制冷裝置及其自動化

1、<p><b>　　大連海事大學(xué)</b></p><p><b>　　畢 業(yè) 論 文</b></p><p><b>　　二0一二年四月</b></p><p>　　淺析“育鯤”輪伙食冷庫制冷裝置</p><p><b>　　及其自動控制</b>

2、</p><p>　　專業(yè)班級: 輪機工程2008-11 </p><p><b>　　姓 名：張峰</b></p><p>　　指導(dǎo)教師： </p><p><b>　　輪機工程學(xué)院</b></p><p><b>　　

3、內(nèi)容摘要</b></p><p>　　摘要：本文主要介紹了“育鯤”輪伙食冷庫制冷裝置的組成、工作原理及其自動控制。首先介紹了伙食冷庫制冷的工作原理并在壓焓圖上進行了詳細的分析；隨后介紹了制冷裝置的基本組成部件及其功用；然后介紹了制冷裝置的自動控制元件及其在自動控制中的作用，詳細分析了制冷裝置的電路圖了解了其電路工作原理，之后介紹了制冷裝置的西門子S7-300的自動控制；最后對于肉庫融霜不徹底的現(xiàn)象提出

4、了自己改進方法，使肉庫融霜更加徹底。</p><p>　　關(guān)鍵詞：制冷裝置 自動控制 融霜 PLC</p><p>　　ABSTRACT：This paper mainly introduces the components、the working principles and the autocontrol of the “Yu Kun” food cold storage r

5、efrigeration system in detail. At first , it introduces the working principles of the refrigeration ,then there is a detaied analysis about the working principles in pressure-enthalpy diagram.Next ,it introduces the fun

6、damental components and its application.Then it introduces the autocontrol components and its application in autocontrol,meanwhile there is a detaile</p><p>　　Keywords: refrigeration autocontrol defr

7、ost PLC</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　前言1</b></p><p>　　制冷在船舶伙食冷藏的應(yīng)用1</p><p><b>　　食品冷藏的條件1</b></p><p>　　蒸氣壓縮式制

8、冷裝置的工作原理1</p><p>　　2.1壓縮制冷的基本循環(huán)2</p><p>　　2.2在壓焓圖對制冷循環(huán)的分析2</p><p><b>　　制冷裝置的組成4</b></p><p><b>　　冷庫的自動控制8</b></p><p>　　4.1自動控制元

9、件8</p><p>　　4.2 冷庫的電路圖分析9</p><p>　　4.3 冷庫的PLC自動控制10</p><p>　　4.3.1 PLC控制系統(tǒng)的組成10</p><p>　　4.3.2 PLC自動控制流程12</p><p>　　肉庫融霜的改進方案13</p><p>&

10、lt;b>　　結(jié)論17</b></p><p><b>　　參考文獻17</b></p><p><b>　　1.前言</b></p><p>　　1.1制冷在船舶伙食冷藏的應(yīng)用</p><p>　　所謂制冷，就是利用人工或機械制做功等方式,使某一空間或物體的溫度降低到低于周圍

11、環(huán)境溫度,并保持在規(guī)定低溫狀態(tài),它隨著人們對低溫條件的要求和社會生產(chǎn)力的提高而不斷發(fā)展,并已被應(yīng)用于國民經(jīng)濟的各個領(lǐng)域。</p><p>　　各類運輸船舶尤其是遠洋船舶,為了滿足長距離運輸過程中船員的生活需要,必須隨船儲存滿足全船人員必要的蔬菜、水果、鮮蛋等的低溫保鮮，以及肉、魚、禽、類等食品的凍結(jié)、冷藏，以防食品變質(zhì)。</p><p>　　食品主要是由蛋白質(zhì)、脂肪和碳水化合物等有機物及水

12、分組成的，在常溫下恰好為霉菌、細菌、酵母菌等微生物的活動與繁殖提供了條件，結(jié)果造成其中有機物分解而使食品變質(zhì)甚至腐爛。而蔬菜、水果等在采摘后仍在繼續(xù)進行生命活動，不斷吸收氧氣、呼出二氧化碳，同時散發(fā)出熱量和水分，過一段時間便會過熟而變質(zhì)?？梢娨故称纺荛L期儲存，就必須設(shè)法殺滅其中的微生物，或抑制他們的生命活動。而為了使果蔬類食品保存期延長，就需設(shè)法延緩其成熟。食物保存的方法很多，如腌制、干制、射線處理、真空包裝等。但唯有冷藏方法既能抑制

13、微生物在食品中繁殖，又能延緩蔬菜、水果成熟，卻對食物品質(zhì)和營養(yǎng)價值影響甚小，故最為常用。較大的船舶為了儲存食品，大多設(shè)有伙食冷庫和相應(yīng)的制冷裝置。</p><p>　　1.2食品冷藏的條件</p><p><b>　　(1)溫度</b></p><p>　　低溫是食品冷藏最重要的條件。低溫可以抑制微生物的活動,同時也抑制水果、蔬菜的呼吸，延緩其

14、成熟。只有食品中的水分完全凍結(jié)，微生物的生命活動才會停止。食品中的水分溶有鹽類等物質(zhì)，要完全凍結(jié)約需-60℃；但到-20℃時食品中的大部分微生物已基本停止繁殖。儲藏冷凍的肉、魚類的船舶食品冷庫習(xí)慣稱為低溫庫。長航線航行船舶低溫庫儲藏溫度以-18--22℃為宜，肉類能較長時間保存。庫溫保持在0℃以上的其他冷庫習(xí)慣稱為高溫庫，其中菜庫多保持在0--5℃，糧庫和干貨庫可選擇為12--15℃。</p><p><b

