路延年

摘 ? 要：本文通過案例分析的方式，對冷庫制冷系統(tǒng)的設(shè)計方法和設(shè)備型號選擇進行分析，并以冷庫中自控系統(tǒng)為例，對自動化技術(shù)在冷庫的控制層、監(jiān)控層和設(shè)備層中的應(yīng)用加以闡述，旨在通過本文研究，為冷庫的自控發(fā)展與性能提升提供借鑒作用。

關(guān)鍵詞：冷庫 ?制冷系統(tǒng) ?自動化

中圖分類號：TB657 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-098X（2019）09（a）-0047-02

冷庫可用于儲存肉類、果蔬、水產(chǎn)等物質(zhì)的特殊建筑物，主要作用是通過人工制冷的方式延長物品的保質(zhì)期。近年來，冷庫的應(yīng)用范圍不斷擴展，規(guī)模日益增大，對電能的消耗量逐漸增加，在系統(tǒng)設(shè)計過程中應(yīng)選擇合適的設(shè)備，采用科學(xué)的設(shè)計方式，并將自動化技術(shù)引入其中，以此來提高系統(tǒng)的可靠性與節(jié)能性。

1 ?冷庫制冷系統(tǒng)設(shè)計

某冷庫位于浙江省溫州市，總占地面積53261m2，包括A和B兩座冷庫，前者共有五層，地上四層，地下一層，高度為26.4m，后者共有流層，地上五層，地下一層，高度為32.5m。按照凍魚計算，該冷庫的總存儲量為5.09萬t;按照存儲水果計算，可存儲3200t。冷庫東側(cè)6m之外有設(shè)備樓，內(nèi)部設(shè)置配電室、氨機房等。綜合各項因素，本項目采用螺桿壓縮制冷系統(tǒng)，設(shè)計內(nèi)容如下。

1.1 設(shè)備選型

（1）制冷壓縮機。

在物品冷凍存儲期間，計算機負荷在2300kW左右，在物品冷藏存儲期間，負荷設(shè)置為500kW左右，引入5臺單級螺桿壓縮機組作為冷藏室的主機。將冷凝溫度設(shè)置為35℃，蒸發(fā)溫度設(shè)置為-33℃，5臺機械的聯(lián)合制冷量為2405kW，與冷負荷所需要求充分符合。在物品冷藏過程中，開啟一臺螺桿壓縮機組，將冷凝溫度設(shè)置為35℃，蒸發(fā)溫度設(shè)置為-8℃，該機械的聯(lián)合制冷量為550kW，與冷負荷所需要求充分符合。

（2）冷凝器。

在制冷系統(tǒng)中，冷凝器起到熱交換作用，主要分為水冷式、冷卻式、蒸發(fā)式等類型，其中蒸發(fā)式具有排熱性能強、需水量少、節(jié)能性強等特征，在當(dāng)前制冷系統(tǒng)設(shè)計中得到普及，本項目采用此類冷凝器進行系統(tǒng)設(shè)計。在選型過程中，首先要明確系統(tǒng)的冷凝熱負荷，在適當(dāng)修正后，使系統(tǒng)排熱量需要得到充分滿足，再對其進行風(fēng)扇耗電量計算，選擇電量消耗最低的冷凝器進行使用。與該項目所處區(qū)域相結(jié)合，該地較為偏僻，氨的獲取難度較大，因此選擇ZA-10型貯氨器，容積設(shè)置為10m3。

（3）氨泵和低壓循環(huán)貯液桶。

通常情況下，低壓系統(tǒng)設(shè)計中對高區(qū)、地區(qū)分別進行氨泵和低壓液桶的選型。在本項目中，將氨泵劃分為高低兩個區(qū)域，其中低區(qū)負責(zé)一、二層，高區(qū)負責(zé)三、四、五層。同時，在設(shè)置低壓桶時應(yīng)符合多樣化蒸汽溫度需求，在物品冷藏過程中，將對不同冷庫進行單獨設(shè)置，這樣做可使各個設(shè)備獨立運行，一旦出現(xiàn)故障不會影響其他冷庫的正常使用，同時也為維護和管理提供更多便利[1]。

1.2 設(shè)計方法

在氨機房的制冷系統(tǒng)設(shè)計中，氨機房的位置處于冷庫東側(cè)附屬樓中，制冷壓縮機組為雙列式同向布置，在冷藏、冷凍間引入六臺制冷壓縮機，其中一臺設(shè)置在與自動控制室相近的位置，為后續(xù)設(shè)備增加提供便利。在機頭布置方面，將排氣閥門設(shè)置在機組中間的關(guān)鍵通道中，將排氣管設(shè)置在通道上方，此種布置方式較為緊湊，可節(jié)省大量建筑空間;將四臺低壓循環(huán)貯液桶安裝在平臺中，與物品冷卻室相對，將立式低壓桶設(shè)置在氨泵的正下方。與傳統(tǒng)設(shè)計不同，本項目中供液回氣調(diào)節(jié)站設(shè)置在冷庫穿堂位置;調(diào)節(jié)站可安裝在設(shè)備平臺上，與供液調(diào)節(jié)站相結(jié)合，具有回氣、供液、沖霜排液等多項作用，液體從氨泵中流出后經(jīng)過供液集管的分配，使液體得以蒸發(fā)，形成氣體和液體相混合的流體，通過回氣集管后輸入到低壓桶進氣口之中。

