85.99m漁業(yè)運輸船制冷系統(tǒng)設(shè)計

趙明浩

摘 要：近年來，隨著我國遠洋漁業(yè)規(guī)模不斷擴大，捕撈船只迅猛增長，遠洋漁業(yè)產(chǎn)量持續(xù)增加，但與之配套的大型遠洋漁業(yè)運輸船卻少之又少，而國內(nèi)進口的老舊漁業(yè)運輸船已面臨報廢年限問題，租賃國外的漁業(yè)運輸船存在著運費高、租賃難、周期長等問題，極大地制約了我國遠洋漁業(yè)的發(fā)展，設(shè)計大型遠洋漁業(yè)運輸船成為大勢所趨。本文詳細介紹85.99m漁業(yè)運輸船制冷系統(tǒng)設(shè)計，從主要技術(shù)參數(shù)、制冷系統(tǒng)原理、系統(tǒng)負荷計算、設(shè)備選型等方面考慮，滿足CCS規(guī)范要求，具有投資少，系統(tǒng)操作簡單，電力功率消耗最少，艙容利用率高等優(yōu)點，該型運輸船的設(shè)計對推動我國遠洋漁業(yè)運輸發(fā)展具有重要意義。

關(guān)鍵詞：85.99m漁業(yè)運輸船;制冷系統(tǒng)設(shè)計;電力功率消耗最少;艙容利用率高

1引言

上世紀80年代，我國第一支遠洋船隊從馬尾港開赴西非海域開展捕魚作業(yè)，實現(xiàn)我國遠洋漁業(yè)“零”的突破，拉開了我國遠洋漁業(yè)發(fā)展的大幕[1]。經(jīng)過30多年的發(fā)展，我國已擁有專業(yè)大型遠洋魷魚釣船、金槍魚延繩釣漁船、南極磷蝦專業(yè)捕撈船、大型拖網(wǎng)加工船等遠洋專業(yè)捕撈船。

據(jù)資料統(tǒng)計，全球金槍魚年捕獲量約700萬噸，南極海域里的南極磷蝦年產(chǎn)量約62萬噸，還有西南大西洋、東南太平洋的魷魚及其它魚種，采用過去的捕撈、速凍、冷藏、運輸集于一體的單船作業(yè)方式，無論從品質(zhì)還是產(chǎn)量，都遠遠不能滿足現(xiàn)代漁業(yè)高效、快速、大噸位發(fā)展的需要。近年來，大型遠洋漁業(yè)運輸船配合捕撈船作業(yè)，兼作補給船的優(yōu)勢凸顯，為大型遠洋漁業(yè)運輸船的發(fā)展提供了廣闊的空間。

2主要技術(shù)參數(shù)

本船為無限航區(qū)作業(yè)，主要用于保鮮作業(yè)，無冷凍能力，根據(jù)表1主要技術(shù)參數(shù)所示，設(shè)計制冷系統(tǒng)、配置設(shè)備型號等。

3制冷系統(tǒng)原理

本船的制冷系統(tǒng)設(shè)計目標是經(jīng)濟性好、實用性強、艙容利用率高、系統(tǒng)節(jié)能、操作簡單等，根據(jù)其設(shè)計思想采用R404A直接蒸發(fā)排管制冷系統(tǒng)，滿足CCS規(guī)范[2]要求。R404A制冷劑是國內(nèi)外漁船制冷系統(tǒng)中普遍采用的傳統(tǒng)成熟型制冷劑，直接蒸發(fā)排管制冷方式具有投資額最小、電力功率消耗最少、艙容利用率最高、制冷系統(tǒng)操作簡單等優(yōu)點，其制冷系統(tǒng)原理如下：

船用螺桿式壓縮機的低壓吸入蒸發(fā)器（冷藏艙盤管）來的低溫低壓的氟氣體經(jīng)陰陽轉(zhuǎn)子的壓縮成高壓高溫氣體，從高壓出口排出的高壓高溫制冷劑氣體經(jīng)過機組自帶高效油分離器進行油氣分離，分離后的高溫高壓氟氣體被排到船用冷凝器，海水將高溫高壓氣體通過殼管式冷凝器冷凝成高壓液體流入船用貯液器。由貯液器出來的氟液經(jīng)過干燥過濾器，被輸送到螺桿機組經(jīng)濟器內(nèi)過冷再輸送至熱交換器的冷卻盤管內(nèi)再次過冷，從熱交換器出來的過冷氟液給冷藏艙直接膨脹為低壓液體使用，氟液在蒸發(fā)盤管中吸收維護結(jié)構(gòu)的熱量，蒸發(fā)成氣體或氣液兩相流體，經(jīng)過回氣總管進入熱交換器與來自冷卻盤管內(nèi)的中溫高壓液體進行熱交換，分離液滴形成過熱氣體進入壓縮機吸氣端。如此循環(huán)，蒸發(fā)器不斷吸收外界滲入熱量，從而逐步達到設(shè)定的溫度。制冷系統(tǒng)原理示意圖，如圖1所示。