15、>　　（2）濕度</b></p><p>　　相對濕度過低會使未包裝的食品因水分散失而干縮；而濕度過高又使霉菌容易繁殖，但對冷凍食物影響不大。因此，高溫庫適宜的相對濕度為85%-90%,低溫庫保持在90%-95%。冷庫一般在降溫過程中能保持適宜的濕度，不需要專門調(diào)節(jié)。</p><p>　　食品在冷藏期間會發(fā)生干縮，這是因為食品在降溫過程溫度比庫溫高，其表面的水分容易蒸發(fā)而

16、不斷散失所致食品干縮速度不僅取決于庫內(nèi)空氣的含濕量，而且與庫內(nèi)空氣流速及食品的性質(zhì)、外形和包裝方式有關(guān)，侵入庫內(nèi)的熱量越多，制冷裝置工作的時間越長，則食品的水分轉(zhuǎn)移到制冷蒸發(fā)器表面的霜、露越多。</p><p>　　此外，食品冷庫對二氧化碳濃度和氧氣濃度也有適當?shù)囊?，菜、果庫的二氧化碳濃度控制?%--8%、氧氣濃度控制在2%--5%為宜。</p><p>　　2. 蒸氣壓縮式制冷裝置的

17、工作原理</p><p>　　機械制冷的方法主要有蒸發(fā)制冷、氣體膨脹制冷和半導(dǎo)體制冷，其中蒸發(fā)制冷最為普遍。蒸發(fā)制冷是利用液體 氣化潛熱的原理來制冷，蒸發(fā)制冷中最常用的是壓縮式制冷。</p><p>　　2.1壓縮制冷的基本循環(huán)</p><p>　　目前船舶制冷裝置普遍采用壓縮式制冷，其工作原理如圖1所示。壓縮制冷的四大主要部件:壓縮機、冷凝器、膨脹閥和蒸發(fā)器，“育

18、鯤”輪采用的R404a制冷劑，從冷凝器出來具有一定的過冷度，經(jīng)過熱力膨脹閥成為低溫低壓的濕蒸汽，進入蒸發(fā)器在較低的壓力下，液態(tài)制冷劑逐漸氣化蒸發(fā)，蒸發(fā)吸熱會吸收冷庫的熱量使周圍的溫度降低，從蒸發(fā)器出來后成為過熱的蒸氣，為了維持制冷劑在蒸發(fā)器中低壓，并保持冷凝器出口或膨脹閥前的液態(tài)冷劑處于高壓，就需用壓縮機將制冷劑從蒸發(fā)器中吸出并壓送到冷凝器中?！坝H”輪壓縮機采用的是四缸活塞式壓縮機，經(jīng)壓縮機壓縮后的冷劑是高溫高壓的蒸氣,經(jīng)排氣管進入冷

19、凝器,在冷凝器中利用環(huán)境介質(zhì)(舷外水或空氣)使高溫高壓的制冷劑氣體冷凝成液體,然后再經(jīng)膨脹閥節(jié)流進入蒸發(fā)器氣化吸熱,從而實現(xiàn)連續(xù)的循環(huán)。</p><p>　　膨脹閥、蒸發(fā)器、壓縮機冷凝器是組成壓縮制冷循環(huán)的基本元件。它們的功用是：</p><p>　　膨脹閥：使流過的冷劑節(jié)流降壓，并可控制冷激動的流量；</p><p>　　蒸發(fā)器: 使流過其中的冷劑吸熱氣化；<

20、;/p><p>　　壓縮機：抽吸蒸發(fā)器產(chǎn)生的冷劑蒸氣并將其壓送到冷凝器中；</p><p>　　冷凝器：使壓縮機送來的冷劑氣體冷卻并液化。</p><p>　　2.2在壓焓圖對制冷循環(huán)的分析</p><p>　　圖2是單級壓縮制冷理論循環(huán)的壓焓圖，圖中1點是從蒸發(fā)器出來進入壓縮機時的飽和蒸汽狀態(tài)，1’點過熱蒸汽狀態(tài)，1-1’表示的是過熱度，2點表

21、示的是從壓縮機出口到冷凝器進口的過熱蒸汽狀態(tài)，1-2表示的是制冷劑在壓縮機中的絕熱壓縮或者是等熵壓縮的過程，經(jīng)過壓縮冷劑從壓力p升高到了壓力p’圖中3點表示的制冷劑從冷凝器出來的飽和液態(tài)冷劑，3’點是過冷制冷劑3-3’表示的冷劑的過冷度，2-3表示的在冷凝器中的等壓冷卻和冷凝過程，進入冷凝器的過熱蒸汽等壓冷卻成為飽和蒸汽，再等壓、等溫繼續(xù)放熱而冷凝，4點表示的是制冷劑經(jīng)過膨脹閥后的濕蒸汽狀態(tài)，3-4表示的是在膨脹閥中的降壓過程由液態(tài)冷劑

22、變成了濕蒸汽，4-1表示的是在蒸發(fā)器中的吸熱氣化過程，制冷劑濕蒸汽吸收被冷卻物體的熱量而不斷氣化，干度不斷增大，直到變?yōu)閹в猩僭S過熱度的過熱蒸汽。這樣制冷劑又回到壓縮機進口的1點，如此不斷循環(huán)。</p><p>　　過冷循環(huán)，在實際裝置中飽和液態(tài)制冷劑經(jīng)過膨脹閥的節(jié)流降壓后，會產(chǎn)生部分濕蒸汽，在一定程度上影響了蒸發(fā)器的有效工作，為了減少這種影響并且調(diào)高制冷系數(shù)，可設(shè)法使流出冷凝器的冷劑有比飽和冷劑更低的溫度，有一

