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　　雖然中國的冷鏈產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅猛，但是冷庫的制冷系統(tǒng)依然是建造整個冷庫的核心組成部分。所以制冷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)合理性，是決定冷庫項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)性、環(huán)保性、科學(xué)性的關(guān)鍵因素。

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　　制冷系統(tǒng)的制冷劑

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　　國內(nèi)冷庫制冷系統(tǒng)的制冷劑主要有：氟利昂、氨和二氧化碳三種。

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　　氟利昂制冷劑應(yīng)用較多的為R410A、R404A 和 R507。氨和二氧化碳是兩種天然制冷劑，氨O(jiān)DP=0，GWP=0，二氧化碳 ODP=0，GWP=1，對環(huán)境的影響小，也是當(dāng)今較為熱門的兩種制冷劑。?

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　　根據(jù)環(huán)境保護(hù)部發(fā)布的《關(guān)于生產(chǎn)和使用消耗臭氧層物質(zhì)建設(shè)項(xiàng)目管理有關(guān)工作的通知》，禁止新建和擴(kuò)建生產(chǎn)和使用作為制冷劑等受控用途的 ODS 建設(shè)項(xiàng)目，R22已禁止使用于新建冷庫項(xiàng)目，R22 的替代與新型環(huán)保制冷劑的研究一直是行業(yè)熱點(diǎn)。

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　　液氨由于本身具有毒性，可燃及爆炸危險性，包含在國家安全監(jiān)管總局首批重點(diǎn)監(jiān)管的危險化學(xué)品名錄內(nèi)，且液氨儲存量超過 10 噸即被判定為重大危險源，因此氨制冷系統(tǒng)受到安全監(jiān)督部門嚴(yán)格監(jiān)管，對其應(yīng)用具有很大的限制作用。二氧化碳作為天然制冷劑歷史悠久，由于受到人工合成制冷劑的影響，在國內(nèi)發(fā)展的較晚，因此還沒有得到廣泛的應(yīng)用，目前由于氟利昂對環(huán)境的破壞作用而重登舞臺，發(fā)展前景看好。

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　　制冷系統(tǒng)的選擇?

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　　冷庫按冷藏設(shè)計(jì)溫度分類可以分為高溫、中溫、低溫和超低溫四大類冷庫：

　　①高溫冷庫設(shè)計(jì)溫度為-2℃～+8℃；

　?、谥袦乩鋷煸O(shè)計(jì)溫度為-10℃～-23℃；

　?、鄣蜏乩鋷煸O(shè)計(jì)溫度為-23℃～-30℃；

　　④超低溫冷庫設(shè)計(jì)溫度一般為-30℃～-80℃。

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　　冷庫的設(shè)計(jì)規(guī)模按冷藏間公稱容積可分為大型、中型和小型三大類冷庫：

　?、俟Q容積大于20000m3為大型冷庫；

　?、?0000m3～5000m3為中型冷庫；

　　③小于5000m3為小型冷庫。

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　　為了減小制冷系統(tǒng)制冷劑的充注量，滿足經(jīng)濟(jì)性和安全性要求，一般中小型冷庫采用氟利昂或氨制冷系統(tǒng)，大型冷庫根據(jù)冷庫的設(shè)計(jì)溫度采用氨和二氧化碳復(fù)疊/載冷制冷系統(tǒng)或氟利昂和二氧化碳復(fù)疊/載冷制冷系統(tǒng)。對于氨和二氧化碳復(fù)疊/載冷制冷系統(tǒng)，當(dāng)制冷系統(tǒng)蒸發(fā)溫度高于-25℃，一般采用二氧化碳載冷制冷系統(tǒng)；當(dāng)制冷系統(tǒng)蒸發(fā)溫度低于-25℃時，一般采用二氧化碳復(fù)疊制冷系統(tǒng)。

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　　聚氨酯冷庫板以輕質(zhì)聚氨酯作為冷庫板的內(nèi)心材料，聚氨酯冷庫板的外部由SII，pvc彩鋼板和不銹鋼板組件而成，冷庫板材里面嵌入了鎖扣，在安裝使用的時候，兩塊板的陰陽槽內(nèi)埋入的鎖扣相互搭接。

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　　聚氨酯冷庫板一般厚度有：60 75 100 120 150 175 200mm，最低工作溫度可達(dá)-120度。冷庫達(dá)不到所需溫度的原因，除了制冷機(jī)器的原因，一個非常重要的原因，那就是冷庫板質(zhì)量不過關(guān)。

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　　選購聚氨酯冷庫板最重要的一點(diǎn)是板材氣密性。聚氨酯冷庫板氣密性不好的話，冷庫內(nèi)外的空氣就流通開了，想要達(dá)到理想的隔熱保溫效果就必須要加大能源的消耗了；其次就是要注意聚氨酯冷庫板的隔熱保溫性能，這和聚氨酯冷庫板的厚度有關(guān)，也和聚氨酯板原材選取有關(guān)。

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　　制冷壓縮機(jī)組的選擇?

