赵玉文

对于远洋船舶来说，船舶的蔬菜和水果的储存好坏和时间长短，不仅直接影响到船舶人员的身体健康（维生素A.C的摄入量），而且还间接影响到船舶的续航能力;在经济高速发展的今天，海上运输成为货物流通的主要途径;而远洋船舶的伙食储备情况，尤其是新鲜的蔬菜和水果，对于远洋船舶来说尤为重要，因此怎样保证船舶的蔬菜和水果的持久的新鲜（储存时间）和高的营养价值（维生素A.C），成为全球冰机系统，研发的主要方向。

在全球的船舶伙食冰机系统里面，根据菜库的温度设定，主要分为两大类：

第一类：菜库温度保持在7±1°;

第二类：菜库温度分为，低温菜库（1±0.5°）和高温菜库（3±0.5°）;

第一类菜库只能保证蔬菜和水果不会很快腐烂变质，而保证不了蔬菜的营养元素成分。

第二类菜库是综合考虑蔬菜和水果的保鲜和营养成分，更好的满足船舶人员的膳食纤维的每日食用量，降低船舶人员在航行中，因为伙食引起的各类不适病症。

第一、二类：原理详细图解如图1：

一：问题的发现：

1）：发现NO.1低温菜库的温度，达不到设定值（0.5-----1.5°），并且一直和高温库温度相同

（2.5---3.5°）.

2）：在蒸发器的回风处一直有结冰现象，有时结冰量非常严重（按照结冰条件，必须是温度低于0，而库温是（1±0.5°），（结冰位置指的是设备内，蒸发器和储液器的区域）。

3）：拆开设备的检查孔，进行检查，发现如图2所示的冰块。

二：问题的处理：

1：问题出现后，船舶人员进行问题的分析，同时联系岸基进行咨询，尽快解决问题，

2：根据上海凌耀船舶工程有限公司的雷工程师提供的技术帮助，首先对融霜参数进行了重新设置，运转一段时间后，发现结冰情况，没有多大好转。

3：在上面的情况下，首先停掉冰机，对蒸发器及其周边，进行手动热水融霜，由于冰层太厚，手动融冰操作耗时3个多小时。

4：融冰结束后，又根据上海凌耀船舶工程有限公司的雷工程师的建议，进行了参数设置，缩短热气融霜的时间间隔。融霜时间间隔为0.1小时。观察蒸发器的温度。以此来判断融霜程序是否工作（电磁阀的动作和热力膨胀阀的动作）。

5：经过进7个小时的连续工作，NO.1菜库库温回复正常温度。

6：尝试各种方法，去找到问题的根本原因，经过一段时间的思考和尝试发现：

1）：蒸汽融霜后，当冷剂再一次进入蒸发器时，在蒸发器和储液罐上面，多余的水分很快凝结成冰，甚至融下来的水分，在凝水盘里面也结冰，把卸放管堵死，无法正常排水，导致每一次融霜以后的水分，不停的在泄水盘内聚集，慢慢的变成上图所示。（凝水盘里面含有加热器和卸放管外边包绕着加热线圈）。

2）：储液器上的结冰最为严重，每次融霜后的水分，不断在储液器上聚集，随着时间的延长，冰层慢慢变厚。

3）：把低温库设定成高温库，进行测试发现，没有结冰现象，和高温库一样，然而温度设定只相差2°，却能够产生如此大的影响。

三：找到上述问题的根本原因

注释：下文提到的融霜，指的是热气融霜;储液器指的是：冷库内的设备上的储液器，结冰的位置指的是：蒸发器和储液器的公共区域。

1）：融霜后冷剂进入迅速：融下的水分还没来得及流出泄水盘，冷剂重新进入蒸发器，使得泄水盘内温度急速下降，水在泄水盘内结冰（其中，泄水管足以满足泄水要求），随着时间的延长，慢慢结冰成冰山。

2）：泄水盘内的加热盘管的问题，加热时间和加热温度不充足。

A）：但是加热时间长和加热温度足够高，又会影响制冷量，浪费能量，不经济;

B）：即使是加热盘一直加热，势必会对制冷量略微影响，能量得到损失，不经济。

3）：储液器的问题，储液器相当于小的蒸发器，每次融霜結束后，冷剂的重新进入储液器，在空气中水分多的情况下，在储液器上结霜，随着每一次的不完全融霜后，冰层会慢慢增厚（如图3）。随着融霜次数的增多，每次融霜后的水分，在储液器本体和泄水盘内积累，慢慢的形成如图4的情况。

4）：机械方面设计问题：储液器的出口阀8设计为手动调节阀，进口为止逆阀。这样就存在一个问题，首先每次融霜后，在储液器（4）里面是气液共存的，储液器内压力高于手动调节阀后管路内的压力（如下图所示P₁>P₂），当系统回复正常工作时，储液器里面的气液共存，首先进入系统.而等到储液器内压力低于手动调节阀后压力时（如图5所示P₁<P₂），通过膨胀阀后的气液共存冷剂，分为两路，第一路进入储液器;第二路进入蒸发器。此时储液器相当于“蒸发器”，增加了储液器结冰的可能性，从而导致整个泄水盘的结冰严重的现象。如图2的情况。