23、定的過冷度。如圖中的3’所示，3’點的溫度即是過冷的溫度，3-3’成為過冷度。</p><p>　　過熱循環(huán)，實際裝置中為了確保壓縮機的可靠運行,必須確保進入壓縮機的制冷劑具有一定的過熱度,即吸氣中不能帶有液態(tài)制冷劑防止發(fā)生液擊而損壞部件;同時冷劑從蒸發(fā)器出口至壓縮機入口將與外界進行熱量交換,從而使吸入的冷劑具有過熱度 。吸氣過熱度過大會使排氣溫度和滑油溫度過高。而如果壓縮機吸氣的過熱是制冷劑離開蒸發(fā)器后在吸氣管

24、中從周圍環(huán)境吸熱造成的，則制冷劑的單位制冷量并未提高，故裝置的制冷量和制冷系數(shù)會下降，這稱為“有害過熱”。</p><p>　　1.壓縮機 2.冷凝器 3.回熱器 4.蒸發(fā)器 5.膨脹閥</p><p>　　回熱循環(huán)，從蒸發(fā)器出來的蒸氣溫度大大低于膨脹閥前的液體溫度，如圖3在系統(tǒng)中加設(shè)一個回熱器，使膨脹閥前的液體與蒸發(fā)器出來的蒸氣進行熱交換，以使液態(tài)制冷劑過冷，同時氣體過熱

25、提高過熱度，并消除有害過熱的影響，則實現(xiàn)回熱循環(huán)。</p><p><b>　　3.制冷裝置的組成</b></p><p><b>　?。?）制冷壓縮機</b></p><p>　　制冷壓縮機是制冷系統(tǒng)的“心臟”，為制冷系統(tǒng)提供動力，并確定了制冷系統(tǒng)額定的冷劑流量及裝置的制冷量，是確保系統(tǒng)能夠正常運行的關(guān)鍵的部件，在蒸汽壓

26、縮式制冷系統(tǒng)中克服阻力不斷循環(huán)流動，都是利用消耗外功來實現(xiàn)的。制冷壓縮機根據(jù)其工作原理可分為容積型和速度型兩大類，其中活塞式制冷壓縮機使用最為廣泛，其制造、管理和維修的經(jīng)驗都比較成熟，因其流量受轉(zhuǎn)速的限制，只用于功率小于200kW的中、小制冷范圍，是船舶制冷裝置采用的主要機型?；钊綁嚎s機有開啟式、半封閉式和全封閉式三種形式。壓縮機的主要部件有機體、缸套、氣閥、潤滑油系統(tǒng)、滑油加熱器等等。</p><p>　　“

27、育鯤”輪制冷壓縮機采用的是德國比澤爾（BITZER）生產(chǎn)的四缸活塞式開啟式壓縮機，型號:4H.2Y，制冷量：15.6kW，在冰機間有兩臺壓縮機互為備用，每套機組為100%設(shè)計負荷。每臺壓縮機采用兩級卸載，一級卸載是采用吸氣節(jié)流法，控制頂桿的升程以限制吸氣閥的開度，二級卸載是在排出側(cè)有管路通到吸入側(cè)用電磁閥控制。兩臺壓縮機的二級卸載共用一個電磁閥。</p><p><b>　?。?）冷凝器</b&g

28、t;</p><p>　　“育鯤”輪冷凝器采用的是殼管式淡水冷凝器，型號：K283 H2，熱負荷;30kW冷卻水進口溫度是36℃冷卻水出口溫度是40.4℃。冷凝器的功用是將壓縮機排出的氣態(tài)制冷劑冷凝成液態(tài)，供系統(tǒng)循環(huán)使用。</p><p>　　冷凝器按冷卻方式不同分為空氣冷卻式冷凝器、水冷式冷凝器、蒸發(fā)式和噴淋式冷凝器，“育鯤”輪采用的臥式殼管式低溫淡水冷凝器。兩側(cè)的端蓋內(nèi)裝有防蝕鋅棒，它

29、主要由鍋爐鋼板卷制而成的圓筒形外殼、冷卻管束和端蓋等組成，并帶有以下附件：</p><p>　　1）安全閥。安全閥用以防止冷凝器內(nèi)的壓力過高，保證冷凝器的工作安全。安全閥固定后應(yīng)予以鎖住并加鉛封。安全閥與冷凝器殼體間如設(shè)有截止閥必須開足予以固定，以防誤關(guān)。當冷凝器容量小于0.1立方米時，安全閥也可用熔點為65℃的易熔塞代替。安全閥若因壓力太高打開，冷劑將被泄放到游步甲板。</p><p>

30、　　2）放空氣閥,。它裝在殼管體的最高處，用以放出制冷系統(tǒng)中不凝性氣體。</p><p>　　3）水室泄水旋塞。裝于兩水室的最低處，用以在檢修或冬季停用冷凝器時，將存水放盡。</p><p>　　4)水室放空氣旋塞。裝于兩水室的最高處，用以放出空氣，防止水室中形成氣袋，阻礙冷卻水的正常流動。</p><p>　　5）液位計。僅在底部用做貯液器的冷凝器中裝設(shè)，位于殼體

