冷库制冷系统排气管的设计应用

第一篇：冷库制冷系统排气管的设计应用

冷库制冷系统排气管的设计应用

排气管是将冷库制冷机排出的高压气体输送至冷凝器的输气管。

一、管路布置形式有以下几种：

1、压缩机和冷凝器安装在同一高度上的单台或多台组合式；

2、压缩机高于冷凝器的单台或多台组合式；

3、压缩机低于冷凝器的单台或多台组合式等。

二、排气管的注意事项：

1、排气管路上应安装油分离器及回油装置，使油分离器分离出来的油自动或定期返回油分内；

2、排气管应有不小于0.01坡度，为了防止润滑油和冬季停车时有可能冷凝下来的液态制冷剂流到回压缩机。

三、设置存油装置

1、对于不设油分离器的氟利昂压缩机，当排气上升管在2.5m以上时，一定要在排气管上装设存油弯；

2、排气管相当长时，每隔10m就要设置中间存油弯。

3、并联压缩机排气管上(或油分离器的出口处)应装止回阀。两台并联的氟利昂压缩机，曲轴箱之间上部装均压管，下部装均油管。

四、应用情况

1、压缩机和冷凝器安装在同一高度上用于大型冷库制冷系统；

2、压缩机高于冷凝器用于冷凝机组；

3、压缩机低于冷凝器用于水冷式冷凝器、空冷式冷凝器。

五、管路设计时应注意以下几点：

1、要防止管内滞留的液态制冷剂倒流入压缩机内。

2、要注意气体流向，防止相对流动及由此而引起的管路振动。

3、负荷降低时，管路中也不应滞留润滑油。

4、考虑制冷机维修方便。

5、同一高度时的管路布置应使排气管中的油及冷凝后的液体制冷剂不致倒流至制冷机内，而滞留在存油弯管内。

6、两台制冷机并联安装在一台冷凝器上部时的管路布置。为防止相对流动，可采用Y形接管。

7、多台冷凝器(或冷凝机组)并联时的管路布置时，一般均将排气管用平衡管连通，而且平衡管的管径不应小于排气管的管径。

六、吸气管

吸气管是制冷管路设计中最重要的部分。为了使蒸发器中蒸发的制冷剂气体和进入蒸发器的微量润滑油能一道回到冷库压缩机内，吸气管路必须布置合理。

1、制冷剂管路应尽可能短而直。

2、吸气管路包括蒸发器周围的管路和压缩机周围的管路两部分。蒸发器侧的管路布置形式主要有蒸发器和压缩机安装在同一高度上、蒸发器安装在压缩机的上部、蒸发器安装在压缩机的下部，以及上述几种情况下的多台组合式等。压缩机侧的管路布置主要有单台压缩机和多台压缩机两种形式。

1）当蒸发器位于压缩机的下方，吸气管在蒸发器出口处立刻上行时，最好在转向处设一存液弯，使存液不与热力膨胀阀的温只用一根粗管，再低时换用一根细管。可以在每根上行管出口处装包接触，以免对阀的控制失误。如地位有限，不能设存液弯时，温包应放在上行管上，其高于水平段不得小于0.3～0.5米。

2）在蒸发器位于压缩机之上时，为防止冷剂液体在停车时由重力滑入压缩机中，除在蒸发器出口处设存液弯外，还要设一倒u形弯，不过，若在热力膨胀阀前装有电磁阀，因为在停车前蒸发器中的冷剂此时已基本抽空，停车后冷剂也不易漏入，其吸气管就可直接下行。

3）若一台蒸发器是由几个分组组成的，最好每个分组都有自己的出口上行管段，然后再与总水平吸气管相连。只有在不可能实现如此布置时，不使用公共的上行管。

3、吸气管路布置形式应注意以下几点：

1)不论负荷如何变化，均必须保证随时有一定量的油返回压缩机。文章来源制冷百科。

2)停车时，贮存在蒸发器内的液态制冷剂及润滑油不得自行返回压缩机。

3)使用多台蒸发器时，液态制冷剂及油不得进入停止使用的蒸发器内。

4)使用多台压缩机时，回油要均衡，当有一台压缩机停车时，该机不得做为收集器而贮存液态制冷剂或润滑油。

第二篇：电冰箱制冷系统优化设计探析

电冰箱制冷系统优化设计探析

1前言

电冰箱发展速度很快,我国电冰箱的产量由1991年的470万台增加到2001年的1349万台,平均年增长11.1%[1]。而电冰箱的耗电量占家用电器总耗电量的32%[2],所以,节能降耗和环保是电冰箱研发工作的重要课题,而蒸发器和冷凝器的传热能力、软冷冻及变温技术优化设计则是关键因素。

2蒸发器的优化设计

研制采取了以下措施。第一,减小冷藏、冷冻两蒸发器的面积比差值,在总面积一定情况下,尽量加大冷藏室蒸发器的面积,采用大内径蒸发管、增加蒸发管长度及双管并行排列结构等,保证在低温或高温环境下有最佳的开停比,从而保证在一定环境温度下耗电最少。第二,设计高效蒸发器。冷冻室蒸发器是由从上到下依次排列多个换热层片和连接所有换热层片的连接管组成的复合立体式结构[3],换热层片由多个并列S型制冷盘管构成,且在其盘管壁外侧固定套装翅片,大大增加了制冷盘管与空气间接触面积,如图1示。该蒸发器在不改变电冰箱结构情况下,大幅度增加冷冻室蒸发面积,增加冷冻室顶部和低部两个高温区制冷量,使其快速达到规定要求,缩短压缩机工作时间,大幅降低能耗。冷藏室采用导热粘接胶膜将压扁铜管紧紧粘在传热铝板上,并通过高粘合双面胶粘贴在冷藏室内胆上,增强传热效果。第三,合理安排蒸发器位置和制冷剂走向。据箱内自然对流情况,制冷剂流向采用逆流式换热,毛细管和回气管采用较长的并行锡焊或热塑工艺等,以提高换热效果。第四,通过理论计算和试验相结合方法,合理匹配蒸发器与冷凝器的传热面积,努力减小冰箱工作系数,避免过低蒸发压力和过高冷凝压力,达节能目的。

