趙玉文

對于遠(yuǎn)洋船舶來說，船舶的蔬菜和水果的儲存好壞和時(shí)間長短，不僅直接影響到船舶人員的身體健康（維生素A.C的攝入量），而且還間接影響到船舶的續(xù)航能力;在經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的今天，海上運(yùn)輸成為貨物流通的主要途徑;而遠(yuǎn)洋船舶的伙食儲備情況，尤其是新鮮的蔬菜和水果，對于遠(yuǎn)洋船舶來說尤為重要，因此怎樣保證船舶的蔬菜和水果的持久的新鮮（儲存時(shí)間）和高的營養(yǎng)價(jià)值（維生素A.C），成為全球冰機(jī)系統(tǒng)，研發(fā)的主要方向。

在全球的船舶伙食冰機(jī)系統(tǒng)里面，根據(jù)菜庫的溫度設(shè)定，主要分為兩大類：

第一類：菜庫溫度保持在7±1°;

第二類：菜庫溫度分為，低溫菜庫（1±0.5°）和高溫菜庫（3±0.5°）;

第一類菜庫只能保證蔬菜和水果不會很快腐爛變質(zhì)，而保證不了蔬菜的營養(yǎng)元素成分。

第二類菜庫是綜合考慮蔬菜和水果的保鮮和營養(yǎng)成分，更好的滿足船舶人員的膳食纖維的每日食用量，降低船舶人員在航行中，因?yàn)榛锸骋鸬母黝惒贿m病癥。

第一、二類：原理詳細(xì)圖解如圖1：

一：問題的發(fā)現(xiàn)：

1）：發(fā)現(xiàn)NO.1低溫菜庫的溫度，達(dá)不到設(shè)定值（0.5-----1.5°），并且一直和高溫庫溫度相同

（2.5---3.5°）.

2）：在蒸發(fā)器的回風(fēng)處一直有結(jié)冰現(xiàn)象，有時(shí)結(jié)冰量非常嚴(yán)重（按照結(jié)冰條件，必須是溫度低于0，而庫溫是（1±0.5°），（結(jié)冰位置指的是設(shè)備內(nèi)，蒸發(fā)器和儲液器的區(qū)域）。

3）：拆開設(shè)備的檢查孔，進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)如圖2所示的冰塊。

二：問題的處理：

1：問題出現(xiàn)后，船舶人員進(jìn)行問題的分析，同時(shí)聯(lián)系岸基進(jìn)行咨詢，盡快解決問題，

2：根據(jù)上海凌耀船舶工程有限公司的雷工程師提供的技術(shù)幫助，首先對融霜參數(shù)進(jìn)行了重新設(shè)置，運(yùn)轉(zhuǎn)一段時(shí)間后，發(fā)現(xiàn)結(jié)冰情況，沒有多大好轉(zhuǎn)。

3：在上面的情況下，首先停掉冰機(jī)，對蒸發(fā)器及其周邊，進(jìn)行手動熱水融霜，由于冰層太厚，手動融冰操作耗時(shí)3個(gè)多小時(shí)。

4：融冰結(jié)束后，又根據(jù)上海凌耀船舶工程有限公司的雷工程師的建議，進(jìn)行了參數(shù)設(shè)置，縮短熱氣融霜的時(shí)間間隔。融霜時(shí)間間隔為0.1小時(shí)。觀察蒸發(fā)器的溫度。以此來判斷融霜程序是否工作（電磁閥的動作和熱力膨脹閥的動作）。

5：經(jīng)過進(jìn)7個(gè)小時(shí)的連續(xù)工作，NO.1菜庫庫溫回復(fù)正常溫度。

6：嘗試各種方法，去找到問題的根本原因，經(jīng)過一段時(shí)間的思考和嘗試發(fā)現(xiàn)：

1）：蒸汽融霜后，當(dāng)冷劑再一次進(jìn)入蒸發(fā)器時(shí)，在蒸發(fā)器和儲液罐上面，多余的水分很快凝結(jié)成冰，甚至融下來的水分，在凝水盤里面也結(jié)冰，把卸放管堵死，無法正常排水，導(dǎo)致每一次融霜以后的水分，不停的在泄水盤內(nèi)聚集，慢慢的變成上圖所示。（凝水盤里面含有加熱器和卸放管外邊包繞著加熱線圈）。

2）：儲液器上的結(jié)冰最為嚴(yán)重，每次融霜后的水分，不斷在儲液器上聚集，隨著時(shí)間的延長，冰層慢慢變厚。

3）：把低溫庫設(shè)定成高溫庫，進(jìn)行測試發(fā)現(xiàn)，沒有結(jié)冰現(xiàn)象，和高溫庫一樣，然而溫度設(shè)定只相差2°，卻能夠產(chǎn)生如此大的影響。

