大型拖网渔船液泵强制供液制冷系絆的设计与计算

董克豪 于明珍

（辽宁省大连海洋渔业集团公司脐厂，辽宁，大连，116113）

大型拖网渔船液泵强制供液制冷系絆的设计与计算

董克豪 于明珍

（辽宁省大连海洋渔业集团公司脐厂，辽宁，大连，116113）

本文阐述了液泵强制供液制冷系统的原理设计，热力学计算，冷冻机及附属设备选型，胨动化控制及保护装置设计等内容。

液泵强制供液；冻结和融霜胨动控制；胨动保压液压控制

一、概述

目前国内从事船舶设计的科研院所还不具备大型拖网渔船的设计能力，各用船单位都是从国外购买二手船，经过大修或改造后才投入使用。我们厂承修的‚科什金‛就属于该类型船，该船由俄罗斯建造，由于作业方式发生变化，本次船东要求增设一套独立的制冷系统，日冻结能力达160t，鱼货出库中心温度为-25‡。

二、方案设计

1、设备配置

本系统设 4台 LG20BMFJZC手动带经济器螺杆式冷冻机组；4台CWNF160卧式冷凝器；1台卧式CCYF7.5贮液器，1台卧式CCYF2.5辅助贮液器；4台DCR09613干燥过滤器；1台立式CCY1排液桶；2台立式DX-5L低压循环桶，每桶配3台卧式CNF40-200氟泵，两用一备，1台 DYJ-1手动放油器，1台 DN65自动放油器及引射装置；1台立式ZCJY219集油器；14台卧式1485kg/台·次平板，2台卧式780kg/台·次平板，所有电控箱按设备配套。设备选型计算见本文第3项。

2、系统试验

系统安装完毕做气密试验，压力为 2.1MPa，时间 24h；真空试验压力96kPa，时间16h；冷凝器进气阀调定值1.0MPa；平板融霜出液阀调定值0.4 MPa；排液桶出气阀调定值0.2 MPa；氟泵旁通阀调定值0.4 MPa，系统安全阀为双座式，高压部分调定值为2.1MPa，低压部分调定值为1.72 MPa；平板供液后20min结霜应均匀，平板供热气后10min融霜应完成。电气元件做3次效用试验；冻结效用试验做1台平板，3h冻品中心温度应达到-25‡。

三、技术设计

1、热力学计算1、2、3

（1）主要工作参数的确定

1）蒸发温度zt，本制冷系统中取蒸发温度：zt=-35‡；

2）冷凝温度 lt，本制冷系统中取冷凝温度： lt=35‡；采用一次性海水冷却，实际冷凝温度会更低。

3）系统耗冷设备共16台，产量1.485t/3h速冻平板14台，0.78t/3h速冻平板2台，系统最大耗冷量按16台平板同时工作计算。

（2）制冷压缩机的选型计算

选用船用自带经济器型螺杆式制冷压缩机LG20BMFJZC四台，电机功率为200kW/台，制冷量（zt=-35‡/lt=+35‡工况）为297kW/台。系统总制冷量共计为1188kW，可满足16台速冻平板（按最大生产负荷）同时生产降温要求。

（3）船用高效卧式冷凝器的选型计算

式中： Fl—冷凝器冷却面积（m2）； Ql—冷凝器负荷（W）； qA—冷凝器单位面积热负荷（W/m2）。

其中冷凝器热负荷 Ql=Qj+Pe

式中： Qj—压缩机在计算工况下的制冷量（kW）； Pe—压缩机在计算工况下的轴功率（kW）； Qj=（297+166）×4=1852 kW

（4）船用高压贮液器的选型计算，

式中：V—贮液器体积（m3）； —贮液器的体积系数； —贮液器的液体充满度，一般宜取70%； —冷凝温度下液体的比体积（m3/kg）；∑qm—制冷装置中每小时制冷剂液体的总循环量（kg）。

