李紹銘 劉 兵

（武漢工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院 湖北 武漢：430080）

0 引言

“制冷技術(shù)”是供熱通風(fēng)與空調(diào)工程專業(yè)的一門核心課程，也是相關(guān)專業(yè)學(xué)生必須掌握的一門專業(yè)課程。目前，國內(nèi)有不少教學(xué)設(shè)備公司生產(chǎn)冷庫實(shí)訓(xùn)教學(xué)設(shè)備，但其主要進(jìn)行的是冷庫制冷系統(tǒng)的模擬，且故障設(shè)置多為電氣故障設(shè)置，無法觀摩到具體的組成部件、工作過程及制冷系統(tǒng)故障原因分析排除處理等，不能充分滿足我院目前教學(xué)需求。

為了緊密聯(lián)系教學(xué)內(nèi)容，增強(qiáng)學(xué)生對制冷系統(tǒng)工作原理及設(shè)備構(gòu)成的認(rèn)識，設(shè)計(jì)并自制了一機(jī)兩庫冷庫實(shí)訓(xùn)教學(xué)設(shè)備。該實(shí)訓(xùn)教學(xué)設(shè)備能培養(yǎng)學(xué)員的動手能力，使其能熟練掌握冷庫制冷系統(tǒng)的操作流程及故障排查。學(xué)員可以清晰地觀察冷庫部件構(gòu)成，進(jìn)行冷庫制冷系統(tǒng)的實(shí)際操作、調(diào)試；設(shè)置的八種模擬故障，供學(xué)員進(jìn)行故障原因分析、診斷、排除的操作。

1 冷庫系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

1.1 設(shè)計(jì)思路

冷庫一般多由制冷機(jī)制冷，利用制冷劑在蒸發(fā)管內(nèi)氣化吸收庫內(nèi)介質(zhì)的熱量，從而達(dá)到冷卻降溫的目的。常用的是壓縮式制冷機(jī)組，主要由壓縮機(jī)、冷凝器、熱力膨脹閥和蒸發(fā)器等組成。按照蒸發(fā)器的冷卻形式可分直接冷卻和間接冷卻兩種。直接冷卻是將蒸發(fā)排管安裝在冷藏庫房內(nèi)，制冷劑在管道內(nèi)蒸發(fā)吸熱帶走冷庫內(nèi)的熱量。間接冷卻是由風(fēng)機(jī)將庫房內(nèi)的空氣抽吸進(jìn)空氣冷卻裝置，冷卻后的空氣送入到冷庫進(jìn)行降溫，冷卻迅速，庫內(nèi)溫度較均勻。

根據(jù)實(shí)訓(xùn)室現(xiàn)有實(shí)訓(xùn)設(shè)備狀況，緊密結(jié)合教學(xué)需要，我們對冷庫實(shí)訓(xùn)教學(xué)設(shè)備作以下考慮：

（1）采用裝配式庫體構(gòu)成兩個(gè)空間，一為高溫庫，一為低溫庫，兩庫內(nèi)空間為10m3；

（2）高溫庫庫溫為0℃～10℃。低溫庫庫溫為＜－15℃；

（3）采用一套制冷機(jī)組供冷，壓縮機(jī)選用半封閉活塞式壓縮機(jī)；

（4）采用新型環(huán)保制冷劑；

（5）高溫庫采用自然對流冷卻方式，低溫庫采用強(qiáng)制對流冷卻方式；

（6）設(shè)置八個(gè)故障點(diǎn)，可根據(jù)需要人為設(shè)置故障。

1.2 系統(tǒng)組成與設(shè)備選型

一機(jī)兩庫冷庫系統(tǒng)主要由以下幾部分組成：制冷機(jī)組、高低溫庫體、銅質(zhì)墻排管、吊頂冷風(fēng)機(jī)、風(fēng)幕機(jī)、控制系統(tǒng)、故障設(shè)置箱等。制冷系統(tǒng)選用艾默生低溫半封閉式制冷機(jī)組。根據(jù)實(shí)訓(xùn)教學(xué)中庫門經(jīng)常處于開啟狀態(tài)的實(shí)際情況，選用大一級別的機(jī)組，并在兩個(gè)庫門上方安裝了風(fēng)幕機(jī)。同時(shí)在制冷系統(tǒng)中設(shè)置了多種輔助設(shè)備。低溫庫采用吊頂冷風(fēng)機(jī)冷卻方式，高溫庫采用銅質(zhì)蛇形排管冷卻方式，在高溫庫與低溫庫之間設(shè)置一排氣扇和一回風(fēng)口，利用低溫庫庫溫為高溫庫提供冷源，作為高溫庫的另一種冷卻方式。為保持庫內(nèi)干燥，設(shè)置排水管路將化霜水引至庫體外。系統(tǒng)選用環(huán)保型制冷劑R404a。具體設(shè)備及型號見表1。

表1 一機(jī)兩庫冷庫系統(tǒng)設(shè)備清單

1.3 系統(tǒng)控制部分

1.3.1 系統(tǒng)運(yùn)行控制

根據(jù)冷庫工作運(yùn)行工況，采用STC－200，STC－9100微電腦溫控器對庫內(nèi)溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，高溫庫工作溫度0℃～5℃，低溫庫工作溫度－18℃～－15℃?？紤]實(shí)訓(xùn)操作需求，冷庫制冷系統(tǒng)開機(jī)運(yùn)行時(shí)可以分為手動和自動兩種工作模式，在控制上實(shí)現(xiàn)兩庫同時(shí)開啟和分別開啟的模式。此外還設(shè)置了專門的除霜控制，便于冷庫系統(tǒng)的維護(hù)保養(yǎng)。