3冷凝器优化设计

在优化冷凝器设计中除合理增大冷凝面积外,还应充分考虑以下几点:

3.1设计横、竖盘管混排结构冷凝器:在冷凝器内为制冷剂气液两相状态,分析冷凝器中制冷剂流态变化和内、外部换热条件,横排管冷凝器的换热系数比竖排管冷凝器增加3倍以上,为加强流体扰动,破坏流动边界层,采用横、竖盘管相结合走向的冷凝器将会提高冷凝器换热效果,同时也可降低制冷剂流动噪声。

3.2丝管式冷凝器代替百叶窗式冷凝器:在其它条件不变情况下,丝管式冷凝器传热性能好,对应的制冷循环效率提高,能耗减小。

3.3改内藏式冷凝器为外挂式:外挂式冷凝器散热条件比内藏式冷凝器好得多,对降低冷凝温度和过冷温度十分有利,可有效节能降耗。

3.4防凝露管节能设计:从压缩机排气管至干燥过滤器出口整个高压区域皆为冷凝器负荷对应区域,包括制冷剂蒸汽的冷却、冷凝及再冷(过冷)三个过程,对应设备包括付冷凝器、主冷凝器及门边防露管。由于排气温度的不同,采用不同制冷剂时管路布置也不相同。项目研制中采用制冷剂R600a,由于采用R600a使压缩机排气温度降低,约55℃左右,故将压缩机排出的高压气体先进门边防露管,再进主、副冷凝器,这样即使条件变化,门边防露管末端对应温度也高于最高环境温度,既可保证加热门框、提高防露效果,同时,在管路布置时尽量使防露管远离箱体内腔,又可减小热量向箱内传递,实现节能之目的,系统图如图2示。

4软冷冻及变温技术设计

过高的环境温度或过低的箱内温度对电冰箱的能耗均有直接影响。环境温度过高,冷凝器散热受到影响,而冰箱内温度过低,一方面增加传热温差,另一方面需较低的蒸发温度从而降低制冷系统循环效率,甚至延长压缩机开机时间,造成能耗上升。过低的、不必要的冷冻室温度设计会加剧冰箱能耗上升。为满足消费者需要,又使冰箱降耗节能,软冷冻及变温设计就显得十分重要。

目前,传统冰箱的两个温区,R室5℃,F室为-18℃,而且F室相对较大。将F室划分两区域,其一温度仍保持-18℃,其二温度为-10℃。F室内冻结物很难在短时间内用刀进行切削处理,在食用前必须解冻,此举一耗费时间,二造成营养成分流失。将F室分离出一个-10℃温区,既可使鱼、肉等食品在-7～-10℃低温下冻结,又能达到短时间内用刀进行切削处理的目的,同时,据使用冰箱需要,也可将此温区温度设定为R室温度5℃或F室温度-18℃,甚至关闭。此即所谓软冷冻及变温技术。

图2为软冷冻及变温技术设计制冷系统示意图[4]。从图中可以看出制冷剂经压缩机压缩,在冷凝器中冷凝后流经干燥过滤器和毛细管,系统分为两个支路。支路一:制冷剂经变温室蒸发器、冷冻室蒸发器、冷藏室蒸发器、贮液器和回气换热器后回到压缩机形成循环回路。支路二:制冷剂经双稳态电磁阀

1、冷冻室蒸发器、冷藏室蒸发器、贮液器和回气换热器后回到压缩机形成循环回路。

在结构设计中,电冰箱由上而下分为冷冻室、变温室和冷藏室(变温室由冷冻室按1:1分割形成),各间室都有相对独立的蒸发器。变温室蒸发器设计时较大,满足变温室作为三星冷冻室的匹配。而该间室作为其他功能间室(如冷藏、软冷冻等)使用时,可以通过设在变温室的温度传感器将温度信号送至电冰箱的控制装置中,控制装置据温度设定值对双稳态电磁阀的通路进行切换实现。当电冰箱启动运行时,电磁阀1、2处于通电状态,系统按照支路二形成的循环回路运行,同时变温室的温度传感器检测变温室的温度。变温室温度若在变温室的设定温度范围内,系统按照支路二形成的循环回路继续运行。若检测到温度高于变温室设定值上限,电冰箱的控制装置使双稳态电磁阀1处于断电状态,而双稳态电磁阀2仍通电,系统按照支路一形成的循环回路运行,直到温度传感器感应到温度低于变温室的温度设定值下限时,双稳态电磁阀1执行通电操作,而双稳态电磁阀2断电,系统又按支路二循环回路运行。此时冷冻室和冷藏室温度继续下降,直到冷藏室温度达到标准后,压缩机停机,系统如此往复循环。这种设计,控制压缩机启停的是冷藏室温度,而变温室温度的设定及变化仅控制双稳态电磁阀的通断,以切换制冷剂流向,并不直接控制压缩机的运行,故可较好解决双路循环系统存在的频繁开、停机现象,既使压缩机及其附件寿命延长,又减少启动功率,耗电量也随之降低。

需要指出,变温室蒸发器按三星级冷冻室要求(-18℃)与冷冻、冷藏室蒸发器匹配,制冷剂充注量也按变温室为冷冻室制冷能力充注,这样一来,通过温度设定控制双稳态电磁阀以切换制冷剂流向,可将变温室按冷冻室或软冷冻(-7～-10℃)或冷藏室使用,也可关闭,与同样大小固定冷冻室容积的电冰箱相比,此变温技术既满足消费者对冰箱温区的多方需求,又节能降耗。表1为能耗实测数据,可以看出,单独调高变温室温度(将变温室作为软冷冻室或冷藏室)可以节能,单独关闭变温室更加节能。