31、的下半部，用以觀察制冷劑的液位。</p><p><b>　?。?）節(jié)流閥</b></p><p>　　節(jié)流閥作為制冷循環(huán)的四大部件之一，在系統(tǒng)中起著非常關(guān)鍵的作用，它的基本作用是作為節(jié)流降壓元件使高壓液態(tài)冷劑實現(xiàn)降壓，作為制冷系統(tǒng)的工質(zhì)流量調(diào)節(jié)元件調(diào)節(jié)系統(tǒng)的冷劑流量，以及調(diào)節(jié)蒸發(fā)器出口的過熱度。</p><p><b>　　（4）蒸

32、發(fā)器</b></p><p>　　蒸發(fā)器是使液體制冷劑汽化吸熱，被冷物體或冷媒放熱降溫，實現(xiàn)熱量傳遞的熱交換器。它的功用是讓制冷劑在其中汽化，而從被冷卻的介質(zhì)中吸熱。蒸發(fā)器的種類很多，如按被冷卻介質(zhì)的不同，主要分為冷卻液體的蒸發(fā)器和冷卻空氣的蒸發(fā)器。</p><p>　　冷卻液體的蒸發(fā)器是指冷卻鹽水、淡水或其他溶液等載冷劑的間接冷卻系統(tǒng)的蒸發(fā)器，其結(jié)構(gòu)形式主要是殼管式，殼管式蒸

33、發(fā)器的結(jié)構(gòu)與殼管式冷凝器基本相同，工作方式的不同又分為滿液式和干式。滿液式蒸發(fā)器制冷劑充劑劑量大，當蒸發(fā)器殼體直徑較大時，由于液體靜壓的影響，底部冷劑的蒸發(fā)溫度就將有所提高，并因此而減少蒸發(fā)器的傳熱溫差。半干式蒸發(fā)器的特點是制冷劑在蒸發(fā)器中吸熱、制冷后立即已全部蒸發(fā)成為過熱蒸汽，制冷劑從左端蓋的下管進入，經(jīng)一次或多次往返后氣化產(chǎn)生的蒸汽從左端蓋的上部管排出，干式蒸發(fā)器彌補了滿液式蒸發(fā)器的缺點，可用膨脹閥控制進液量，一般不會引起壓縮機液體

34、，回油流暢，蒸發(fā)器不會發(fā)生凍裂事故，制冷劑的充灌量只需滿液式的1/3-1/2或更少，并可不受船舶搖擺的影響，工作比較安全可靠。</p><p>　　冷卻空氣的蒸發(fā)器是以制冷劑在管內(nèi)直接蒸發(fā)來冷卻空氣的，故稱為直接冷卻式蒸發(fā)器，根據(jù)空氣流動方式的不同，可分為自然對流式和強迫對流式兩種方式即是蒸發(fā)盤管式和冷風機式。冷卻排管式是一種簡單的蒸發(fā)器，它將冷卻排管直接鋪設(shè)在冷庫內(nèi)壁的周圍，并讓冷劑在管內(nèi)蒸發(fā)，以使靠近蒸發(fā)盤管

35、的空氣收到冷卻，溫度下降，比重增大，自然下沉。冷風機式強迫對流式的蒸發(fā)器。由于其傳熱性能好、結(jié)構(gòu)緊湊、安裝容易，而且融霜簡單并易于實現(xiàn)自動控制，在現(xiàn)代船舶冷藏艙和伙食冷庫中使用的日趨普遍。</p><p><b>　?。?）滑油分離器</b></p><p>　　在壓縮機的排氣中，不可避免的總會混有滑油，它們以油滴和油氣形式存在，雖然在制冷系統(tǒng)設(shè)計上要求能然滑油隨冷劑

36、一起流經(jīng)系統(tǒng)后返回壓縮機，但滑油近蒸發(fā)器會使制冷量降低。為此在壓縮機排出端裝設(shè)滑油分離器，用來分離排氣帶出的滑油，使之直接犯壞壓縮機曲軸箱，從而避免排氣將過多的滑油帶入系統(tǒng)。目前船舶制冷裝置大多采用撞擊式滑油分離器，帶有油霧的高壓蒸汽經(jīng)過濾網(wǎng)相當一部分油霧就會黏著在濾網(wǎng)上并聚集成油滴，然后下落到分油器底部。另外，高壓蒸氣在排氣管內(nèi)流速很高，而進入濾網(wǎng)后，由于筒體的截面積比進氣管要大幾十倍，所以氣體的流速就會突降，而且流動方向轉(zhuǎn)而向上，使

37、蒸氣也容易與筒壁相撞，從而使一部分油霧黏在容器上，聚集成滴后下落至筒底。這樣，當滑油聚集到一定高度后，浮球就會浮其起,將針閥打開,于是滑油在壓縮機排氣壓力的作用下也就會經(jīng)回油管路流回到曲軸箱中。隨著滑油的流走，油位下降，浮球下落，針閥又會自動關(guān)閉，回油也即結(jié)束。在回油管路上，通常裝有節(jié)流孔板和電磁閥，節(jié)流板用于限制回油速度，以防部分排氣隨滑油一起流回曲軸箱。電磁閥用來防止高壓制冷劑在壓縮機停機后因回油閥泄露而露入曲軸箱，以免壓縮機的低壓

38、壓力升高過快，</p><p>　　圖7 回油觀察鏡 圖8滑油分離器</p><p><b>　　（6）貯液器</b></p><p><b>　　圖9 貯液器</b></p><p>　　貯液器的功用是收存和送出制冷劑，以便在制冷負荷變化時調(diào)整

