艦船冷藏系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展芻議

宋炬明

（海軍駐廣州地區(qū)軍事代表局，廣東 廣州510260）

1　艦船冷藏系統(tǒng)概述

艦船冷藏系統(tǒng)在艦船通用規(guī)范中屬于輔助系統(tǒng)艙室大氣環(huán)境控制子系統(tǒng)，一般由制冷機(jī)艙、冷庫、制冷裝置及其設(shè)備和附件等組成[1]。冷藏系統(tǒng)既是貯存和提供艦員在海上期間所需食品的輔助系統(tǒng)，也是艦船生活保障設(shè)施的一個(gè)重要組成部分，對于保障艦員膳食水平發(fā)揮著基礎(chǔ)性的作用。經(jīng)過多年的技術(shù)進(jìn)步和改進(jìn)，艦船冷藏系統(tǒng)可靠性逐步提高，冷庫內(nèi)部吸熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)不斷改進(jìn)，艦員飲食保障得到了較大的改善。

目前，艦船冷藏系統(tǒng)的應(yīng)用效果上還有一定程度的不足：

一是，果蔬保鮮時(shí)間不夠長?，F(xiàn)有船舶冷藏系統(tǒng)一般可以自給食品30天，其中果蔬保存20天，基本可以滿足近海航行的食品供給要求。然而，隨著海軍逐步走向“深藍(lán)”，這一保障能力己不能滿足60天遠(yuǎn)洋航行蔬菜保鮮須達(dá)45天以上的要求[2]。

二是，溫度控制方面，冷庫基本上采用定溫設(shè)計(jì)、定溫運(yùn)行，冷藏系統(tǒng)可調(diào)節(jié)性較差。冷風(fēng)機(jī)簡單的送風(fēng)方式無法保證送風(fēng)的均勻性。

三是，包裝和干耗方面，由于食品包裝不規(guī)范或擺放方式不同，易造成內(nèi)部積水腐爛、表面嚴(yán)重失水等現(xiàn)象。蔬菜自身具有較強(qiáng)的呼吸和蒸騰作用，從而產(chǎn)生干耗問題。

四是，冷藏系統(tǒng)可靠性方面，表現(xiàn)在冷藏機(jī)組的故障率較高。

隨著時(shí)代的進(jìn)步和艦船執(zhí)行遠(yuǎn)航等多樣化任務(wù)的需求，給改進(jìn)和提高艦船冷藏系統(tǒng)技術(shù)提供了有利的發(fā)展前景。

2　改善艦船冷藏系統(tǒng)方法

（1）重視陸用冷藏新技術(shù)的借鑒。近年來，隨著市場和技術(shù)的雙重驅(qū)動，陸用冷藏技術(shù)有了較快的發(fā)展：精確控制保鮮技術(shù)、氣調(diào)保鮮技術(shù)、真空保鮮技術(shù)、冰溫保鮮技術(shù)、濕冷保鮮技術(shù)、臭氧殺菌技術(shù)、蔬菜瓜果的分類貯藏加精確控溫技術(shù)等在陸地冷庫得到開發(fā)和廣為應(yīng)用，對更好更長保存食物帶來了更多的技術(shù)支撐。但是這些冷藏新技術(shù)在艦船上推廣比較緩慢，除了技術(shù)適應(yīng)性外，還有新技術(shù)在艦船上推廣應(yīng)用機(jī)制問題。

海軍在亞丁灣護(hù)航之前，食品保鮮問題在艦船上并不顯得迫切，偶爾的出訪和遠(yuǎn)航訓(xùn)練都是階段性的，驅(qū)動力顯得不夠。因此，要建立軍民通用的冷藏新技術(shù)在艦船上推廣應(yīng)用機(jī)制，及時(shí)借鑒民用冷藏新技術(shù)，對有關(guān)軍用冷藏技術(shù)規(guī)范進(jìn)行修訂，使海軍艦船冷藏技術(shù)裝備的發(fā)展跟上時(shí)代的步伐。