5）：空气湿度大，水分含量高，当蔬菜入库时，菜库门开放时间太长或者系统运行中，往菜库加装蔬菜，以上两种情况，必然加剧结冰的可能性，导致形成冰山如图2

首先：蔬菜库的门敞开时间太长，会导致：

A）：大量含有水分的空气，进入到菜库里面，当菜库再一次，进入制冷模式时，随着菜库温度的降低，当达到菜库设定温度（1±0.5°）时，水分会从空气中释放出来，在蒸发器和储液器上结冰的几率大增，慢慢形成冰层。

B）：在空气湿度大和菜库运行时，添加新的蔬菜入库，首先加速库内空气流动，更多的含有水分的空气，与蒸发器和储液器接触，加快在两个设备上的结冰进程，菜库的门开的时间越长越，冰层越后，越不容易除掉。

四：针对以上五个问题，提出以下的解决方案：

A）：问题1）解决方案是：当融霜结束后，避免在蒸发器和储液器上迅速结冰，应该减少冷剂进入蒸发器和储液器，势必要电子热力膨胀阀的开度适当减小，具体做法，应该在PLC控制器的一端，加入一路反馈信号，此信号来自蒸发器和储液器的公共空间，以便来控制电子膨胀阀的开度，防止过多的冷剂，一次性过多的进入蒸发器和储液器，造成蒸发器和储液器的公共空间，温度急剧下降，造成蒸发器和储液器的结冰现象，因为此时融霜后的水分还没有全部卸放掉，随着时间和融霜次数的增多，形成图1的结冰情况，所以必须加入一路，来自蒸发器和储液器公共空间的温度反馈信号。[因为融霜后库温升高，温度传感器感应到菜库温度升高，此信号传递给PLC，PLC经过分析和对比后，输出控制信号A给电子膨胀阀控制器，然后由电子膨胀阀控制器，根据这个控制信号A去控制膨胀阀的开度，因为是温升的信号B，必然输出一个开大电子膨胀阀的信号B，导致大量冷剂进入蒸发器和储液器，使得蒸发器和储液器的公共空间温度聚降，空气中的水分遇到低温的蒸发器和冷凝器后，从而形成冰，凝结在蒸发器和储液器上。其中文中的A和B是分别用来表示两种控制信号，A：指的是进过PLC分析后的输出信号;B：指的是菜库的温升的信号。]

B）：问题2）解决的方案是：①：适当调节融霜时间和泄水盘内加热盘管的加热的时间，把蒸汽融霜时间和盘管的加热时间错开一点，如：蒸汽融霜3MIN，可以把盘管的加热时间，调为2分钟后或者1分钟后开始加热，加热时间可以适当增长1-2MIN钟。②：如果泄水盘的加热盘管，一直处于加热状态，虽然功率很小，但是不经济。总之，加热盘管功率大小的选择，既不能过大，也不能过小，过大直接会影响菜库的温度保持，过小无济于事。③：泄水盘的加热盘管可以选用，大功率快速加热，而热量慢慢释放，而释放的热量足以融化冰层。

C）：问题3）解决方案是：①：储液器的外层增加防护材料，减少直接与空气接触机会。②：储液器制作成双层壳，中间充注合适的气体，减少储液器内冷剂和外部环境的直接接触。

D）：问题4）解决方案是：由于热气融霜后，储液器起到储存液体冷剂的作用，储液内的压力和气液共存的状态，会随着热气融霜时间的长短而变化，热气融霜时间越长，储液器内压力越大，温度越高，液體越少，气体越多，所以融霜时间必须有所限制。

防止储液器的结冰，最重要的是控制好压力P1和P2（图5），第一：当融霜时，一定存在P1>P2，不存在结冰的可能，第二：当热气融霜结束，在电子膨胀阀没有打开前或者打开后，储液器内的制冷剂，从手动调节阀释放出来，压力由P1>P2变化为P1=P2，最后变为P1<P2。当P1<P2时，从电子膨胀阀过来的气液共存冷剂，一部分进入蒸发器，一部分经过止逆阀7（图5），进入到储液器，造成储液器上慢慢结冰图3。

由以上原理可得，为保证系统正常工作，必须存在P1>P2，要想达到这个要求，确保储液器内的压力P1大于手动调节阀后管路的压力P2，同时必须满足热气融霜时，储液器内的压力不会太高，而且融霜结束后，保持最小压力P3，并且此压力一直保持，使得P3>P2，这样就保证了正常工作，避免结冰的可能性。

设计改进方法是：把手动调节阀改为可调式的自动调压阀，设定最小压力为P3，P3必须总大于工作管路上的压力P2，这样保证正常工作时，储液器内不会有冷剂进入，可以避免储液器上结冰产生。

E）：问题5）解决方案是：①：在蔬菜入库时，尽量避免在系统运转的情况下，长时间开启菜库的门。②：日常取菜和整理菜库时，缩短开启时间，避免更多的水分的进入，减少结冰的可能性。

（作者单位：青岛海洋地质研究所）