在熱氨沖霜過程中，利用油分離器對液體進行收集，并輸送到?jīng)_霜冷間之中，閉合對應(yīng)的回氣閥門，在高溫環(huán)境下，氨氣被加熱后進入冷間之中進行融霜處理，釋放出的熱量成為液體，經(jīng)過集管后進入到低壓貯液桶之中。與傳統(tǒng)設(shè)計模式相比，該項目中調(diào)節(jié)站的管路設(shè)計較為通常，有效克服以往設(shè)計中存在的管路閉塞情況，使低溫回氣的壓力得以降低，在很大程度上使制冷系統(tǒng)的運行效率得以提升[2]。

2 ?冷庫制冷自控系統(tǒng)的應(yīng)用

現(xiàn)階段，我國許多冷庫控制的自控程度較低，但自控與手動控制相比，前者在電能節(jié)約方面要比后者節(jié)約5%～15%左右，由于前者在溫度、濕度等方面較為精準，因此冷凍后的食品質(zhì)量更佳。對于大中型冷庫來說，通常堅持集中監(jiān)控、分散管理的原則，將自控系統(tǒng)劃分為以下部分進行應(yīng)用。

2.1 控制層

在以往的冷庫控制中，主要采用邏輯電路、繼電器、單片機等，在自動化技術(shù)飛速發(fā)展背景下，冷庫自動控制以現(xiàn)場工業(yè)總線PLC為基礎(chǔ)，將其與傳統(tǒng)控制方式相對比，可知后者不但在接線數(shù)量方面有所減少，還可節(jié)約更多系統(tǒng)空間，使工作效率得到顯著提升。在實際運行過程中，可采用內(nèi)部存儲器進行程序編寫，對順序、邏輯等進行運算，再利用控制元件與機器相連，實現(xiàn)數(shù)字信息的模擬傳輸，使多種類型的機械生產(chǎn)得到有效控制;利用PLC系統(tǒng)進行制冷研究可知，在小型冷庫應(yīng)用中，與傳統(tǒng)控制相比，不但在損耗方面有所降低，還可在無人值守的情況下實現(xiàn)自動運行。

2.2 監(jiān)控層

該層屬于系統(tǒng)的核心層，PLC系統(tǒng)與人機交互界面相結(jié)合，共同完成信號傳遞工作，控制人員可通過人機界面對設(shè)備的運行狀態(tài)進行實時查看，并生成報表，對各項數(shù)據(jù)信息進行記錄。在大數(shù)據(jù)時代背景下，數(shù)據(jù)的存儲和挖掘十分重要，在冷庫系統(tǒng)中，監(jiān)控層具有數(shù)據(jù)采集功能，通過人機界面將設(shè)備運行信息進行展示，有助于技術(shù)人員挖掘出隱藏的規(guī)律知識，使制冷設(shè)備中存在的問題得到有效解決，為用戶在線故障診斷提供便利，為后續(xù)系統(tǒng)升級和設(shè)備改造提供充足依據(jù)，使制冷系統(tǒng)的運行效率得到顯著提升，還可節(jié)約大量電能，減少能源消耗。

2.3 設(shè)備層

該層屬于信息冷庫溫濕度控制和信息采集的主要措施，通過感應(yīng)部件來實現(xiàn)，例如，溫度傳感器可對冷庫運行的采集值和設(shè)定值進行對比，然后通過智能調(diào)節(jié)的方式，對冷風(fēng)機的開啟和關(guān)停進行控制;對于蒸發(fā)器來說，可通過程序?qū)Τ獣r間進行設(shè)置，當(dāng)冷藏庫中的CO2濃度超過設(shè)定標準時，可利用CO2傳感器進行檢測和控制;還可安裝多樣化微機控制溫度傳感器，輸出即時溫度，對設(shè)備運行數(shù)據(jù)進行檢測，使冷庫在無人值守的情況下自動運行。通過對溫濕度傳感器進行監(jiān)測可知，對將獲取到的數(shù)據(jù)傳輸?shù)缴衔粰C中，可通過傳感器對冷庫進行有效控制，使設(shè)備運行更加安全和穩(wěn)定。此外，設(shè)備層中傳感器作為系統(tǒng)中的重要部分，在未來冷庫的自控發(fā)展中具有十分關(guān)鍵的促進作用[3]。

3 ?結(jié)語

綜上所述，現(xiàn)階段，我國能源日益緊張，在冷庫建造過程中節(jié)能已經(jīng)成為首要問題。對此，應(yīng)積極引入螺桿壓縮制冷系統(tǒng)，做好控制層、監(jiān)控層和設(shè)備層的功能設(shè)計，使冷庫更具節(jié)能性、高效性，在實際應(yīng)用中的效果得到顯著提升。

參考文獻

[1] 郝敬熙.冷庫建設(shè)及制冷系統(tǒng)自動化控制的作法[J].冷藏技術(shù)，2016（2）：35-39.

[2] 陳滋頂，劉東嶺，李巨偉.國內(nèi)外冷庫的發(fā)展及自動化技術(shù)在冷庫中運用的前景[J].制冷技術(shù)，2017（4）：14-17.

[3] 鐘國梁.基于模糊控制的大型冷庫集中式氨制冷系統(tǒng)自動化節(jié)能研究[J].電氣自動化，2018（3）：8-9.