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　　制冷壓縮機(jī)是制冷系統(tǒng)的心臟，根據(jù)冷庫的規(guī)模和設(shè)計(jì)溫度等因素，合理選擇制冷壓縮機(jī)組是制冷系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。

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　　制冷壓縮機(jī)根據(jù)其工作原理可以分為容積型和速度型兩大類，在冷庫應(yīng)用領(lǐng)域，通常采用容積型壓縮機(jī)，主要包含活塞式壓縮機(jī)、螺桿式壓縮機(jī)和渦旋式壓縮機(jī)。

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　　氨制冷系統(tǒng)一般采用開啟式壓縮機(jī)，主要采用開啟式螺桿壓縮機(jī)。氟制冷系統(tǒng)一般采用渦旋式壓縮機(jī)及半封閉或全封閉式壓縮機(jī)，主要采用半封閉式螺桿壓縮機(jī)，半封閉式活塞壓縮機(jī)和半封閉式渦旋式壓縮機(jī)。二氧化碳制冷系統(tǒng)壓縮機(jī)選擇比較靈活，當(dāng)制冷量較小時一般采用半封閉式活塞壓縮機(jī)，制冷量較大時一般采用開啟式螺桿壓縮機(jī)。 一般大型冷庫制冷系統(tǒng)采用螺桿式壓縮機(jī)，小型冷庫制冷系統(tǒng)采用活塞式壓縮機(jī)和渦旋式壓縮機(jī)。為了滿足制冷系統(tǒng)不同負(fù)荷條件下的經(jīng)濟(jì)性要求，以及保證制冷系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性，壓縮機(jī)組可采用多個壓縮機(jī)并聯(lián)組合使用。

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　　供液形式的選擇?

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　　制冷系統(tǒng)供液方式分為：直接膨脹供液、重力供液、液泵供液、氣泵供液四種。

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　　冷庫制冷系統(tǒng)較為常用的供液方式為直接膨脹式供液和液泵強(qiáng)制供液，通常小型制冷系統(tǒng)采用直接膨脹式供液系統(tǒng)，大型制冷系統(tǒng)采用桶泵強(qiáng)制供液系統(tǒng)。桶泵強(qiáng)制供液系統(tǒng)與直接膨脹式供液系統(tǒng)相比較，其優(yōu)缺點(diǎn)如下：

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　　桶泵供液的優(yōu)點(diǎn)主要有：①蒸發(fā)器具有較高的換熱效率，冷卻效果好；②能夠保證長距離供液；③制冷壓縮機(jī)的運(yùn)行工況得以改善，保證制冷壓縮機(jī)的安全運(yùn)轉(zhuǎn)和提高壓縮機(jī)的制冷效率；④系統(tǒng)操作簡單可靠，便于集中控制和實(shí)現(xiàn)自動化。?

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　　桶泵供液的缺點(diǎn)主要有：①制冷劑充注量大，增加了桶泵機(jī)組，機(jī)房占地面積增大，初投資增加；②系統(tǒng)回油較復(fù)雜，處理不好會導(dǎo)致整個制冷系統(tǒng)發(fā)生運(yùn)行故障。

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　　制冷系統(tǒng)自動化控制?

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　　傳統(tǒng)冷庫自動化程度低、操作人員技術(shù)水平較低是我國冷庫事故頻繁發(fā)生的主要原因，尤其是氨制冷系統(tǒng)，一旦發(fā)生泄漏，極易對人身造成直接傷害，所以提高冷庫中制冷系統(tǒng)自動化程度、減少制冷劑液氨的充注量，對于提高制冷系統(tǒng)安全性可以產(chǎn)生明顯效果。

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　　對于大型制冷系統(tǒng)，一般采用集中 PLC 控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)控制對象主要包括壓縮機(jī)、冷風(fēng)機(jī)、蒸發(fā)式冷凝器、桶泵、沖霜水泵、事故風(fēng)機(jī)。PLC 自控系統(tǒng)集中設(shè)置在控制室，除了監(jiān)控速凍裝置、制冷機(jī)房、液罐區(qū)的氨氣泄漏、報警、事故排風(fēng)、緊急切斷之外，還應(yīng)設(shè)置與氨制冷機(jī)組各分控系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)通訊接口，并具備半年數(shù)據(jù)儲存、適時顯示各相關(guān)安全系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)、氨氣濃度等技術(shù)指標(biāo)。

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　　氟利昂制冷系統(tǒng)與氨制冷系統(tǒng)回油方式不同，氨制冷系統(tǒng)只能用集油器放油，可以將油放出制冷系統(tǒng)外，收集后進(jìn)行集中處理，再加進(jìn)壓縮機(jī)曲軸箱補(bǔ)油。而氟利昂制冷系統(tǒng)一般采用回油器自動回油，油不放出系統(tǒng)外，直接送至各補(bǔ)油部位，采用封閉式回油的油路設(shè)計(jì)，回油技術(shù)是氟利昂制冷系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)。

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　　并聯(lián)壓縮機(jī)組回油?