目前階段，有兩種冷藏新技術(shù)值得關(guān)注和借鑒：

一是，氣調(diào)保鮮技術(shù)[3]。氣調(diào)儲藏是在冷藏的基礎(chǔ)上，采用人工干預(yù)控制的手段調(diào)節(jié)食品儲藏環(huán)境中的氮?dú)?、氧氣、二氧化碳及乙烯等特殊氣體的含量。其系統(tǒng)構(gòu)成中的氣調(diào)設(shè)備（空氣燃燒裝置、二氧化碳脫除機(jī)、乙烯脫除吸附裝置等）、輔助設(shè)備（氣調(diào)庫門、安全裝備等附屬設(shè)備）和制冷設(shè)備、庫內(nèi)加濕設(shè)備、電氣控制設(shè)備等研制生產(chǎn)都比較完備。這種技術(shù)延長果蔬儲藏期可達(dá)2倍以上，已在陸地食品行業(yè)得到廣泛應(yīng)用，有資料顯示國外氣調(diào)庫在冷藏庫中的比例達(dá)三分之一以上。有關(guān)部門在部分亞丁灣護(hù)航艦船和遠(yuǎn)航艦船的食品貯藏工作中也在這方面進(jìn)行了有益探索，表明貯藏期顯著延長，且果蔬品質(zhì)變化和損失小了很多。

二是，冰溫冷藏技術(shù)。這種技術(shù)是在鮮活食品冰溫區(qū)，即從0℃到鮮活食品結(jié)冰點(diǎn)間的溫度區(qū)域內(nèi)儲藏食品的冷藏技術(shù)。常見果蔬冰溫區(qū)為0℃～－1.5℃，此區(qū)域內(nèi)果蔬不凍結(jié)，不僅保存品質(zhì)好，而且保存周期更長（可提高保存周期2～10倍）。冰溫保鮮技術(shù)的核心是提高制冷系統(tǒng)的控制水平，大大提高溫控精度，沒有增加額外的其他技術(shù)設(shè)備。其系統(tǒng)組成、結(jié)構(gòu)配置和對冷庫的要求和傳統(tǒng)冷藏系統(tǒng)基本相同，相比氣調(diào)庫，工程建設(shè)方面在艦船上推廣有較大優(yōu)勢，而且運(yùn)行中也不會帶來氮?dú)庑孤┰斐傻陌踩[患。

（2）加強(qiáng)統(tǒng)籌管理，優(yōu)化系統(tǒng)配置。隨著艦船日益大型化和逐步走向深藍(lán)，艦船自持力要求越來越高，對食品冷藏系統(tǒng)提出了更高的要求和挑戰(zhàn)。為了滿足新的要求，必須優(yōu)化系統(tǒng)配置，合理設(shè)計(jì)冷藏方案。針對大中型艦船，現(xiàn)有冷藏系統(tǒng)一般只設(shè)低溫庫（通常為-18℃，存放魚類、肉類）、高溫庫（通常為+2℃，存放蔬菜）和糧食庫（通常為+10℃）。就常用的蔬菜而言就有30多種，有的蔬菜物性適合較低溫度貯存，有的則適合較高溫度貯存。只設(shè)一種溫度的蔬菜庫，各種果蔬放在同樣的環(huán)境中，顯然不是一個(gè)最適合的存放環(huán)境。單體庫容偏大，不利于冷卻均勻，也不利于食品存取。因此，冷藏庫可更多的考慮小型化分類設(shè)計(jì)，以避免每天多次打開蔬菜庫影響保存效果，防止不同食品之間的串味問題，同時(shí)也可滿足不同特性的食品貯藏要求。蔬菜具有較強(qiáng)的自身呼吸和蒸騰作用，水果和蔬菜干耗達(dá)5%就會影響新外觀和營養(yǎng)成分，出現(xiàn)凋萎現(xiàn)象。因此設(shè)置必要的加濕裝置，可保持蔬菜的新鮮度。

食品在艦船上能否長久貯存，不僅與冷庫設(shè)置等有關(guān)，還與食品采購、預(yù)處理、運(yùn)輸、上船后堆放、取用、管理等環(huán)節(jié)密切關(guān)系，一個(gè)環(huán)節(jié)做不好，就有可能導(dǎo)致食品的變質(zhì)。所以，在冷藏系統(tǒng)設(shè)計(jì)之初就應(yīng)樹立系統(tǒng)和統(tǒng)籌管理的理念，艦艇部隊(duì)、食品保障部門應(yīng)適時(shí)參與到艦船冷藏系統(tǒng)的研制建造階段，在方案和技術(shù)設(shè)計(jì)階段充分考慮艦艇部隊(duì)使用特點(diǎn)與食品保障特點(diǎn)，食品進(jìn)出庫通道、貨柜和食品進(jìn)庫預(yù)處理等方面因素和影響。為了延長食品保存期，進(jìn)行食品進(jìn)庫前的預(yù)處理或冷庫設(shè)必要的預(yù)處理，在此基礎(chǔ)上從物流管理的角度研究制訂食品保障流程管理文件，進(jìn)而探索和規(guī)范整個(gè)食品供應(yīng)鏈的使用管理。