三：找到上述問題的根本原因

注釋：下文提到的融霜，指的是熱氣融霜;儲液器指的是：冷庫內(nèi)的設(shè)備上的儲液器，結(jié)冰的位置指的是：蒸發(fā)器和儲液器的公共區(qū)域。

1）：融霜后冷劑進(jìn)入迅速：融下的水分還沒來得及流出泄水盤，冷劑重新進(jìn)入蒸發(fā)器，使得泄水盤內(nèi)溫度急速下降，水在泄水盤內(nèi)結(jié)冰（其中，泄水管足以滿足泄水要求），隨著時(shí)間的延長，慢慢結(jié)冰成冰山。

2）：泄水盤內(nèi)的加熱盤管的問題，加熱時(shí)間和加熱溫度不充足。

A）：但是加熱時(shí)間長和加熱溫度足夠高，又會影響制冷量，浪費(fèi)能量，不經(jīng)濟(jì);

B）：即使是加熱盤一直加熱，勢必會對制冷量略微影響，能量得到損失，不經(jīng)濟(jì)。

3）：儲液器的問題，儲液器相當(dāng)于小的蒸發(fā)器，每次融霜結(jié)束后，冷劑的重新進(jìn)入儲液器，在空氣中水分多的情況下，在儲液器上結(jié)霜，隨著每一次的不完全融霜后，冰層會慢慢增厚（如圖3）。隨著融霜次數(shù)的增多，每次融霜后的水分，在儲液器本體和泄水盤內(nèi)積累，慢慢的形成如圖4的情況。

4）：機(jī)械方面設(shè)計(jì)問題：儲液器的出口閥8設(shè)計(jì)為手動調(diào)節(jié)閥，進(jìn)口為止逆閥。這樣就存在一個(gè)問題，首先每次融霜后，在儲液器（4）里面是氣液共存的，儲液器內(nèi)壓力高于手動調(diào)節(jié)閥后管路內(nèi)的壓力（如下圖所示P?>P?），當(dāng)系統(tǒng)回復(fù)正常工作時(shí)，儲液器里面的氣液共存，首先進(jìn)入系統(tǒng).而等到儲液器內(nèi)壓力低于手動調(diào)節(jié)閥后壓力時(shí)（如圖5所示P?<P?），通過膨脹閥后的氣液共存冷劑，分為兩路，第一路進(jìn)入儲液器;第二路進(jìn)入蒸發(fā)器。此時(shí)儲液器相當(dāng)于“蒸發(fā)器”，增加了儲液器結(jié)冰的可能性，從而導(dǎo)致整個(gè)泄水盤的結(jié)冰嚴(yán)重的現(xiàn)象。如圖2的情況。

5）：空氣濕度大，水分含量高，當(dāng)蔬菜入庫時(shí)，菜庫門開放時(shí)間太長或者系統(tǒng)運(yùn)行中，往菜庫加裝蔬菜，以上兩種情況，必然加劇結(jié)冰的可能性，導(dǎo)致形成冰山如圖2

首先：蔬菜庫的門敞開時(shí)間太長，會導(dǎo)致：

A）：大量含有水分的空氣，進(jìn)入到菜庫里面，當(dāng)菜庫再一次，進(jìn)入制冷模式時(shí)，隨著菜庫溫度的降低，當(dāng)達(dá)到菜庫設(shè)定溫度（1±0.5°）時(shí)，水分會從空氣中釋放出來，在蒸發(fā)器和儲液器上結(jié)冰的幾率大增，慢慢形成冰層。

B）：在空氣濕度大和菜庫運(yùn)行時(shí)，添加新的蔬菜入庫，首先加速庫內(nèi)空氣流動，更多的含有水分的空氣，與蒸發(fā)器和儲液器接觸，加快在兩個(gè)設(shè)備上的結(jié)冰進(jìn)程，菜庫的門開的時(shí)間越長越，冰層越后，越不容易除掉。

