物流冷库制冷系统优化

2019-11-28付政刘邦健董雪鹏

商品与质量 2019年23期

付政刘邦健董雪鹏

松下冷链（大连）有限公司辽宁大连 116600

随着冷链物流产业的不断发展，我国物流冷库的建设规模也在不断扩大，其建设数量也在持续增多。据统计，现阶段我国冷链物流产业的增长速度保持在每年8%-10%；这就造成了物流冷库需求的持续增加。就物流冷库设计而言，人们在进行新型冷库设计、施工的基础上，还应加强对现有冷库优化改造的研究，从而确保其在产品冷冻、冷藏和食品保鲜等方面职能的发挥。冷库制冷效率优化是其设计改造的重要内容，然而受诸多因素影响，传统物流冷库优化的效果相对有限，基于此因，进行物流冷库制冷系统的现代化设计已经成为推动其行业发展的关键所在。

1 物流冷库制冷系统设计要点

其一，保证物流冷库制冷系统的稳定性。现阶段，实现质量优良的产品储藏和供应是物流冷库制冷系统设计的重要目的；作为产品质量控制的第一要素，产品安全至关重要。故在制冷系统实际设计中，冷库基础材料、制冷设备和制冷剂的应用必须具有较高的安全性和可靠性，从而确保冷库库温的把控合理，为产品的稳定化、安全化供应提供有效基础[1]。

其二，作为冷链系统中产品停放时间最长的环节，物流冷库对于产品寿命延长和价值提升具有深刻影响；然而在该环节中，产品冷藏效果的实现伴随着较大的能耗，新时期，为确保冷链物流产业发展的绿色化、生态化，就必须注重制冷系统的节能应用，确保实际能耗的有效控制。

其三，新时期，现代化制冷设备的应用使得人们对于冷库的电气控制提出较高要求，只有不断提升冷库制冷系统的智能化水平，才能确保冷库制冷效率和质量的提升，实现冷链物流产业的现代化、规范化发展。

2 冷库制冷系统工作原理

制冷系统工作原理是冷库制冷系统优化设计的基础。一般情况下，制冷剂循环、润滑油循环、化霜系统、冷却水循环以及载冷剂循环等都是冷库制冷系统的基本组成部分；同时其还包括辅助设备、仪表、控制器件、阀门和管道等细化支撑部件。需要注意的是，根据制冷系统应用形式的不同，其制冷剂循环系统的应用也会存在差异；譬如在压缩式制冷系统中，压缩机、冷凝器、节流阀、蒸发器是制冷剂循环系统的基本组成。而在吸收式制冷系统中，发生器、吸收器、溶液热交换器、溶液泵等部件却替换了压缩机的作用。

从本质上讲，制冷系统也需要遵循热力学第二定律，冷库制冷系统是在外界能量的支撑下，使得热量发生转移的应用系统。具体而言，当制冷系统开始运作时，低温低压的制冷剂蒸汽会被压缩机吸入、压缩；并当其达到高温高压状态时，会被排入冷凝器，并在冷凝器的冷却介质中进行放热，最后转化为高压液体。之后在流经节流阀时，这些高压液体会被节流为低压低温的制冷剂，并再次进入制冷系统的蒸发器，实现冷库的循环制冷。

需要注意的是，制冷系统应用过程中，制冷系统的划分、供液方式的选择、制冷工质的挑选和化霜方式的应用是工艺应用的四个基本环节。具体优化过程中，根据制冷系统的不同，其制冷剂的选择也存在较大差异。目前而言，氟利昂制冷系统、氨制冷系统、混合工质制冷系统及空气等工质的制冷系统仍是较为常见且成熟的应用形式。

3 化霜系统优化

3.1 规范化霜系统设备配置

化霜系统是冷库制冷效率提升的重要保证。实际应用过程中，受低温影响，冷库内的水蒸气会在蒸发器的表面大量凝结，其不仅阻碍蒸发器冷量的传输和散发，同时也会对冷库制冷效率造成严重影响。有研究表明，当蒸发器表面的霜层达到一定的厚度时，冷库制冷效率会下降到30%以下，造成制冷能耗的急剧增加；较差的制冷效果会降低相关制冷设备的使用寿命，同时也会影响产品实际的冷藏效果[2]。因此，在制冷系统应用过程中，实现基础设备的优化配置至关重要。

3.2 系统热氟进出口优化

热氟化霜是化霜系统运作的重要形式，在氟利昂应用过程中，确保高温状态下，氟进出口设置合理，能够有效的提升热氟应用效率，确保制冷系统运作时制冷效果的提升。

以某物流冷库为例，该冷库工程优化过程中，运行初期冷冻库2台风机的热氟气动阀无法关严，化霜时有的热气会在经过蒸发器之后，从气动阀泄露并回到了压缩机的吸气口，导致回液现象发生，影响了整体应用效率；分析原因，气源和气动阀的压差存在问题。为实现热氟进出口优化质量的提升，首先对2台风机对应的气动阀进行调整，将气动阀上的气源管径由原来的φ3/8改为φ5/8；同时加大对应电磁阀、过滤器、球阀的应用型号；确保气动阀工作状态的良好。从应用效果来看，热氟进出口气动阀优化后，制冷系统化霜装置的化霜时间得以有效缩短，有效的提升了化霜系统的运作效率，后期对整个冷冻库热氟冷风机进行改造。改造后的制冷系统运作状态良好，气动阀在化霜时可以关严，风机正常化霜下，制冷设备的用电量明显降低，具有良好的社会效益和经济效益[3]。

3.3 压缩机回气

在冷库制冷系统初期调试阶段，对低温螺杆压缩机并联机组的应用也进行了优化改造，首先对一台低温机组进行改造实验，在其机组排气端恒压阀的基础上，增加一个电磁导阀和一个压差导阀，降低排气压力，制冷系统化霜时，压差导阀可实现机组排气压力的有效控制，保证气动阀与气源之间压差的控制合理，从而保证系统运行的稳定性。