5制冷系统优化匹配及管路走向节能设计

5.1制冷系统优化匹配

项目综合考虑箱体热负荷、系统制冷量、压缩机效率、电冰箱工作周期等相关参数,使之达最佳匹配状态。

5.1.1设计中的气候类型应与使用地区的气候匹配,否则耗电增加,甚至出现不停机现象,同时,根据产品的气候类型(项目研制中设计为亚热带型)确定冷冻室、冷藏室的热负荷匹配关系。在产品设计和样机试验中,反复调节系统回路各有关参数,使冷冻、冷藏室之间以及蒸发器与冷凝器之间,压缩机排气量与蒸发器蒸发能力之间以及毛细管节流与蒸发温度之间达到最佳的节能匹配关系。表2是调整过程必须控制的系统关键状态点和相应的调整措施[5]。

5.1.2在设计冰箱系统时,工作时间系数的选配非常重要。压缩机工作时间太短,启动频繁,则因启动功率大,会带来能耗的升高;如果工作时间太长,压缩机总是工作在较低蒸发温度状态,则压缩机工作效率太低,能耗也将上升。在选配压缩机时,应满足冰箱最大热负荷要求,在满足负荷要求下尽可能选用较小型号的压缩机。项目研制中选用高效压缩机,功率90W,经测定,冰箱工作时间系数适当,能耗较少,见表1。

5.1.3制冷系统的优化匹配也包括制冷系统中制冷剂量的匹配,制冷剂量偏多或偏少都会影响制冷系统制冷效果,造成耗电增加。因此,系统的性能在其结构决定后,还必须对它的制冷剂量进行匹配试验。项目研制中采取与普通电冰箱不同的充注量试验,同时使用高精度充注系统确保最佳充注量,使系统在高效下进行工作,达到节能降耗目的。

5.1.4改进节流系统,正确选择毛细管长度和管径以确定最佳毛细管流量是重要问题,与蒸发器的优化匹配、与冷凝器的优化匹配是紧密相关的。若毛细管长度较长或管径较小,节流时产生较大的压差,制冷剂流量小,蒸发温度低,压缩机排气量小,使制冷系统制冷能力减小。在设计中最初的理论计算往往只具指导意义,必须经多次试验调试才能确定。项目在调试过程中,将制冷系统各主要部件的主要状态参数点处分布感温电偶,在压缩机高、低压端安装压力表,通过各种工况的试验曲线及试验数据,借助压焓图,寻找优化制冷循环工况,确定最佳的流量和充注量。

5.2制冷系统管路走向节能设计

5.2.1防凝露管节能设计,文中3.4已介绍。

5.2.2回气换热器节能设计。采用环保型制冷剂如R600a、R134a等与R12一样,在系统中设置回气换热器,采用回热循环是提高制冷系数和单位容积制冷量的有效措施。

从以下三个方面对换热效率进行了强化:(1)毛细管与回气管中的制冷剂采用逆流换热;(2)毛细管和回气管采用并行锡焊(或热塑工艺)的方式;(3)尽可能增加毛细管与回气管的锡焊长度使之最终换热效率达到98%,这样可明显提高系统制冷量。

5.2.3两大换热设备(蒸发器和冷凝器)中制冷剂管道的合理布置。两大换热设备换热能力的提高对提高系统制冷量,降低能耗十分重要,而换热能力的提高与其中制冷剂管道的合理布置紧密相关。项目研制中,冷藏室蒸发器双排并行盘管紧贴于内胆之上,冷冻室蒸发器采用分层立体结构。冷凝器设计为横、竖盘管混排结构,并采用外挂式。通过这些措施,大大增强了蒸发器与冷凝器的换热能力,经实测,电冰箱最大负荷时日耗电仅0.39度,而在节能状态下耗电在0.35度以下。

5.2.4在制冷系统管路走向节能设计中注意降低冰箱噪声,保证冰箱在节能的同时将噪声控制在合理范围内。

6结语

通过改进换热器结构,采用多层排列的复合立体式蒸发器设计,改单一的竖排管排列为横、竖混合排列的丝管式外挂冷凝器,借助于电冰箱压缩机、冷凝器、蒸发器及毛细管的优化匹配,并且借助于制冷剂管路走向节能设计等措施,通过变温控制技术的优化设计,研制的BCD-186CHS直冷电冰箱最大负荷时日耗电0.39度,而在节能状态下耗电在0.35度以下,最低达0.31度。与同样大小固定冷冻室容积的直冷电冰箱相比,项目研制的电冰箱,既满足消费者对温区的多方需求,又显著节能降耗。

第三篇：陶普斯冷库专用载冷剂在氨库改造制冷系统中的应用

陶普斯冷库专用载冷剂在氨库改造制冷系统中的应用

摘要： 载冷剂是以间接冷却方式工作的制冷装置中，将被冷却物体的热量传给正在蒸发的制冷剂的物质。在直接制冷剂不易应用的位置或者不可使用直接制冷剂的特殊环境中，往往用载冷剂代替直接制冷剂用来冷却被冷却物体。载冷剂一般具有性质稳定、安全可靠、无毒害作用的特点。本文介绍了冷库专用载冷剂间接制冷系统的实际应用情况。