（3）提高冷藏系統(tǒng)的溫控精度。提高控制精度，首先要求測量系統(tǒng)的精度要更高，這對傳感器的合理選擇、位置設(shè)置、測量誤差、傳遞控制等提出了高要求。就控制方式而言，傳統(tǒng)的啟/停兩位式控制方式比較傳統(tǒng)落后。新的控制系統(tǒng)必須具有高測量精度、高控制精度、控制連續(xù)性和較高的非線性適應(yīng)性等特點(diǎn)。就實(shí)現(xiàn)手段來說，可通過采用高精度的溫度傳感器和壓力傳感器來實(shí)現(xiàn)高精度測量，同時(shí)在庫內(nèi)多個(gè)區(qū)域設(shè)置溫度傳感器，通過對測量數(shù)據(jù)的比較、判斷來提取真實(shí)的參數(shù)，減小測量誤差。這些測量、控制、邏輯計(jì)算方法都是技術(shù)較先進(jìn)，又比較容易實(shí)現(xiàn)的方式，國內(nèi)具有相應(yīng)的技術(shù)能力、配套和服務(wù)渠道。因此，相關(guān)的研究重點(diǎn)是結(jié)合冷庫系統(tǒng)試驗(yàn)，研究這些技術(shù)綜合應(yīng)用的效果，力求達(dá)到±0.5℃庫溫控制水平。

改善庫內(nèi)的送風(fēng)方式，實(shí)現(xiàn)均勻送風(fēng)。解決庫內(nèi)不同區(qū)域的溫度均勻性，根除溫控死區(qū)，除了需消除庫內(nèi)溫度測控偏差外，還要消除送風(fēng)氣流組織的不均勻性對庫內(nèi)溫度控制效果的影響。這一問題的解決關(guān)鍵是減小送風(fēng)溫差，改善送風(fēng)方式，一種是采用天花板夾層送風(fēng)，底部回風(fēng)的送風(fēng)方式，效果比較好。據(jù)有關(guān)報(bào)道，采用這種方式實(shí)現(xiàn)了空庫溫度波動±0.3℃，滿庫溫度波動±0.05℃的良好效果。但采用這種方式，改變了在庫內(nèi)設(shè)冷風(fēng)機(jī)的傳統(tǒng)形式，而需設(shè)置空氣處理機(jī)組，通過送回風(fēng)管解決送回風(fēng)問題，送風(fēng)夾層可利用傳統(tǒng)冷藏庫中布置冷風(fēng)機(jī)的空間，因此對庫內(nèi)容積的影響并不大。另一種是開發(fā)具有均勻布風(fēng)機(jī)構(gòu)的冷風(fēng)機(jī)，優(yōu)化冷風(fēng)機(jī)的送風(fēng)均勻性，同時(shí)優(yōu)化冷風(fēng)機(jī)在庫內(nèi)的布置，改變冷風(fēng)機(jī)啟?？刂品绞?，采用冷風(fēng)機(jī)變頻或變制冷劑流量控制來實(shí)現(xiàn)負(fù)荷調(diào)節(jié)。

（4）改進(jìn)冷藏系統(tǒng)的可靠性。雖然目前冷藏系統(tǒng)的可靠性水平較以前的艦船有了長足的進(jìn)步，但發(fā)生故障的狀況還不少，特別是冷藏機(jī)組。因此，必須從可靠性設(shè)計(jì)這個(gè)源頭抓起，提高系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)，重視故障原因和模式分析，加強(qiáng)環(huán)境試驗(yàn)和可靠性鑒定試驗(yàn)考核。調(diào)研收集艦船冷藏系統(tǒng)使用過程中暴露出的設(shè)備故障情況，深入分析制冷機(jī)組、冷庫冷風(fēng)機(jī)、自動控制元器件等故障產(chǎn)生的原因，從元器件選型、可靠性試驗(yàn)、使用維修等方面提出改進(jìn)的措施，同時(shí)要注意做好對部隊(duì)的使用和維護(hù)培訓(xùn)，配備適宜的備品備件，不斷提高艦船冷藏系統(tǒng)和裝置的可靠性水平。

3　結(jié)束語

本文通過對兩種陸用冷藏新技術(shù)、統(tǒng)籌優(yōu)化系統(tǒng)配置，提高溫控精度和系統(tǒng)可靠性等分析研究，拓展了艦船冷藏系統(tǒng)技術(shù)應(yīng)用的新思路，為新形勢下研制更高效的艦船冷藏裝置系統(tǒng)提供了有益參考。