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　　并聯(lián)壓縮機(jī)組的關(guān)鍵技術(shù)是各并聯(lián)壓縮機(jī)能順利而均衡地回油，從而保證各壓縮機(jī)的正常潤滑和工作。

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　　并聯(lián)壓縮機(jī)組系統(tǒng)的回油問題主要受兩個因素影響：一是系統(tǒng)設(shè)計(jì)因素，即系統(tǒng)布局與管路設(shè)計(jì)；二是化學(xué)因素，即潤滑油和制冷工質(zhì)混合物性質(zhì)。

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　　一般系統(tǒng)布局與管路設(shè)計(jì)是設(shè)計(jì)重點(diǎn)，通過系統(tǒng)設(shè)計(jì)優(yōu)化，減少甚至消除管道中潤滑油積存現(xiàn)象，增強(qiáng)系統(tǒng)回油能力。渦旋并聯(lián)壓縮機(jī)組和螺桿并聯(lián)壓縮機(jī)組適宜采用高壓回油方案，活塞并聯(lián)壓縮機(jī)組適合采用低壓回油方案。

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　　氟利昂桶泵機(jī)組回油?

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　　大型氟利昂制冷系統(tǒng)通常采用桶泵強(qiáng)制供液系統(tǒng)集中制冷。在低壓循環(huán)桶內(nèi)，冷凍油與氟利昂分離，由于油比重較氟利昂小，冷凍油聚集在低壓循環(huán)桶的上部。氟利昂桶泵供液系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)在于如何將聚集在低壓循環(huán)桶上部的冷凍油不停地回流到壓縮機(jī)，從而保證壓縮機(jī)的正常潤滑和工作，保持制冷系統(tǒng)運(yùn)行安全。

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　　桶泵回油的關(guān)鍵技術(shù)在于采取以下三個必要措施：

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　　①在低壓循環(huán)桶控制液位的上下各100mm 處，分別設(shè)置一根回油管，不管低壓循環(huán)桶內(nèi)的冷凍油液面處于什么位置均能通過回油管導(dǎo)出，冷凍油和氟利昂混合液在換熱裝置中分離，氟利昂液體被加熱形成氣體后回到低壓循環(huán)桶，冷凍油則被吸入壓縮機(jī)回氣管，回到壓縮機(jī)。通過調(diào)節(jié)回油管上的閥門，控制回油量，從而使油路系統(tǒng)均衡；

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　　②選擇高質(zhì)量高靈敏度的液位控制器，有利于回油系統(tǒng)持續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行；

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　?、鄄捎门P式低壓循環(huán)桶，因其截面相對立式桶大，桶內(nèi)液面波動小，更有利于系統(tǒng)回油均衡。

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　　制冷系統(tǒng)壓力管道材質(zhì)選擇?

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　　冷庫制冷系統(tǒng)中最常用的管道材質(zhì)為 20#碳鋼無縫鋼管，其次為紫銅管、10#碳鋼無縫鋼管和16Mn 低合金鋼管。氨制冷系統(tǒng)制冷管道不能采用銅管。

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　　根據(jù)《工業(yè)金屬管道設(shè)計(jì)規(guī)范》GB? 50316—2000（2008 年版）要求，除了低溫低應(yīng)力工況外，10#碳鋼無縫鋼管（GB/T 8163），20#碳鋼無縫鋼管（GB/T 8163），16Mn 低合金鋼管（GB/T 8163）的使用溫度下限分別為-29℃；-20℃；-40℃。在冷庫溫度范圍內(nèi)，10#碳鋼無縫鋼管應(yīng)用于低于-29℃工況條件下，只有部分管徑滿足低溫低應(yīng)力工況條件。20#碳鋼無縫鋼管可用于低于-20℃工況，滿足低溫低應(yīng)力工況條件，16Mn 低合金鋼管一般應(yīng)用于二氧化碳制冷系統(tǒng)及超低溫冷庫制冷系統(tǒng)管道材料。?

　　冷庫制冷系統(tǒng)是一個多種設(shè)備組合和關(guān)鍵技術(shù)運(yùn)用的綜合體，制冷系統(tǒng)的合理設(shè)計(jì)是保證冷庫正常運(yùn)行、環(huán)境友好、初投資及后期運(yùn)行經(jīng)濟(jì)的前提條件。只有把握好制冷系統(tǒng)設(shè)計(jì)的各個要點(diǎn)，憑借新技術(shù)及經(jīng)驗(yàn)不斷優(yōu)化，才能使制冷系統(tǒng)設(shè)計(jì)趨于完美。