冷库主要建设在人口密集的市场区域。“氨”作为一种廉价的制冷剂被普遍应用在冷库及食品速冻等行业，但是氨具有毒性和刺激性气味，遇明火会发生爆炸，一旦泄露会造成严重的人身伤亡事故，发生在2013年的吉林省长春市宝源丰禽业有限公司“6•3”特别重大火灾爆炸事故，和上海翁牌冷藏实业有限公司特大液氨泄露事故，使人们对涉氨制冷企业安全问题提出担忧。而目前我国食品行业的冷库普遍采用另一种直接制冷介质“氟利昂”，不易获得，价格昂贵，发生泄漏会对地球臭氧层造成破坏，根据我国政府已签署了《蒙特利尔议定书》和《京都议定书》，截至到2030年氟利昂全部淘汰。而间接制冷技术和冷库专用载冷剂在冷库制冷领域的应用，有效解决了这个矛盾。在我国部分冷库安全改造与升级工程中，为解决在人员密集活动的市场区域和氨制冷冷库之间的矛盾时，很好的用冷库专用载冷剂间接制冷系统解决了这个问题。本文就冷库专用载冷剂间接制冷系统的实际应用进行简单阐述。

一、冷库专用载冷剂的介绍 1.冷库专用载冷剂1#：

此产品由陶普斯化学研制，采用混合多元有机类物质、高效缓蚀剂，专用调节剂经特殊工艺制成，其主要特点如下：

1)无腐蚀，产品经权威部门鉴定，对碳钢、紫铜、铝等金属性极小，几乎不腐蚀；

2)低温流动性好，冰点≤-40℃，在-30℃时运动粘度仅为乙二醇溶液的1/2，大大降低流动过程中冷量损失，可满足-20℃以上库温工况使用要求，而乙二醇在-30℃时，粘度太大，不适合-18～20℃库温工况使用。

3)安全型好，与液氨相比，产品不易燃，不易爆，解决了氨库安全型问题；

4)比热大，导热能力强，与乙二醇和氟相比，可很好的节约能耗。2.冷库专用载冷剂2#：

此产品同样也是由陶普斯化学研制，采用多种有机复合盐及其它调节剂，经特殊工艺制成，冰点-60℃以下，可满足出水温度在-30～-50℃温度的食品速冻、冻结工况使用，其主要特点如下： 1)无腐蚀，产品经权威部门鉴定，对碳钢、紫铜、铝等金属性极小，几乎不腐蚀；

2)低温流动性好，在-40℃时，运动粘度仅为14mm/s；

3)安全型好，此产品主要由有机复合盐制成，无闪点，不燃烧，彻底解决了燃爆问题； 4)无毒害，经权威部门鉴定，此产品属实际无毒类，对食品及工作人员更加安全；

5)比热较大，提高载冷能力，节约流量，节约泵的功率； 6)导热系数大，导热能力强，节约换热面积，提高生产效率。

二、冷库专用载冷剂实际应用实例

建于1958年的大连棒棰岛食品有限公司台山冷冻厂，储存能力为1.5万吨。周边学校、居民区、油库等“近在咫尺”，附近有居民上万人，居民住宅与其安全距离不满足规范要求，最近的安全距离不足5米。同时，台山冷冻厂内有经营业户约500家，人员分布密集。一旦发生氨泄露，后果不堪设想。在该项目改造过程中，将该厂建使用氨制冷的冷库，全部改建成使用冷库专用载冷剂的制冷系统 因此，台山冷冻厂从大连市重大危险源单位“销号”。该冷库专用载冷剂系统在制冷机房内设计一台板式换热器，一套循环泵组，一套补水定压装置。通过板式换热器与直接制冷系统中的氟进行换热，通过循环泵组的不断加压输送，使冷库专用载冷剂在系统中不断循环。系统的具体工作流程是：系统内的冷库专用载冷剂在板式换热器内与低温氟进行换热，降低冷库专用载冷剂的温度，然后经过冷库专用载冷剂系统的泵组，将低温的载冷剂送入冷库内进行换热，吸收库内被冷却货物的热量，载冷剂吸收热量后的温度升高，通过管路返回到制冷机房内的板式换热器重新进行换热，由低温氟再进行冷却。通过系统内载冷剂溶液不断的循环，将热量带回制冷机房内，由直接制冷系统内的氟吸收并释放，降低冷库内被冷却货物的温度，达到制冷的目的。

该系统根据旧冷库的实际情况，在设计的时候充分考虑历史特定条件和冷库现有的经营状况。做出了不改变现有冷库的围护结构和排管等设施，只更换制冷机，系统主管道和管道内流动的介质的方案。根据该方案的要求，重新布置了由冷库至制冷机房的主管道，将新布置的主管道和冷库内蒸发器对接，组成载冷剂系统的闭路循环。更换系统内的输送介质，由氨更换成冷库专用载冷剂。根据冷库需要的温度选择冷库专用载冷剂的型号，该厂改造的冷库库温要求在-18～35℃左右，选定由沧州中盛载冷科技有限公司研制的冷库专用载冷剂1#和2#。

改造完成后系统运转状况良好，通过数据观察，冷库专用载冷剂制冷系统完全满足冷库内货物及速冻车间对温度的需求。

三、冷库专用载冷剂制冷系统的优点

根据冷库专用载冷剂的实际运行情况，总结使用载冷剂的优势有以下几点：

1、使直接制冷剂系统聚集在制冷机房的范围内，便于整个系统的制造、安装、运行管理，提高制冷效率。

2、减少直接制冷系统内制冷剂的充注量，减少直接制冷系统的管道布置面积，降低泄漏的系数。

3、使用载冷剂系统可以方便冷量的输送，便于对冷量的分配和控制。

4、所用的载冷剂热容量较大，因此被冷却对象的温度易于稳定。

5、载冷剂系统对管道要求的安全系数和级别较低，不属于压力管道的范畴，投资成本和运行成本降低。

6、避免直接制冷系统布置在人员密集场所，避免了由于直接制冷剂泄漏所发生的人身伤亡事故的发生。

7、在运行过程中，冷库内蒸发器的结霜情况，较同氨制冷系统比较，有大幅度的减少。蒸发器结霜的减少，提高了蒸发器的换热系数，提高了制冷系统的运行效率，降低了运行成本。同时减少了蒸发器冲霜扫霜的工作量，有利于延长蒸发器的使用寿命。