39、蒸發(fā)器內(nèi)的制冷量；補充系統(tǒng)中制冷劑的泄露；檢修或長期停止制冷裝置時貯存系統(tǒng)中全部制冷劑；并對液管起液封作用，以防氣體進入蒸發(fā)器，從而保證系統(tǒng)的正常工作。在貯液器和冷凝器的頂部，通常都以平衡管相連，其功用是：使兩者壓力平衡，便于制冷劑流入貯液器，將貯液器中的制冷劑蒸氣引回冷凝器。貯液器應(yīng)有足夠大的容積，在全部制冷劑都貯入后，應(yīng)只占總?cè)莘e的80%正常工作時液位應(yīng)在1/3-1/2處。貯液器不允許完全充滿液體，否則當溫度升高時有壓力過高的危險。

40、</p><p><b>　　（7）干燥器</b></p><p>　　常用的干燥器可分為吸收式和吸附式兩類。前者如無水氯化鈣、氧化鈣等，能將水吸收成結(jié)晶水或與水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。后者如分子篩，分子篩是一種理想的吸附式干燥劑，其吸水能力比硅膠、無水氯化鈣都強，特別是在水分濃度低時仍有很高的吸水能力。制冷系統(tǒng)即使在安裝時已經(jīng)做過徹底的清潔，在運轉(zhuǎn)中仍不可避免會產(chǎn)生雜質(zhì)，干燥

41、器結(jié)構(gòu)存在缺陷，或干燥劑被粉化，制冷劑對金屬材料的沖刷和腐蝕、壓縮機各相應(yīng)機件因摩擦而產(chǎn)生金屬微粒等等都有可能產(chǎn)生雜質(zhì)。這些雜質(zhì)不僅可能阻塞通道，使閥關(guān)閉不嚴，而且還會縮短壓縮機運動機件的壽命，所以在制冷系統(tǒng)中就須設(shè)置濾器。</p><p><b>　?。?）液流指示鏡</b></p><p>　　“育鯤”輪的制冷裝置中裝有液流指示鏡，其結(jié)構(gòu)如圖10所示，它用來指示液

42、管中液體的流動情況工作正常時應(yīng)看到穩(wěn)定的液流，如看到氣泡，則表明系統(tǒng)中冷劑在液管中壓降太大，則出現(xiàn)“閃氣”，或是冷劑不足。</p><p><b>　　4.冷庫的自動控制</b></p><p><b>　　4.1自動控制元件</b></p><p><b>　?。?）熱力膨脹閥</b></p&

43、gt;<p>　　制冷裝置在實際工作中熱負荷經(jīng)常變化，熱力膨脹閥除了能起節(jié)流降壓作用外，還能自動調(diào)節(jié)冷劑流量，使冷劑在蒸發(fā)器出口的過熱度保持在適當?shù)姆秶?。這樣既能避免蒸發(fā)器因冷劑供應(yīng)不足而換熱面積得不到充分利用，制冷量降低，又能防止冷劑供給太多而不能全部汽化，以致壓縮機吸入濕蒸汽，甚至導(dǎo)致“液擊”；也就是說它保證壓縮機實現(xiàn)干壓并使蒸發(fā)器充分發(fā)揮作用。熱力膨脹閥分為常規(guī)熱力膨脹閥和熱點膨脹閥兩種，前者感溫元件是感溫包，后者的

44、感溫元件為熱敏電阻或類似熱電元件。常規(guī)熱力膨脹閥按感壓元件的平衡方式分為內(nèi)平衡式和外平衡式。內(nèi)平衡式熱力膨脹閥通常只應(yīng)用于蒸發(fā)器內(nèi)部阻力很小的場合。當蒸發(fā)器內(nèi)部阻力較大時，一般使用外平衡式膨脹閥以使出口過熱度在合適的范圍。</p><p><b>　?。?）壓力繼電器</b></p><p>　　壓力繼電器是以壓力為控制信號的電開關(guān)，亦稱壓力開關(guān)，“育鯤”輪制冷裝置設(shè)

45、有低壓和高壓繼電器高壓繼電器感受壓縮機排出側(cè)的壓力，當壓力高于23bar時會切斷壓縮機控制電路，實現(xiàn)保護停車。不論何種原因使排出壓力超過23bar都會使壓縮機停車，直到故障排出后才能恢復(fù)工作。低壓繼電器以壓縮機的吸入壓力為信號，控制壓縮機的額起停，當壓力達到1.2bar時壓縮機啟動壓力低于0.4bar時壓縮機停止，使壓縮機根據(jù)制冷的需要自動間斷地工作?！坝H”輪5個庫共用兩臺互為備用的壓縮機，當各庫庫溫先后達到下限而溫度繼電器斷電后，供

46、液電磁閥全部關(guān)閉，吸入壓力很快降到調(diào)定下限，低壓繼電器即斷電使壓縮機停車，當庫溫回升到上限，溫度繼電器使供液電磁閥開啟，冷劑進入蒸發(fā)器，使壓力回升到調(diào)定值上限，低壓控制器又通電，使壓縮機重新啟動?！坝H”輪的低壓和高壓繼電器是一體的即是組合式高低壓繼電器。</p><p>　　圖11組合式高低壓繼電器</p><p><b>　?。?）油壓差控制器</b></p

47、><p>　　油壓差控制器是以制冷壓縮機滑油泵的排油壓力與吸氣壓力之差為控制信號的電開關(guān)，當上述油壓差值低于調(diào)定值時，經(jīng)過一段時間的延時即自動切斷壓縮機電路，實現(xiàn)保護性停車，一避免壓縮機各運動部件因潤滑不良而損壞。</p><p>　　（4）溫度控制器和供液電磁閥</p><p>　　溫度控制器是以溫度為控制信號的店開關(guān)，它被用來控制供液電磁閥的通電與斷開，以使冷庫的溫