四：針對以上五個(gè)問題，提出以下的解決方案：

A）：問題1）解決方案是：當(dāng)融霜結(jié)束后，避免在蒸發(fā)器和儲液器上迅速結(jié)冰，應(yīng)該減少冷劑進(jìn)入蒸發(fā)器和儲液器，勢必要電子熱力膨脹閥的開度適當(dāng)減小，具體做法，應(yīng)該在PLC控制器的一端，加入一路反饋信號，此信號來自蒸發(fā)器和儲液器的公共空間，以便來控制電子膨脹閥的開度，防止過多的冷劑，一次性過多的進(jìn)入蒸發(fā)器和儲液器，造成蒸發(fā)器和儲液器的公共空間，溫度急劇下降，造成蒸發(fā)器和儲液器的結(jié)冰現(xiàn)象，因?yàn)榇藭r(shí)融霜后的水分還沒有全部卸放掉，隨著時(shí)間和融霜次數(shù)的增多，形成圖1的結(jié)冰情況，所以必須加入一路，來自蒸發(fā)器和儲液器公共空間的溫度反饋信號。[因?yàn)槿谒髱鞙厣?，溫度傳感器感?yīng)到菜庫溫度升高，此信號傳遞給PLC，PLC經(jīng)過分析和對比后，輸出控制信號A給電子膨脹閥控制器，然后由電子膨脹閥控制器，根據(jù)這個(gè)控制信號A去控制膨脹閥的開度，因?yàn)槭菧厣男盘朆，必然輸出一個(gè)開大電子膨脹閥的信號B，導(dǎo)致大量冷劑進(jìn)入蒸發(fā)器和儲液器，使得蒸發(fā)器和儲液器的公共空間溫度聚降，空氣中的水分遇到低溫的蒸發(fā)器和冷凝器后，從而形成冰，凝結(jié)在蒸發(fā)器和儲液器上。其中文中的A和B是分別用來表示兩種控制信號，A：指的是進(jìn)過PLC分析后的輸出信號;B：指的是菜庫的溫升的信號。]

B）：問題2）解決的方案是：①：適當(dāng)調(diào)節(jié)融霜時(shí)間和泄水盤內(nèi)加熱盤管的加熱的時(shí)間，把蒸汽融霜時(shí)間和盤管的加熱時(shí)間錯(cuò)開一點(diǎn)，如：蒸汽融霜3MIN，可以把盤管的加熱時(shí)間，調(diào)為2分鐘后或者1分鐘后開始加熱，加熱時(shí)間可以適當(dāng)增長1-2MIN鐘。②：如果泄水盤的加熱盤管，一直處于加熱狀態(tài)，雖然功率很小，但是不經(jīng)濟(jì)?？傊?，加熱盤管功率大小的選擇，既不能過大，也不能過小，過大直接會影響菜庫的溫度保持，過小無濟(jì)于事。③：泄水盤的加熱盤管可以選用，大功率快速加熱，而熱量慢慢釋放，而釋放的熱量足以融化冰層。

C）：問題3）解決方案是：①：儲液器的外層增加防護(hù)材料，減少直接與空氣接觸機(jī)會。②：儲液器制作成雙層殼，中間充注合適的氣體，減少儲液器內(nèi)冷劑和外部環(huán)境的直接接觸。

D）：問題4）解決方案是：由于熱氣融霜后，儲液器起到儲存液體冷劑的作用，儲液內(nèi)的壓力和氣液共存的狀態(tài)，會隨著熱氣融霜時(shí)間的長短而變化，熱氣融霜時(shí)間越長，儲液器內(nèi)壓力越大，溫度越高，液體越少，氣體越多，所以融霜時(shí)間必須有所限制。

防止儲液器的結(jié)冰，最重要的是控制好壓力P1和P2（圖5），第一：當(dāng)融霜時(shí)，一定存在P1>P2，不存在結(jié)冰的可能，第二：當(dāng)熱氣融霜結(jié)束，在電子膨脹閥沒有打開前或者打開后，儲液器內(nèi)的制冷劑，從手動調(diào)節(jié)閥釋放出來，壓力由P1>P2變化為P1=P2，最后變?yōu)镻1<P2。當(dāng)P1<P2時(shí)，從電子膨脹閥過來的氣液共存冷劑，一部分進(jìn)入蒸發(fā)器，一部分經(jīng)過止逆閥7（圖5），進(jìn)入到儲液器，造成儲液器上慢慢結(jié)冰圖3。

由以上原理可得，為保證系統(tǒng)正常工作，必須存在P1>P2，要想達(dá)到這個(gè)要求，確保儲液器內(nèi)的壓力P1大于手動調(diào)節(jié)閥后管路的壓力P2，同時(shí)必須滿足熱氣融霜時(shí)，儲液器內(nèi)的壓力不會太高，而且融霜結(jié)束后，保持最小壓力P3，并且此壓力一直保持，使得P3>P2，這樣就保證了正常工作，避免結(jié)冰的可能性。

設(shè)計(jì)改進(jìn)方法是：把手動調(diào)節(jié)閥改為可調(diào)式的自動調(diào)壓閥，設(shè)定最小壓力為P3，P3必須總大于工作管路上的壓力P2，這樣保證正常工作時(shí)，儲液器內(nèi)不會有冷劑進(jìn)入，可以避免儲液器上結(jié)冰產(chǎn)生。

E）：問題5）解決方案是：①：在蔬菜入庫時(shí)，盡量避免在系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下，長時(shí)間開啟菜庫的門。②：日常取菜和整理菜庫時(shí)，縮短開啟時(shí)間，避免更多的水分的進(jìn)入，減少結(jié)冰的可能性。

（作者單位：青島海洋地質(zhì)研究所）