1.3.2 系統(tǒng)故障設(shè)置

為了充分利用冷庫實(shí)訓(xùn)教學(xué)設(shè)備的作用，緊密聯(lián)系實(shí)訓(xùn)教學(xué)情況，我們設(shè)計(jì)了專門的故障電控箱，在故障點(diǎn)的設(shè)置上，考慮到制冷專業(yè)實(shí)訓(xùn)的需要，首先設(shè)置了制冷系統(tǒng)三大故障點(diǎn)（漏、堵、凍），其次是最常見的機(jī)械故障及控制方面的故障，根據(jù)冷庫的特點(diǎn)還設(shè)置了化霜部位的故障，一般電器線路故障沒有考慮在內(nèi)。故障設(shè)置見表2，故障設(shè)置電路圖見圖1。

表2 冷庫系統(tǒng)故障設(shè)置

以上故障設(shè)置均連線至故障設(shè)置箱，由小型繼電器和按鈕開關(guān)動作完成，并設(shè)置指示燈指示故障類型。虛擬故障設(shè)置能供學(xué)員了解故障現(xiàn)象、分析故障原因、提出解決方案。對學(xué)員在維修實(shí)訓(xùn)中解決實(shí)際問題提供幫助。

1.4 庫體保溫材料與制冷劑的選用

1.4.1 庫體保溫

一般冷庫與外界存在明顯溫差，需要采用保溫隔熱材料來阻止熱量的傳遞。目前常用的保溫材料有聚氨酯（分板材和現(xiàn)場噴涂兩種）、擠塑板、普通泡沫板等多種類型，其中尤以現(xiàn)場噴涂成型的聚氨酯效果最佳，導(dǎo)熱系數(shù)低且連成整體無拼接縫，具有很高的性價(jià)比優(yōu)勢。裝配式冷庫近年來也頗受歡迎，因?yàn)樗哂泄て诙蹋闲l(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，可拆移等特點(diǎn)。本系統(tǒng)采用聚氨酯板材裝配式庫體。

1.4.2 制冷劑

制冷劑R404a是一種不含氯的中溫中壓非共沸混合制冷劑，由44%R125、4%R134a和52% R143a組成，常溫常壓下為無色氣體，主要用于替代R22和R502，具有清潔、低毒、不燃、制冷效果好、對臭氧層破壞潛能為零等特點(diǎn)，制冷劑R404a最接近于R502的運(yùn)作。

R404a主要應(yīng)用在溫度為－20℃～－50℃的商用制冷設(shè)備中，是替代R502的首選制冷劑，所以R404a在大型商用制冷設(shè)備廣泛使用，包括新型設(shè)備和更新設(shè)備、交通運(yùn)輸制冷設(shè)備，R404a適用于所有R502正常動作的環(huán)境。

圖1 故障設(shè)置電路圖

2 實(shí)施結(jié)果

一機(jī)兩庫冷庫實(shí)訓(xùn)教學(xué)設(shè)備2010年3月開始設(shè)計(jì)、實(shí)施，于2011年1月完工。實(shí)訓(xùn)教學(xué)設(shè)備經(jīng)過多次調(diào)試、檢測，開機(jī)運(yùn)行良好，工作參數(shù)數(shù)值均在設(shè)計(jì)的范圍內(nèi)，初步達(dá)到設(shè)計(jì)的要求。該實(shí)訓(xùn)教學(xué)設(shè)備已于2011年2月投入使用。實(shí)訓(xùn)效果良好。

3 結(jié)束語

該實(shí)訓(xùn)教學(xué)設(shè)備完成后，為學(xué)員提供了直觀的實(shí)訓(xùn)設(shè)備，可供學(xué)員進(jìn)行冷庫系統(tǒng)各種模式的操作、調(diào)試。并能設(shè)置一定量的故障現(xiàn)象，供學(xué)員進(jìn)行分析故障原因及故障排除的操作，大大增加了學(xué)員的動手機(jī)會。增強(qiáng)了供熱通風(fēng)與空調(diào)工程專業(yè)核心課程“制冷技術(shù)”實(shí)驗(yàn)、實(shí)訓(xùn)效果，有利于學(xué)生對相關(guān)理論知識的掌握。該實(shí)訓(xùn)教學(xué)設(shè)備也適用本專業(yè)及各企業(yè)相關(guān)專業(yè)中級、高級工的技能鑒定的培訓(xùn)及考核。此項(xiàng)目的完成，提高了本專業(yè)教師的理論和實(shí)踐教學(xué)水平，也得到了專家的認(rèn)可。

［1］ 李建華.冷庫設(shè)計(jì)［M］.北京.機(jī)械工業(yè)出版社，2007.

［2］ 嚴(yán)衛(wèi)東.小型制冷裝置實(shí)訓(xùn)［M］.北京.機(jī)械工業(yè)出版社，2003.

［3］ 孫余凱.制冷電器故障檢修技巧與實(shí)例［M］.北京：人民郵電出版社，2004.

［4］ 張華俊.半封閉活塞式制冷壓縮機(jī)低溫工況應(yīng)用R404a的試驗(yàn)［J］.制冷與空調(diào)，2007，（6）：71－74.