48、度在給定的溫度范圍內(nèi)。供液電磁閥常裝設(shè)在熱力膨脹閥前的液管上，作為決定向蒸發(fā)器供給冷劑液體與否的供液電磁閥。</p><p><b>　　（5）恒壓閥</b></p><p>　　恒壓閥是一種蒸發(fā)壓力的自動調(diào)節(jié)閥，裝設(shè)在蒸發(fā)器的出口管路上，能在閥前的蒸發(fā)壓力變動時自動調(diào)節(jié)閥的開度，使蒸發(fā)壓力大致現(xiàn)定于調(diào)定值?！坝H”輪的糧庫、干貨庫、蔬菜庫這樣的高溫庫的蒸發(fā)器出口管路

49、上裝有背壓閥。如果不裝設(shè)恒壓閥，則所有的蒸發(fā)器都將與低溫庫相同的蒸發(fā)溫度，而在高溫庫中使用較低的蒸發(fā)溫度，不僅制冷系數(shù)降低，還會使靠近蒸發(fā)盤管的貨物凍壞。裝設(shè)背壓閥后，各閥的調(diào)定開度不同，會使蒸發(fā)器中的蒸發(fā)壓力不同，有利于冷庫的工作。</p><p>　　（6）冷卻水量調(diào)節(jié)閥</p><p>　　它裝設(shè)在冷凝器的進水管上，可依冷凝壓力的變化自動地調(diào)節(jié)冷卻水道額流量，以使冷凝壓力保持在調(diào)定的

50、范圍。制冷裝置的冷卻水溫度較低時，如不及時關(guān)小冷卻式調(diào)低流量，冷凝壓力就會過低，可能使蒸發(fā)器供液不足，蒸發(fā)壓力過低，制冷量減小，而關(guān)小冷卻水閥后，若水溫升高未能及時將閥開大，冷凝壓力又會過高而停車。</p><p>　　4.2冷庫的電路圖分析</p><p>　　一號和二號壓縮機的啟動和停止分別通過3KM12和3KM15接觸器的主觸點控制，3KM12的線圈通電與否由接觸器14K5的觸點是否

51、閉合控制，3KM15線圈的通電與否由接觸器14K8的觸點是否閉合決定，14K5和14K8的線圈是否通電由PLC控制，14K5和14K8兩線圈接在輸出模塊13D01的Q1.0和Q1.2。</p><p>　　菜庫融霜、魚庫融霜和肉庫融霜的電熱器是否通電分別由4KM15、5KM10和6KM5的主觸點控制，4KM15、5KM10和6KM5的線圈通電與否分別由接觸器15K8、15K16和16K11的觸點是否閉合控制，15

52、K8、15K16和16K11的線圈是否通電由PLC控制。分別連接在輸出模塊15D02的Q0.2、Q0.7和Q1.4。</p><p>　　一號和二號壓縮機的曲軸箱加熱器的通電與否分別由15K8、15K16和16K11的的觸點是否閉合決定，接觸器15K8、15K16和16K11的線圈是否通電由PLC控制，分別連接在輸出模塊13D01的Q0.5和Q0.6。一號和二號壓縮機的一級卸載電磁閥是否通電由接觸器13K16和1

53、4K7的觸點是否閉合決定，兩接觸的線圈連接在輸出模塊13D01的Q0.7和Q1.1，兩壓縮機的二級卸載電磁閥是否通電由接觸器13K10的觸點控制，接觸器13K10的線圈連接在輸出模塊13D01的Q0.3。</p><p>　　干貨庫的供液電磁閥和風機分別由接觸器14K10和14K13的觸點控制，接觸器14K10和14K13的線圈分別連接在輸出模塊D01的Q1.3和Q1.5 。蔬菜庫的供液電磁閥、排水管加熱器和風機

54、分別由接觸器14K14、15K5和15K7的觸點控制，接觸器14K14、15K5和15K7的線圈分別連接在輸出模塊13D01的Q1.6模塊15D02的Q0.0和Q0.1。魚庫的供液電磁閥、排水管加熱器和風機分別由接觸器15K10、15K13和15K14的觸點控制，接觸器15K10、15K13和15K14的線圈分別連接在輸出模塊15D02的Q0.3、Q0.5和Q0.6，肉庫的供液電磁閥、排水管加熱器和風機分別由接觸器16K5、16K8和1

55、6K10的觸點控制，接觸器16K5、16K8和16K10的線圈連接在輸出模塊15D02的Q1.0、Q1.2和Q1.3。糧庫的供液電磁閥和風機分別由接觸器16K13和16K16的觸點控制，兩接觸器的線圈分別連接在輸出模塊15D02的Q1.5和Q1.7。</p><p>　　4.3 冷庫的PLC自動控制</p><p>　　4.3.1 PLC控制系統(tǒng)的組成</p><p&g

56、t;　　圖12制冷裝置控制箱</p><p>　　如圖12所示為制冷裝置的控制箱，控制箱的正面有可進行操作的觸摸屏，觸摸屏可顯示各參數(shù)，壓縮機的電壓表和電流表，控制箱的散熱風扇。箱內(nèi)設(shè)備是整個控制系統(tǒng)的心臟：CPU、11DI1、13DO1、15DO2、17AI1、19AI2和21TP組成PLC單元，CPU模塊是整個制冷裝置控制系統(tǒng)的核心，11DI1功能是開關(guān)量輸入模塊，接受來自邏輯和用戶的各種控制信號，17AI1