4制冷系統(tǒng)設(shè)計

4.1 系統(tǒng)負荷計算

本船用于保鮮作業(yè)，無冷凍能力，無貨物熱，制冷壓縮機負荷主要包括滲入熱、人工散熱、開艙滲入熱、照明熱等。

4.2 船用螺桿式壓縮機選型

選用2臺國產(chǎn)船用螺桿式壓縮機組ZCLG16MZJM，單臺在-45°C/+35°C工況下壓縮機制冷量98kw，充分滿足需求，根據(jù)CCS規(guī)范要求，增加1臺備用機，即1用1備。

4.3 冷凝器的冷凝面積計算及選型

4.4 冷藏艙蒸發(fā)盤管計算

經(jīng)過計算，冷藏艙一盤管長度約2100m，冷藏艙二盤管長度約2300m，冷藏艙三盤管長度約2600m，冷藏艙四盤管長度約2600m。

4.5 貯液器容積計算及選型

貯液器用來貯存由冷凝器來的高壓制冷劑液體，容積計算如下：

按照貯液器80%最高液位，20%最低液位，冷藏艙中蒸發(fā)盤管總長度9600m，采用φ38x3.5無縫鋼管計算，總?cè)莘e為7.24m3，按充注量的25%計算[3]，則氟利昂充注量1.8 m3。經(jīng)過計算，貯液器容積V=3m3，共計1臺，滿足工作要求。

4.6 系統(tǒng)的自動控制和安全保護措施

系統(tǒng)設(shè)有“自動”和“手動”兩種控制方式，系統(tǒng)運行時一般采用自動控制，當發(fā)生故障或需要手動操作時才使用手動控制，為保障系統(tǒng)高效、安全運行，主要設(shè)備均設(shè)置了必要的保護裝置。

（1）冷藏艙內(nèi)的每路蒸發(fā)盤管由對應(yīng)的熱力膨脹閥自動調(diào)節(jié)，冷藏艙內(nèi)溫度由溫度控制器通過電磁閥控制。當艙內(nèi)溫度達到設(shè)定溫度下限-36?C時，溫度控制器切斷電磁閥電源，停止供液;當艙內(nèi)溫度回升至設(shè)計艙溫上限-34?C時，溫度控制器接通電磁閥電源，恢復(fù)供液;

（2）壓縮機與冷凝水泵及各電磁閥聯(lián)鎖控制，即冷凝水泵啟動升壓后壓縮機方能啟動，當壓縮機運轉(zhuǎn)正常后，系統(tǒng)電磁閥才能供電工作;

（3）從制冷系統(tǒng)安全運行考慮，冷凝器、貯液器等壓力容器均設(shè)置安全閥，以實現(xiàn)高壓保護。每臺壓縮機上都裝有高壓、低壓和油壓壓差繼電器，當制冷系統(tǒng)或機器發(fā)生故障，在排氣壓力過高，吸氣壓力過低或油壓不足的情況下，壓縮機均會停止運行;

（4）整個制冷系統(tǒng)設(shè)有各種符合CCS規(guī)范的指示燈及報警裝置，并設(shè)有各種船用壓力表、和溫度計以備操作人員巡視。

5結(jié)論

本文詳細闡述85.99m漁業(yè)運輸船制冷系統(tǒng)設(shè)計，從經(jīng)濟性、實用性、艙容利用率、系統(tǒng)節(jié)能、操作簡單等方面考慮，主要有以下結(jié)論：

（1）本船選用R404A制冷劑，采用直接蒸發(fā)排管制冷方式，該制冷系統(tǒng)具有投資額最小，電力功率消耗最少，艙容利用率最高，制冷系統(tǒng)操作簡單等優(yōu)點;

（2）冷藏艙的溫度采用電子式自動控制，可根據(jù)設(shè)定的溫度，實現(xiàn)自動控制艙溫，對能量實行自動調(diào)節(jié)，以減少冷藏艙內(nèi)溫度波動的幅度，具有節(jié)能，提高漁貨物品質(zhì)等優(yōu)點;

（3）上述制冷系統(tǒng)設(shè)備均選用國產(chǎn)設(shè)備，符合CCS規(guī)范要求，對我國大型遠洋漁業(yè)運輸船制冷系統(tǒng)設(shè)備的應(yīng)用，保障遠洋漁獲質(zhì)量，提升相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展都將起到積極地推動作用。

參考文獻：

[1]遠洋漁業(yè)三十年大事記（上）（1985—2015）[J].中國水產(chǎn)，2015（03）：18-22.

[2]《鋼質(zhì)遠洋漁船建造規(guī)范（2018）》[S]. 船舶標準化工程師， 2018.

[3]徐世瓊. 新編制冷技術(shù)問答[M]. 中國農(nóng)業(yè)出版社， 1999.