8、使用冷库专用载冷剂制冷系统技术对氨库进行改造，简单易行，改造时间短，可满足制冷企业不停产改造。

冷库专用载冷剂制冷系统作为一种代替直接制冷剂的制冷装置，具有很好的发展前途，合理的运用和科学的规划设计，能够使一个系统充分的发挥效能。在国内较多的旧的氨制冷冷库和市场结合的单位中，由于各种原因不易搬迁，可以考虑对冷库系统进行载冷剂系统的升级改造，降低安全隐患的发生概率，提高运用效果，使旧冷库焕发新的生命。

第四篇：三菱PLC在商用制冷系统中的应用

三菱PLC、HMI在商用制冷系统中的应用

一、概述

在商用制冷系统中压缩机的控制大都采用机械式控制，众所周知，机械式控制存在着许多不足，如：体积庞大，接线麻烦，不易维护，同时控制精度差，致使制冷系统中制冷剂的压力波动太大，造成制冷效果差，冷藏食品解冻受损，给用户造成巨大的经济损失。

近年来市场上也出现了一些采用单片机，工控机控制的控制器。但是，采用单片机开发的控制器由于抗干扰能力差，人机界面不够友好，操作繁琐，给用户带来了很 多麻烦，所以，也没有得到普及。而采用工控机控制的控制器由于大多是国外引进的产品，全英文界面，不仅操作繁琐，而且价格昂贵，大多数用户不能接受。因而 也得不到推广，本文介绍的控制器正好填补了这一空白。它不仅体积小，接线简单，人机界面友好，维护方便；同时控制精度高，运行可靠，使制冷系统中制冷剂的 压力波动很小，制冷效果好，冷藏品得到了很好的保护；最近用于冷链中广泛使用的并联机组，对冷量变化的精确调节和压缩机运行寿命的均匀调节，非常适合并联 机组的实际使用情况；并且，价格适中，因而受到了广大用户的普遍欢迎。五年来全国累计四十多套投入运行，运行情况良好。

二、系统的控制原理

本控制器主机采用三菱公司的PLC,型号为：FX2N—48MR,数据采集部分采用三菱公司的数据采集模块，型号为：FX2N—4A/D,现场监视的人机 界面采用三菱公司的图形操作终端，型号为：F940GOT。同时，由主机，调制解调器，公用电话网，计算机，SCADA软件组成远程监控系统。

系统的工作原理：首先，通过FX2N—4A/D采集系统压力，电压，温度以及设备的保护等信号，并对模拟信号进行数字滤波，抗干扰滤波，然后进行模拟量的 量化和标度变换，与设定参数进行比较判断，根据比较结果和保护信号控制压缩机的启动与停止。当需要开机时，首先，根据所有压缩机的开机时间，判断哪一台压 缩机开机时间最短，然后，判断其保护信号是否正常？如果正常，则开机，否则判断下一台压缩机，……直到最后一台。反之，当需要停机时，首先根据所有压缩机 的开机时间判断哪一台压缩机开机时间最长，然后，输出停机控制信号。

正常工作情况下，任何一台压缩机的保护信号出现故障，主机一旦检测到故障信号，立即输出停机信号，停止相对应的压缩机，并发出报警信号，告诉值班人员系统出现故障，需要人工监视。同时，主机一旦检测到故障的恢复信号，也会立即输出开机信号，启动相对应的压缩机。

F940GOT是人机接口图形操作终端，通过它可以输入系统运行参数，可以手动操作，例如：手动启动或停止压缩机等等。它可以显示系统运行的各种参数及系 统运行的各种状态。另外，压缩机的各种保护信号可以通过主机的开关量输入端输入PLC作为压缩机的开机条件。安装了SCADA软件的计算机通过调制解调 器，公用电话网与PLC 连接，可以实时读取系统运行参数及设备运行状态从而进行实时的远程监控。采用本系统可以预防系统即将出现的故障，并及时采取补救措施，从而为客户挽回不必 要的经济损失。

三、系统的硬件框图

图1系统硬件组成输入部分：输入部分包括模拟信号输入和开关信号输入两部分组成。

模拟信号包括：安装在吸气集管上的吸气压力传感器（0~200PSIG），和安装在排气集管上的排气压力传感器(0~500PSIG)和温度传感器。还有监视系统供电电压的电压传感器。

开关信号包括：安装在压缩机上的电子热保护（温度探头安装在电机绕组内），安装在压缩机吸气侧的低压开关，安装在压缩机排气侧的高压开关，油位控制器，油 压差控制器.电子热保护根据安装在电机绕组内的温度探头感知的绕组温度的高低，发出一个开关信号，当温度高于设定值时断开控制回路，反之则接通控制回路，主要防止因绕 组温度过高而导致的压缩机故障。安装在压缩机吸气侧的低压开关主要用于：当系统进入机械后备状态时，根据吸气压力的高低来控制压缩机的开/停。安装在压缩 机排气侧的高压开关则用于：当排气压力超过上限设定值时断开控制回路，停止压缩机的运行，防止由于排气压力过高而造成的压缩机故障。油位控制器：当压缩机 的瑞滑油供应不上时（系统油位低于某一设定值时）断开控制回路，停止压缩机的运行，可以有效防止压缩机因缺油干磨导致的损坏。油压差控制器.用于监测半封 闭压缩机高低压腔油压差，当油压差太小时将出现润滑油供应不上，影响压缩机的润滑，将导致压缩机干磨。还有监视系统供电电源的相序保护器。