57、和19AI2功能是模擬量輸入模塊輸入壓力和溫度傳感器傳來的信號，13DO1和15DO2能是開關(guān)量輸出模塊，它將CPU的控制信號輸送到各執(zhí)行電路。關(guān)于PLC輸出模塊的接線及所控制的器件前面已經(jīng)介紹，13DO1的接點I0.0、I0.1、I0.2、I0.3、I0.4、I0.6、I0.7、I1.1、I1.2、I1.6和I1.7分別輸入一號壓縮機故障信號、壓力開關(guān)信號、二號壓縮機運行、二號壓縮機故障、菜庫融霜啟動、菜庫融霜故障、魚庫融霜啟動、魚庫

58、融霜故障、壓力開關(guān)信號、肉庫融霜啟動和肉庫融霜故障的信號，經(jīng)過PLC內(nèi)部程序的處理輸出控制信號。模擬量輸入模塊輸入各壓力和溫度信號。PLC來控制壓縮機的啟停，壓縮機的兩級卸載電磁閥的開啟和關(guān)閉，</p><p>　　通過低壓壓力繼電器來控制壓縮機的啟動和停止，0.4bar時啟動1.2bar時停止，當排壓達到23bar時高壓繼電器動作使壓縮機停止，并通過PLC發(fā)出報警。壓縮機的排出壓力通過壓力傳感器將信號傳送到PL

59、C來控制壓縮機二級卸載。通過冷卻水的溫度傳感器將溫度信號傳送給PLC來控制冷卻水閥的開度，以使冷凝器的冷凝壓力恒定。通過各庫的溫度傳感器將各庫溫度傳送到PLC，來控制供液電磁閥的啟閉，當庫溫達到設(shè)定溫度和差值的和時供液電磁閥開啟庫溫下降到設(shè)定溫度時電磁閥關(guān)閉。PLC控制壓縮機和曲軸箱加熱器連鎖，當壓縮機停止時加熱器投入運行。</p><p>　　圖13 “育鯤”輪制冷裝置PLC</p><p&

60、gt;　　本制冷裝置控制系統(tǒng)使用德國Siemens（西門子）公司的S7-300型模塊式PLC作為系統(tǒng)的控制核心，它體積小、功能強、可擴展性好。S7-300由基本單元CPU313C-2DP模塊，開關(guān)量輸入模塊SM321（相當于11DI1），開關(guān)量輸出模塊SM322（相當于13DO1），開關(guān)量輸出模塊SM322（相當于15DO2），模擬量輸入模塊SM331（相當于17AI1），模擬量輸入模塊SM331（相當于19AI2）組成。</p&

61、gt;<p>　　4.3.2 PLC自動控制流程</p><p>　　PLC是冷庫自動控制的核心,下面講述如何實現(xiàn)自動控制。壓縮機的啟停和曲軸箱滑油加熱器互為連鎖，由PLC內(nèi)部程序控制，壓縮機停止時曲軸箱滑油加熱器對滑油進行加熱，以免在啟動時有存在滑油中的冷劑發(fā)生“奔油”，各庫的溫度傳感器將溫度信號傳送到PLC，干貨庫的設(shè)定溫度是15℃溫差是3℃，蔬菜庫的設(shè)定溫度是5℃溫差是2℃，魚庫的設(shè)定溫度是1

62、3℃溫差是3℃，肉庫的設(shè)定溫度是-15℃溫差是3℃，糧庫的設(shè)定溫度是14℃溫差是4℃，PLC內(nèi)部存儲這各庫的設(shè)定溫度和溫差，當庫溫達到設(shè)定溫度和溫差之和時，PLC啟動開庫的供液電磁閥進行降溫，當達到設(shè)定溫度時關(guān)閉供液電磁閥。開啟供液電磁閥后冷劑經(jīng)過蒸發(fā)器進入壓縮機的吸入管，低壓傳感器將壓力信號傳送到PLC，吸入管的壓力升高，當壓力升高到1.2bar時，PLC內(nèi)部的程序控制將啟動壓縮機，隨著壓縮機的運轉(zhuǎn)各庫的庫溫下降吸入管的壓力也隨之下降

63、，當吸入壓力為0.4br時，PLC控制停止壓縮機。壓縮機為兩級卸載的，一級卸載是關(guān)小吸入法進行吸氣節(jié)流，二級卸載是由旁通電磁閥控制的將排氣回流至吸氣管，進行排氣回流，兩級卸載分別由電磁閥控制，是根據(jù)吸氣壓力來進行卸載，當壓力為0</p><p>　　5.肉庫融霜的改進方案</p><p>　　三月下旬觀察到肉庫溫度始終無法降低到設(shè)定溫度-15℃。制冷劑流量計的讀數(shù)是六十多，正常值是一百四左

64、右，猜想可能是冷劑不足的原因，3月26號進行了充加冷劑，之后流量計讀數(shù)恢復(fù)到正常值140kg/h，但是肉庫溫度仍無法降低到設(shè)定溫度，猜想可能是肉庫結(jié)霜太多，到肉庫觀察發(fā)現(xiàn)蒸發(fā)器表層有很厚的一層霜，影響了其傳熱性能，對肉庫進行了手動除霜。之后二十天左右又出現(xiàn)了此現(xiàn)象，到肉庫觀察發(fā)現(xiàn)有很厚的霜層，肉庫每天都進行三次融霜但仍會有結(jié)霜，肯定是融霜不徹底。</p><p>　　在廢氣鍋爐中有排煙進出口的壓差U形管壓力表，來

