冷庫節能與自動控制

　　1 當前冷庫自控現狀

　　冷庫自控雖然得到了全面普及，然而大多數冷庫的側重面只是安全保護，或者還增加了溫庫撿測和控制，對于全系統的自動調節和冷庫的節能控制還很少涉及。另一方面，即便已得到全面普及的安全保護，在實際運行中的情況也不容樂觀，?別冷庫的自控設施甚至成了“聾子的耳朵”只成了裝飾門面的擺設。近年來上海冷藏庫協會對上海地區氨制冷系統冷庫的安全保護和自動控制情況作了調查，具體情況見表l所示。該調查數據作為豹之一斑反映了當前冷庫自控的概況。

　　表1 上海部分氨系統冷庫自控狀況統計

　　自控設置和運行狀況 被調查冷庫數量(座) 占統計數的百分比(%) 冷庫建成時間

　　較差、一般 40 70 1990年以前

　　較好 12 21 1990年以前

　　很好 5 9 1990年以后

　　1所示自控設置和運行狀況很好的冷庫雖然只有5座，占統計數的9%，然而就是這些冷庫代表了當今的潮流和方向。隨著電子技術的發展，自控元件越來越先進、可變程序控制器(PLC)和微機的功能越來越強、自控程序越來越完善，系統優化和節能的意識也越來越強。冷庫的節能和自動控制的關系越來越緊密，要把冷庫的節能做好和做得更好，就必需把自動控制搞好和搞得更好。上述五座代表當今潮流和先進水平的冷庫所采用的以下幾項自控內容的實例對實現冷庫節能都起了相當重要的作用。

　　2 如何做好冷庫節能的自動控制

　　上述內容的基本出發點是以氨為制冷工質的集中式制冷系統的冷庫，當今以鹵代烴為制冷工質的分散式、準集中式、集中式制冷系統的冷庫得到了很大的發展，其自控程度也往往高于以氨為制冷工質的集中式制冷系統冷庫。多工質不同系統各類冷庫的廣泛應用，極大地豐富了冷庫自動控制的內容，同時也為自動控制在冷庫節能中的應用提供了廣闊的用武之地。

　　2.1 冷庫節能的自動控制由誰來研究開發

　　冷庫節能的自動控制主要涉及的內容是節能控制程序的編制和自控元器件的選用。作為自控元器件的廠商、專業設計院或有能力的使用單位均可擔當冷庫節能自動控制的研究和開發。到目前為止廠商和設計院在該領域內均已有所建樹。

　　冷庫節能的自動控制最好能由廠商和設計院共同研制開發(可以廠商為主，設計院配合)，在使用單位的實施過程中完善定型并不斷研發新產品。

　　2.2 冷庫節能自動控制具體項目的設計和實施配合

　　一個具體項目節能自動控制的實施過程往往是通過設計、安裝調試、試運行、效果考核?修正，直至符合設計要求達到節能目的為至。當項目要求內容有所變比時，可隨時修改?滿足要求。

　　冷庫的節能往往需要通先進的制冷改備、合適的系統匹配、靈話的應變措施和嚴格的運行管理得以實施，這就需要制冷技術人員在優化制冷工藝設計的基礎上，熟悉節能需要、結合本項目特點，設計出完整的冷庫節能自動控制流程圖。根據自控流程圖，電氣自控技術人員才能完成其電氣自控設計，同時還能運用其專業知識，使自控流程更為簡化和優化。冷庫節能是冷庫自動控制重要組成部分，凡冷庫自動控制均由制冷和電氣兩部分內容組成，只有在兩方面技術人員的共同努力下才能使冷庫自動控制行之有效?使冷庫節能落到實處。

　　冷庫節能自動控制的試運行也是十分重要的一環，在試運行中應和使用單位和專業廠商保持密切聯系，與使用單位探討運行效果，與專業廠商商討修正措施。

　　3 冷庫節能自動控制的若干做法和設想

　　節能是冷庫自動控制的目的之一。

　　3.1 關于庫房溫度和蒸發溫度調節

　　3.1.1 多點溫度參數的庫房溫度調節

　　以往庫房溫度調節以位式調節為主，對蒸發溫度往往不作調節，很難達到好的節能效果。

　　庫房溫度理想的控制方式是以庫房的平均溫度、冷風機的進風及其出風溫度為輸入參數，編制適當的控制程序，通過PLC進行調節。如此溫庫調節可以達到節能的要求，也能滿足某些庫房高精度溫度調節的需要，目前己可達到0.250C的精度要求，節能約10%。

　　3.1.2 ?少不同蒸發溫度冷間的?聯運行

　　由于同一系統的制冷壓縮機只能在同一個蒸發溫度下運行，所以不同蒸發溫度的冷間如果?聯運行，對于相對蒸發溫度較高的冷間就處于不節能的運行狀態，該冷間熱負荷越高就越不節能。應當盡量避免這種情況的出現。氟利昂制冷系統中一機雙溫冷庫的做法，在高溫庫回氣管上加背壓閥，在低溫庫回氣管上加單向閥，是不節能的典型做法，不應提倡而宜廢止。