输出部分：通过中间继电器控制压缩机和报警。

另外：一方面，主机通过RS 422接口与触模屏（图形操作终端F940GOT）连接，触模屏作为一种人机接口，可以通过它进行系统参数的设定，系统运行工况的监视等等。另一方面，主 机通过RS 232接口与调制解调器连接，通过公用电话网，把系统参数，系统运行工况传送到远方的计算机以便于进行远程的监控和远程维护。

四、控制软件的编制思路

在控制软件编制之前，首先要搞清楚影响压缩机运行的各种因素，以及各种因素本身的特性和它们之间的相互关系，结合本控制器，影响压缩机运行的各种因素如下：

系统的吸气压力

系统的供电电压

三相电源的相序保护

压缩机的电子热保护

压缩机的低压开关

压缩机的高压开关

压缩机的油位控制器

压缩机的油压差控制器

正常情况下，在设备安装完毕后首先应校正三相电源的相序，保证三相电源的相序是正确的；系统的供电电压应处于正常范围内（线电压为交流380V± 15%）。当压缩机的电子热保护探测到的绕组温度正常，压缩机的排气压力低于设定值，压缩机的油位正常，压缩机的油压差控制在必要的范围内，此时当系统的 吸气压力高于设定值时，压缩机即可以开机运行。

在设备运行过程中，三相电源的相序是不变的，当系统的供电电压超出正常范围（线电压为交流380V±15%）时，控制器将发出电压故障报警信号，同时，将停止所有正在运行的压缩机，提醒值班人员检查系统电源供电情况，直到解除故障。

在设备运行过程中，无论压缩机的电子热保护，压缩机的高压开关，压缩机的油位控制器，压缩机的油压差控制器那一个出现故障，都可以随时停止相应的压缩机；当故障解除后，相应的压缩机即可根据控制器的需要随时投入运行。

压缩机的低压开关主要用于机械后备。当主控制器故障时将让出控制权，由压缩机的低压开关控制系统继续运行，以保持制冷系统正常工作，避免因主控制器故障而导致整个制冷系统停止工作。

五、人机界面的设计

人机界面采用三菱公司的图形操作终端：F940GOT—LWD。在进行人机界面的画面设计之前应该了解系统要监视和操作的内容，这里我们要监视系统的吸气 压力，压缩机的运行状况（即目前压缩机是运行状态还是停机状态，自动运行状态还是强制运行状态），系统电源电压，各台压缩机运行时间等等。另外，还要设计 运行参数设置的画面和手动操作的画面，以及系统故障后的报警画面和报警解除画面，报警记录和运行记录的清除画面。

在主菜单画面中，显示了系统操作的一级菜单，它包括厂商信息，运行显示，运行记录，报警记录，参数设置，系统维护等画面。

在厂商信息画面中，记录了本软件的研发背景和公司的简单介绍。

在运行显示画面中，可以监视系统的吸气压力，压缩机的运行工况，系统电源电压及系统时间，日期，还可以显示系统目前是自动运行状态还是强制运行状态。在运行记录画面中，记录了低温系统和中温系统中各台压缩机详细的运行时间和本记录开始时间。本记录开始时间以 年，月，日，时，分，的形式显示，压缩机的运行时间以 时，分，的形式显示。

在报警记录画面中，记录了报警的历史记录和当前正在进行的报警，以及各种报警的频率和报警提示信号，在此画面中可以解除正在进行的报警的音响信号。在参数设置画面中，可以对系统运行的基本参数进行设置，它包括调试阶段部报警的时间，压力和电压报警的延时时间，故障判断时间，压缩机的开机间隔时间；压缩机的台数，系统压力设定点，系统压力波动范围和压力上下限报警设定值等等。

在系统维护画面中，可以对系统运行进行人工干预（强制操作），可以强制开启某一台压缩机，或者强制停止某一台压缩机；在系统维护画面中，还可以对系统运行 记录和报警记录进行清除操作。在此画面中为了防止误操作，特意设置了防误程序。另外，还设计了三级密码，用以限制用户的越级操作。

由于本软件采用中文界面，语言简洁，操作简单方便，因此受到了广大用户的好评。

六、SCADA监控软件的设计

监控软件的设计有二种方案：一种是通过RS485与主机连接实现设备的当地监控，另一种是通过调制解调器（MODEM），公用电话网，调制解调器（MODEM）与主机连接实现设备的远程监控。当地监控主要用于用户的日常监控，远程监控主要用于设备隐患的预防和设备故障的快速定位及修复。监控画面的 设计与人机界面的设计类似。用全中文共控组态软件MCGS做开发平台。

七、结束语

本文旨在探讨和研究用PLC, 触模屏，计算机构成的网络之间的数据通讯和商用制冷系统的监视与控制方案，为同类系统的设计和实现提供了一种方便，快捷的工程组态方案。

参考文献

[1> 《三菱微型可编程控制器编程手册》，《操作手册》。

[2> 《Copeland制冷手册》

[3> 《可编程控制器应用软件设计方法与技巧》，陈春雨等著，电子工业出版社。

[4> 《MCGS组态软件参考手册》，《MCGS组态软件用户指南》。

[5> 《监控组态软件及其应用》，马国华著，清华大学出版社。

第五篇：冷库设计结课论文

冷库设计结课论文

学院：能源与动力工程学院

班级：热能11-02

姓名：宋杰

学号：541102020238

老师：胡张保老师

浅谈冷库的组成、分类与发展

宋杰 热能与动力工程 11-02 学号：541102020238 摘要：本文简要介绍冷库的种类，组成与布置及我国冷库的现状和发展趋势

关键字：冷库种类 组成 现状和发展

引言：近年来,随着人们对生活水平质量要求的提高, ,人民对果蔬的需求开始从数量型向质量安全型转变。由于普通冷库的贮存期较短,贮存产品的品质不高且易发生病、烂现象,无法贮存高档蔬菜,所以使许多高档优质产品无法在更大程度上增加附加值。低温冷冻可以有效解决高档果蔬贮存和反季节销售问题,显著提高经营效益,而且还能提高产品的市场档次、知名度和市场竞争力。所以果蔬低温冷库贮藏的优质果蔬市场前景广阔，而冷库在果蔬的贮存过程中起到至关重要的作用。

