱(冷冻鱼舱)使用，氟液在蒸发器(盘管)中吸收相应舱室内部热量，氟液蒸发成气体或汽液2相流体，降低冷冻鱼舱温度；同时，经回气总管去热交换气液分离器进行气液分离，分离后的气体吸收氟液的热量，从而使液体气化与分离后氟气被压缩机低压缸吸入。如此重复，R404A又重新参加循环，不断获得制冷能力。冷冻系统设计原理见图2。

图2 36.6 m金枪渔船冷冻系统设计原理图

2 冷冻系统测试

冷冻测试之前，将相关区域(鱼舱、速冻间、凉鱼间等)清扫干净，并核对各舱室温度计。

2.1 气密试验

在冷冻系统管路连接完成之后，采用氮气或压缩空气作为试验介质，对系统进行密性试验。同时，本系统的高压试验压力为2.1 MPa,低压试验压力要求为1.6 MPa。本设计采用压缩空气作为试验介质，并要求保持试验压力时间为24 h，前6 h允许系统压力有所变化，但后18 h系统压力应保持稳定。

2.2 真空试验

气密试验结束之后，应将整个系统的压力抽至0.96×105Pa真空度以上，并予以保持，使系统内的水分充分蒸发，以抽除系统内的水分。

将空压机吸排气阀关闭后，将整个系统压力抽至0.96×105Pa以上真空度，检查系统气密性，并保持8 h，之后打开压缩机吸排阀，系统真空度应保持在0.8×105Pa以上。

2.3 低温测试

2.3.1 低温测试程序

冷冻系统充入制冷剂之后，关闭各舱口盖，开始进行低温测试试验，试验程序及顺序如下。

1)先开启1号压缩机，将艏部2个生活冷藏室、艉部2个饵料间、厨房1个蔬菜间及晾鱼间，拉到相应设计温度，并保持。

2)再开启2号及3号压缩机，将2个速冻间降温到预定温度，并保持。

3)最后开启4号、5号、6号压缩机，将11个鱼舱降温预定温度，并保持。

4)将所有舱室降温预定温度并保持。

低温测试试验从一开始就要做好实验数据的记录工作，要求每隔1 h进行一次试验数据的记录，见表2。

2.3.2 回温测试

鱼舱达到设计温度之后，保持一定时间，稳定后即可进行舱温回温试验。停止系统压缩机运行，使舱温保持密闭状态，并1 h进行一次舱温回升的记录。

表2 36.6 m金枪渔船冷冻系统低温测试顺序记录表

经测试，实验结果完全满足相关技术要求，并经船东、船检检验合格，满足远洋金枪鱼捕捞作业要求。

3 冷冻系统操作注意事项

1)禁止将液态制冷剂或气液2相体封闭在一段无安全阀制冷系统中，比如，2个截止阀之间的一段管道或容器中，以防止温度上升，制冷剂液体汽化压力超过系统所能承受的压力而引起液爆事故。

2)储液器制冷剂最大充注量为容积的80%，严禁充满，安全阀及防震圈等安全附件必须齐全，以免发生危险。充注前要检查核对编号，确认钢瓶标识与要充注的制冷剂相同，防止混入不同的制冷剂。若含氟的制冷剂泄漏严重时应严禁明火，注意通风。

3)轮机操作人员需定期检查制冷系统阀门管件有无变形、松动、锈蚀、泄露等情况发生，一旦发现及时处理。

4)安装于各制冷辅助设备的安全阀的出口应汇集到一起后接至机舱外通风安全的地方，并定期检查总出口有无堵塞。安全阀起跳一次后，应重新校准起跳压力值。

5)压缩机停机后控制柜应保持通电，以保证压缩机油分器电加热正常工作。压缩机油温过低、或溶入了大量的制冷剂时会发生油大量起泡沫，使轴承油膜形成不稳定时会使转子产生振动，破坏螺杆机转子密封及冷却导致转子咬死，损坏机组。

4 结论

近年来，世界金枪渔船发展迅速，延绳钓捕捞作业也在不断继续发展，36.6 m延绳钓金枪渔船超低温系统的实船设计满足船东、船检要求，是我国金枪渔船超低温技术的成功实践。

经实船测试表明，正常情况下，本船超低温冷冻系统所有冷冻舱均达到相关温度要求需要48 h，因此，在实际捕捞生产过程中，即船舶在离港前就要进行降温操作，到达捕鱼场后，部分冷冻舱存在空鱼现象，消耗能量，浪费资源，有待进一步改进系统设计。

[1] 宗君华.36 m玻璃钢金枪鱼延绳钓渔船型线及推进系统设计研究[D].哈尔滨：哈尔滨工业大学(威海),2012.

[2] 孙文志，张维英，于欣，等.远洋金枪鱼延绳钓渔船总布置探讨法[J].船海工程，2008(1):23-25.

[3] 孙文志，卢振义，张维英，等.远洋金枪鱼围网渔船总布置特征[J].船舶工程，2011，33(1)：5-8.

Design of the Super Frozen System 36.6 m FRP Tuna Long-line Fishing Boat

ZHANGFeng1,QINYing2

(1.Weihai Vocational College, Weihai Shandong 264200, China;2.Werihai Zhongfu Xigang Boat and Yacht Company, Weihai Shandong 264200, China)

The tuna’s fishing is main focus in the Pacific, the Atlantic and the Indian ocean, which is belong to ocean fishing. For the modern ocean fishing, using super frozen method to store tuna is very popular and the tuna can keep fresh for 2～3 years under -60 ℃ condition. According to the analysis of refrigeration system on OCEAN-3, a super frozen system was designed for the modern ocean fishing boat which can satisfy the requirements of retain freshness and corresponding technologies.

super frozen; long-liner; tuna

U664.5

A

1671-7953(2017)06-0090-04

10.3963/j.issn.1671-7953.2017.06.020

2016-11-24

2016-12-15

张峰(1985—)，男，硕士，讲师

研究方向：船舶动力装置