　　3.1.3 變蒸發溫度調節

　　在某一運行狀態下如果蒸發溫度能以庫房熱負荷以及制冷系統制冷量為參數進行調節，則既能達到節能的目的還能使能量調節更為合理。一般而言，制冷系統蒸發器和制冷壓縮機的配備基本都能滿足最高負荷的需要。如果冷間熱負荷減少而制冷量不能及時作出相應調節，則制冷系統的蒸發溫度將會相應降低，使壓縮機的制冷量與熱負荷達到一個新的平衡點。而蒸發溫度的降低反過來卻增加了蒸發器的制冷量，面對己減少的熱負荷必然形成頻繁啟停的后果。蒸發溫度每變化10C，相應增減的電能約3～5%。如果及時調高蒸發溫度，使系統在另一?理想的平衡點上，則不但避免了浪弗、做到了節能，還減少了制冷壓縮機的頻繁起動，是一舉兩得的節能措施。

　　3.1.4 變流量調節

　　以往氨制冷系統蒸發器的制冷劑流量基本沒有變流量調節;氟利昂系統蒸發器的制冷劑流量，大多數只做到簡單的比例調節。空氣冷卻器的空氣流量大多數沒有調節或者只有雙速及風扇臺數調節。這兩種流量參數的調節都是與庫房冷分配設備制冷量以及庫房溫度直接相關的調節，也是冷庫節能自控應于重視的內容之一。

　　3.1.5 設定合適的控制精度和加設超限控制

　　不同的庫房、不同的庫存商品和不同的貯存期都有不同的庫房溫度及其控制精度要求。從節能的角度出發，只要不影響商品的品質，庫房溫度宜取高不取低、控制精度宜取低不取高，不必偏面追求過低的庫溫和高精度控制。

　　對于多?冷間的庫房溫度控制，除了原有的庫房溫度設定值之外，宜加設庫溫超限控制值。這種雙因素的庫房溫度調節能做到制冷系統需要投入運行時，不會因為?別庫房溫度的偏離而過早投入運行;還可以根據當時的實際情況不使冷間或制冷系統過早地仃止運行，充分利用現有能量?避免設備或系統的頻繁啟仃。

　　3.1.6 設置避高?運行控制

　　電力緊缺是當前全國各地存在的普遍現象，用電?谷的巨差更加重了電力緊缺，為此電費的?谷差價在許多城市實行而且價差還在逐步拉大。在不影響商品質量的前提下，冷庫設置避高?運行，有利于電網削?補谷，宏觀上幫助全局節能;微觀而言也有利于降低冷庫的運行成本。

　　3.2 冷間相對濕度調節

　　冷間相對濕度的調節與溫度調節方法的相似之處不必重復敘述。一般冷間的相對濕度在85～95%之間，但也有一些冷間要求的相對濕度低于或高于該范圍，例如有些氣調庫要求的相對濕度是98%、而有些農作物種質庫的相對濕度要求是40～45%。在高相對濕度調節和低相對濕度調節時尤因注重節能措施。

　　3.2.1 高相對濕度調節

　　對于高相對濕度要求冷間的調節，首先要盡量降低制冷劑溫度和庫房溫度之間的對數平均溫差(可取2K)，有必要時還可采用載冷劑間接制冷系統;此外還可采用空氣融霜?把融霜水還原給庫房。這兩項措施通過自動控制予以實施，是行之有效的節能方法，國內貿易部沒計研究院設計的龍口二萬噸氣調庫就是一?很好的例證。

　　3.2.2 低相對濕度調節

　　對于低相對濕度要求冷間的調節，主要也應做好兩方面的控制。其一是在選用盡量少帶熱量進冷間的去濕方法和去濕機的基礎上，控制好去濕程序，在達到相對濕度要求的同時?少冷間的熱負荷。其二是避免氣流組織控制時帶入不必要的室外熱濕負荷;曾經有一?低溫低濕的農作物種質庫，由室外侵入庫內的熱濕負荷約占原計蝶負荷的35%左右。

　　3.3 關于供液方式調節

　　3.3.1 直接膨脹供液

　　直接膨脹供液是大多數鹵代烴(包括氟利昂)系統和?別氨系統采用的供液方法。這種供液方法以往基本采用熱力膨脹閥供液，由于選型、調節以及產品本身的問題，無法實現節能的目的。電子膨脹閥的出現結合多點溫度參數的庫溫調節，可以較好地實現節能運行，一般可節能10%。鹵代烴制冷系統的熱力膨脹閥產品已相當成熟而且還有專用的PLC庫溫控制器，但由于種種原因在冷庫制冷系統中尚未普遍采用，有待加力推廣。氨制冷系統蒸發器運行的過熱度不大，控制難度相對較大，目前尚無成熟的氨用電子膨?閥產品。

　　3.3.2 重力供液

　　重力供液系統在老的氨制冷系統中應用很廣泛，后來逐慚被氨泵供液系統取代。重力供液系統雖然操作麻煩但是不需要消耗電力輸送