一．冷库的分类

1．1按结构形式分为

① 土建冷库:冷库主体结构为钢筋混凝土框架结构或混合结构，其围护结构的墙体都采用砖砌而成，常常用于大容量或大吨位的冷库。老式冷库中其隔热材料以稻壳、软木等土木结构为主。土建冷库的热惰性比较大，库温比较稳定。土建冷库具有坚固、隔热性好、造价低、建设周期长等特点。

② 装配式冷库:装配式冷库库体采用钢框架和轻质预制的硬质聚氨酷或聚苯乙烯夹芯板材拼装而成。

③ 夹套式冷库:在常规冷库的围护结构内增加一个内夹套结构，夹套内装设冷却设备，冷风在夹套内循环制冷，即构成夹套式冷库。夹套式冷库的库温均匀，食品干耗小，外界环境对库内干扰小，夹套内空气流动阻力小，气流组织均匀，造价比常规冷库高

④ 覆土冷库:洞体多采用拱形结构，一般为砖石砌墙，并覆盖一定厚度的土层作为隔热层，具有施工简单、就地取材、造价低、坚固耐用等特点。

⑤ 气调冷库:气调冷库主要用于要求对新鲜果蔬、农作物种子和花卉作较长期贮存，与上述冷库不同的是气调冷库除了要控制库内的温度、湿度外，同时要考虑气调冷库内的植物的呼吸作用，还要对库内的2，2，2，和乙烯含量进行调控，抑制果蔬等植物的呼吸及新陈代谢，使之处于冬眠状态，以达到长期贮存的目的。1.2按使用库温要求分类

① 冷却库：又称高温库，库温一般控制在不低于食品汁液的冻结温度，用于蔬菜之类食品的储藏。冷却库或冷却间的保持温度通常在0℃左右，并以冷风机进行吹风冷却。

② 冻结库：又称低温冷库，库温一般在-20~-30℃，通过冷风机或专用冷冻装置来实现对肉类食品的冻结。③ 冷藏库：即冷却或冻结后食品的储藏库。它把不同温度的冷却食品和冻结食品在不同温度的冷藏间和冻结间内作短期或长期的储存。通常冷却视频的冷藏间保持温度为4~2℃，主要用于储存果蔬或乳蛋等食品：冻结食品的冷藏间的保持库温为-18~-25℃，用于储存肉鱼、等。1.3按使用性质分类

① 生产性冷库:主要建在食品产地附近（鲜活运输的距离不大于1000Km），货源较集中的地区。由于水产、禽蛋、果蔬等原料有明显的季节性，冷库为了在原料旺季突击进货，就需要配置较大的加工和冷加工能力。加工后的食品一般仅作短期储藏即分批外运，因此，储存能力较小。食品的流通特点有零进整出的特点。

② 分配性冷库:一般建在大中城市、水陆交通枢纽和人口较多的工矿区。其特点是冻结量小、冷藏量大，而且要考虑多种食品的储存。由于冷藏量大，进出货比较集中，零进整出，因此要求库内运输通畅，吞吐迅速。具有冷藏能力大、吞吐量大、长期贮 藏等优点。

③ 零售、生活服务性冷藏库:作为商业网点和本部门暂存食品之用。多建于副食店、菜场及部门食堂等处。具有容量小、存期短、品种多、库温高、利用率低等特点。

④ 中转性冷库：中转性冷库有两种。一种建在水路交通枢纽，批量接收来自生产性冷库的食品，具有少量的再冻能力。另一种建在渔业基地，能进行大批量的冷加工，并能在冷藏船、车的配合下，起中间转的作用。1.4按规模大小分类

公称容积大于200003称为大型冷库；

公称容积200003~50003称为中型冷库； 公称容积小于50003称为小型冷库 1.5按冷加工功能分类

按照冷库的功能可以分为预冷冷藏库、冻结冷藏库、速冻库和贮冰库等。1.6按贮藏的商品分类

按贮藏的商品分为畜肉类冷库、水产品冷库、禽蛋冷库、果蔬冷库、冷饮品冷库、茶叶冷库和花卉冷库等。二.冷库的组成

冷库主要由库体、制冷系统、冷却系统、控制系统和辅助系统几个部分组成① 库体:主要保证贮藏物与外界隔热、隔潮，并分隔各个工作区域，对于大型冷库有冷加工间、预冷间、冻结间、冷藏间、制冰间、穿堂，等等。大型冷库采用土建冷库库体，对于小型冷库和温度低于-30℃的冷库通常采用钢框架和轻质预制的聚氨酷或聚苯乙烯夹芯板材拼装而成的装配式冷库库体，而对于家用小型冷藏箱或冰箱刚采用压铸成型的用聚氨酯填充隔热的箱体。

②制冷系统:主要用于提供冷库冷量，保证库内温度和湿度。根据冷库温度的不同，制冷系统也不同，通常冷库温度高于-30℃，则使用单级压缩制冷系统;冷库温度低于-30℃，高于-60℃，使用两级压缩制冷系统或复叠制冷系统;冷库温度低于-80℃一般要用复叠制冷系统。