（5）氟泵的选型计算

式中：vq—氟泵的体积流量（m3/h）；xn—再循环倍数；zq—氟泵所供同一蒸发温度的蒸发量（kg/h）；zv—蒸发温度下饱和氟液的比体积（m3/kg）。

（6）船用低压循环桶的选型计算

式中：dd —低压循环桶的直径（m）；V—压缩机理论输气量（m3/h）；

—压缩机输气系数； —低压循环桶内气体流速（m/s）； —截面积系数； —低压循环桶气体进气口的个数。

式中：V—低压循环桶的体积（m3）；qV′—各冷间中冷却设备注氟量最大一间蒸发器的总体积（m3）；hV—回气管体积（m3）；bt—氟泵由启动到液体自系统返回低压循环桶的时间（h）；vq—一台氟泵的流量（m3/h）。

（7）船用排液桶的选型计算

式中：V—排液桶体积（m3）；1V—冷却设备制冷剂容量最大一间的冷却设备的总贮液容积（m3）； —冷却设备灌氟量的百分比； —排液桶液体充满度，一般取0.7。

（8）空气分离器的选型

本系统标准工况下的制冷量为 1188kW，选立式空气分离器一台，可将系统中的不凝性气体和制冷剂气分离开，并将不凝性气体排至系统外，从而使制冷系统维持正常的冷凝压力。

2、冷冻机的选型（按CT=+40‡，ET=-40‡工况计算）

日冻结量为 160t，鱼货出库中心温度为-25‡时，平板耗冷量为779.6kW，选国产最大船用活塞机（125C长行程），则需10台，船上安装空间受限制，经全面了解国内外冷冻机的性能后，决定选国产最大船用螺杆机（20型机带经济器），则需4台即可满足使用要求，其制冷量为：4×297kW=1188kW，储备量达15%。（此时系统4台机总制冷量为4×227=908 kW）

3、防止冷冻机液击措施

冷冻机运行极端工况定在冷凝温度为+40‡，蒸发温度为-40‡，相应蒸发压力接近零，所以冷冻机易产生液击现象，采取措施是在低压循环桶上设高液位报警浮球，与冷冻机控制柜连锁，达到声光报警、延时、停机之目的，确保冷冻机安全运行。

4、平板供液方式的确定

为了缩短冻结时间，保证鱼货质量，平板采用泵强制供液方式，与膨胀供液比制冷剂循环倍率最大可达4～6.

5、平板冻结和融霜控制方法的设计

系统中共配置16台平板，每台平板冻结时间～3h，每天循环7次，可见操作很频繁，所以冻结和融霜控制均设计成自动方式，且控制阀选用丹佛斯品牌，安全可靠。

6、平板保压液压系统的设计4

平板压合后上层蒸发板直接接触鱼货，冻结过程中鱼货要膨胀，油缸内液压油易泄露回油箱，当再次补充压力油时需重新启动油泵，在平板数量多的情况下这种操作会很频繁，所以在液压系统设计时与常规比增加了液压储能器和高、低压压力继电器以解决上述问题。

7、系统回油问题的解决

由于采用泵强制供液，系统R22循环量大，冷冻油易浮在低压循环桶表面，所以设置了集油器、手动放油器、自动放油器及引射装置，保证系统运行后冷冻油正常循环。

8、附属设备保护装置设计

低压循环桶设3个浮球，桶内液位达到上面浮球控制高度时，系统有声光报警信号出现，并可延时及停止冷冻机动作。中间浮球和下面浮球控制桶内正常工作液位上限和下限，液位达到上限时，供液电磁阀关闭，达到下限时供液电磁阀打开。氟泵压差控制器调定压力0.1MPa时氟泵启动，压力低时不启动；冷凝泵水压控制器调定压力为 0.2MPa，压力低于0.01MPa时冷冻机不启动；排夜桶设高、低液位浮球，桶内液位达到上限时，电磁阀打开，液体排出，达到下限时，电磁阀关闭；桶内气体压力达0.2MPa时，气体排出。

四、结论

由我们厂自行设计的冷冻系统，其技术含量较高，经安装后调试表明，各项指标均达到设计要求，并得到俄方船东和船检的认可，填补了同行业的空白。

[1] 《钢制海洋渔脐建造规范》 1998

[2] 《制冷工必读》 农业出版社

[3] 《轮机工程手册》中册 人民交通出版社

[4] 《机械设计手册》下册 化学工业出版社

TU141

A

1674-3954（2011）02-0151-02