65、顯示廢氣管路中的臟堵程度，在濾器中也是用前后壓差來顯示濾器的臟堵程度。由此啟發(fā)，冷風機在蒸發(fā)器前抽動空氣，使空氣流經(jīng)蒸發(fā)器，蒸發(fā)器的結(jié)霜會影響冷風機的風壓，當結(jié)霜后會使風壓降低。</p><p>　　在冷風機出口安設(shè)一個壓力傳感器來感受冷風機的風壓，在每次融霜結(jié)束時，檢測風壓是否正常,若小于正常值將進行15分鐘的繼續(xù)融霜。與此同時，關(guān)閉冷風機和供液電磁閥，開啟排水管加熱器。具體自行設(shè)計如下：</p>

66、<p>　　圖14 S7-200PLC梯形圖</p><p>　　在控制箱中加設(shè)了一個西門子的S7-200CPU單元與原有S7-300組合單元實現(xiàn)共同控制，I0.0、I0.1、Q0.0和Q0.1`的接點如下圖所示。</p><p>　　圖15 S7-200CPU接線圖</p><p>　　圖中6KM5是控制肉庫融霜的常開觸點，10KM1為下圖所示接觸器的

67、常開觸點，17K1為PLC開關(guān)量輸出的接觸器線圈。</p><p>　　圖16 230V外部接線圖</p><p>　　圖中壓力繼電器為高壓繼電器，當壓力高于正常值時繼電器斷電小于正常值時接通，在控制供液電磁閥和冷風機的原電路中增加了10KM1常閉觸點，常閉觸點10KM1控制供液電磁閥和冷風機的啟停。</p><p>　　圖17 24V外部接線圖</p>

68、<p>　　圖中1KT1為時間繼電器，16K8接觸器線圈上已提到，控制排水管加熱器的啟停。</p><p>　　圖18 380V外部接線圖</p><p>　　在原融霜的電路圖中增加了一個1OKM1接觸器的主觸點可以直接控制融霜的啟停。</p><p>　　此控制系統(tǒng)的工作原理。接觸器6KM5控制肉庫融霜的啟停，當融霜結(jié)束時，圖15中常開觸點6KM5斷

69、開，其開關(guān)量信號輸入圖14中PLC的I0.0接入點，下降沿獲取指令N的作用下，使輔助繼電器M0.0接通一個掃描周期，常開觸點M0.0暫時閉合，輸出線圈Q0.0通電，并且實現(xiàn)自鎖，常開觸點Q0.0閉合定時器TON通電，TON為延時定時器，設(shè)定時間為50S，50S后它的常開觸點T37閉合，線圈Q0.1通電并實現(xiàn)自鎖。Q0.1輸出24V直流電到線圈17K1如圖15，圖16中17K1常開觸點閉合，如果此時風壓低于正常值時，壓力繼電器接通，使線圈

70、10KM1通電，圖18中接觸器10KM1的主觸點閉合開始進行融霜；圖16中常閉觸點10KM1斷開以防止供液電磁閥通電和冷風機啟動；圖15中10KM1也閉合使PLC的I0.1接入開關(guān)量信號為停止融霜做準備。圖17中常開觸點10KM1閉合，排水管加熱器投入工作，與此同時時間繼電器1KT1通電使常閉觸點15分鐘后斷開，再次進行15分鐘的融霜。到達15分鐘時，1KT1斷開線圈10KM1失電，10KM1主觸頭斷開，停止融霜，圖15中接點IO.1接

71、收到10KM1斷開的開關(guān)</p><p>　　增加此S7-200控制系統(tǒng)后，使裝置在定時融霜結(jié)束后延時50S啟動壓力繼電器檢測冷風機風壓，如果風壓小于正常值將進行15分鐘的再次融霜。如果在延時50S后壓力繼電器檢測到風壓正常壓力繼電器將不閉合，不再進行融霜。但此時接觸器17K1的常開觸點處于閉合狀態(tài)，當壓力繼電器檢測到風壓小于正常值時將進行15分鐘的融霜，防止融霜加厚。</p><p>&

72、lt;b>　　6.結(jié)論</b></p><p>　　在 “育鯤”輪上的畢業(yè)實習(xí)期間，負責管理伙食冷庫的制冷裝置，對其運行狀態(tài)進行巡查和故障維修。深入了解并掌握了 “育鯤”輪伙食冷庫的制冷裝置的工作原理及各設(shè)備的功用和結(jié)構(gòu)。從自動控制的角度對其進行了深入的學(xué)習(xí)和研究，熟悉并掌握了伙食冷庫的西門子S7-300的自動控制原理，由于肉庫融霜不徹底使庫溫很難降到設(shè)定值，據(jù)此增加了一個西門子S7-200CP

73、U單元，如果定時融霜不徹底將控制其再次融霜，使其可結(jié)霜量控制在一個很小的范圍，以使肉庫溫度能降低到設(shè)定溫度保證食物的存儲期。在此深深感謝老師的輔導(dǎo)和幫助！</p><p><b>　　【參考文獻】</b></p><p>　　[1]陳海泉主編.船舶輔機.大連:大連海事大學(xué)出版社,2010.</p><p>　　[2] 李世臣主編.海上輪機實習(xí).

74、大連:大連海事大學(xué)出版社,2010.5</p><p>　　[3] 趙殿禮 張春來編著.船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng).大連：大連海事大學(xué)出版社，2009</p><p>　　[4] Food Cold Storage Instruction Manual. Heinen & Hopman Engineering BV</p><p>　　[5] 劉洪濤 黃海編著.PL