③冷却系统:主要用于冷却制冷系统的散热。有空气冷却系统，制冷系统直接采用空气冷却，它具有系统简单，操作方便，适用于缺水的地区和小型冷库。水冷却系统主要由冷却塔、水泵、冷却水管道组成，它具有冷却效果好，但是系统复杂，操作麻烦，要求对冷却水系统要经常 定期进行清洗，以保证冷却水系统的传热效果，冷却水系统大部分用于大型冷库。蒸发冷却系统，是将制冷系统的冷凝器直接与冷却塔结合，冷却水直接喷淋到冷凝器上进行蒸发冷却，它具有冷却效果好，但是系统复杂，要求冷凝器直接安装在室外，所以系统的运行、维护保养工作要求高。

④控制系统:主要对冷库温度、湿度的控制和制冷系统、冷却系统等的控制，保证冷库安全、正常的运行。随着技术的发展，目前计算机和网络技术已逐步应用到冷库的控制中。

⑤辅助系统:主要包括冷库操作间、机房等，对于大型冷库还要有动力车间、配电房、锅炉房、化验室、水泵房、仓库、水处理等场所。三．我国冷库的现状和发展趋势

本文从冷库的设计建造、制冷工艺、管理维护这三个方面,回顾 了近二年来中国冷库的现状,指出中国的冷库正朝着灵活、白动化、节能、环保的方向进一步发展。

3.1从冷库的设计和建设方面 3.1.1 功能多样化

为确保冷库适应今后市场结构的不断变化,提高冷库的利用率,对冷库进行多功能化设计成为必然的趋势我国对此日益重视,如土建围护结构按低温冷藏库设计,制冷工艺按高、低温制冷设备设计安装;发展变频技术;开发研究冻藏双效制冷装置等。

3.1.2 层高增加

传统的冷库设计每层高度一般在 5m 左右,近年来有不断增高的趋势。3.1.3 维护结构更加简便、有效

隔热防潮设计。隔热层材料由软木、稻壳、聚苯乙烯发展为聚氨醋。我国大都采用聚氨醋现场发泡技术。防潮层的材料,常用沥青或油毡,工期长、造价高,且施工复杂。而利用聚氨脂现场分层发泡进行密封,简单有效,已成为发展趋势。另外,目前国外大量采用的装配式大板冷库建筑,围护结构外侧采用铝合金波纹板,防潮性能良好,值得借鉴。3.2 制冷工艺

3.2.1 新型冷库发展迅速 ①湿空气保鲜冷库。与传统保鲜法(冷却盘管和冷风机组)相比,其最大的优点是流经产品的是湿空气,农产品水分损失少,上市后使顾客觉得“象刚采摘下来的”;而 且冰蓄冷器 的采用加快了初冷速度,使得库房温度稳定,湿空气冷却器不需要化霜;也不需要盘管,减少了基建投资和泄漏。

②气调库。气调库通过制冷设备保持低温,以气调设备人_工控制冷间内的气体成分,使库内保持一定的低温、低氧、适宜的C OZ浓度和一定的湿度,减少水分蒸发,抑制产 品的呼吸强度,使得保鲜效果更好,保鲜期更长。

③装配式冷库。装配式冷库是一种工厂生产、现场拼装的冷库,安装方便,建造工期短,适应性强。我国 自己设计建造的装配式冷库,库容从lo t到500t,越来越受到用户的青睐。特别在中小型的冷库建筑中,组装库逐渐取代 了土建冷库。④微型节能冷库群。这是一种适于我 国国情的现代化经济型冷藏体系,正越来越多的应用 于果蔬产地的贮藏保鲜。

3.2.2 制冷技术不断更新 3.3 管理维护

3.3.1 计算机和自动控制的应用日益广泛 在自动控制方面,冷库最重要的是采用电子计算机对制冷装置进行 自 动控制。

3.3.2 安全问题备受重视

随着冷库技术的进一步发展,安全问题正 日益引起人们的重视。制冷剂泄漏近年来我国对制冷剂的检漏工作日益重视,要求配备必须的设备(如采用酚酞试纸、电子检漏仪等),并设立实时报警装置。压力门安全。无论使用氨或氟利 昂制冷剂,制冷设备、管道阀门、仪表等都是在一定压力下工作或静置,一旦压力超限,就会发生事故。在我国,一般氨压缩机都设有高低压保护、油压差保护、水套断水和过 电流保护,制冷系统 中设有水泵断水报警、氨泵气蚀保护和低压循环贮液器与 中间冷却器的液位超高保护,其中任何一项 出现故障,就能自动报警。库门安全。现在,我国冷库 门的全密封设计越来越普遍,但在截断冷桥的同时也截断了压力平衡的通道,从而造成库门断裂汇 ,因此必须另设压力平衡装置。另外,透明门(帘)或空气幕被推广应用,可 以避免因看不清库外或库 内的情况而相撞。在冷库门上设置有安全脱钩门锁,万一有人被锁在库内,可以从库 内将门打开。

3.4趋势和展望

我国冷库正朝着灵活高效的方 向进一步发展,新材料的应用将使冷库更加简便,自动化和节能技术势必成为焦点,而安全和环保问题也将日益 凸现。新型冷库的需求将迅速增大, 以满足人 们 生活质量的提高。

参考文献：

1.张保生 中国冷库的现状与发展趋势 安徽理工大学

2.谈向东.国内大型立体化自动冷库建设动向[J].冷藏技术，2009,6 3.龚海辉，谢晶，张青.冷库结构与保温材料现状

上海海洋大学

2013 4.陈兴华,刘光远.冰蓄冷和湿空气保鲜果蔬冷库新技术.制冷技术,2000 5.陈 峰 陈立德 王金美 冷藏库的管理 西南大学食品科学学院，2009.6.刘北林.食品保鲜与冷藏链 [M ].北京: 化学工业出版社,2004.7.百度文库：冷库的组成与分类