第4期2021年2月No.4February ，2021
苗家明
僧侣鞋（浙江国际海运职业技术学院，浙江舟山316021）
摘要：随着科技的进步和技术的创新，冷藏技术也开始逐步成熟。文章通过说明船舶冷库在航行中对
船上人员包括工作人员以及旅客等的重要性，提出船舶的伙食冷库必须进一步改善升级，引出PLC 加入伙食冷库温度控制系统的应用，实现船舶冷库温度自动控制并设计出更好的船舶冷库温度控制系统。关键词：船舶冷库；温度控制系统；系统设计；PLC 中图分类号：X171文献标志码：A 江苏科技信息
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作者简介：苗家明（1990—）男，浙江舟山人，助理工程师，硕士；研究方向：电气自动化。
引言
船舶冷库是船舶的重要辅助机械，是船员及旅客的生活保障。冷库储藏着船上人员在航行中所需要的粮
食，想要保证一次航行能顺利首先得保证船舶的冷库正常运行。应先了解透彻伙食冷库是什么，起到什么作用，以及它的架构、工作原理，这样才能更好地分析系统调节性能，对比设备使用情况再改善升级，以此保证船上人员的生命安全及海洋生态环境安全。
1船舶冷库的作用与设计
冷库是用来冷藏的地方，粮食想要长期保存就需要冷藏。因为低温可以抑制粮食中酶的活性，从而使粮食不易腐烂，又能很好地保持食品在新鲜时特有的、香、味和营养价值。但是并不是所有的食物都是储藏于越低的温度就能保存得更好，不同的食物需要保存在不同的温度下，所以船舶冷库一般都不会只有一间。制冷技术在船舶冷库中的应用一般有两种：（1）冷却冷藏，将食品的温度降低到接近冰点，以抑制微生物活动和食品的呼吸作用，如瓜果、蔬菜、蛋类以及乳制品的冷却冷藏条件为温度0~5℃，相对湿度85%~90%。（2）冷冻冷藏，主要是将肉类、鱼类温度降到大部分汁液冻结的程度，这样可以使其在较长的时间内保持新鲜，冻结温度为-30~-23℃，冻结速度为5~8cm/h 。 2船舶冷库温度控制系统的组成及工作原理2.1船舶冷库的结构组成
冷库是利用制冷设备来创造对其中储藏物适宜低温环境的一个仓库。在船舶上，伙食冷库一般用来储藏食品、乳制品、肉类、水产、蔬菜水果和冷饮。制冷方法有很多种，但是一般在船舶的伙食冷库制冷中都是应用蒸气制冷中的蒸气压缩式制冷技术。这种
制冷循环中一共包括了4个主要过程：压缩、冷凝、节流和蒸发，以管道将这4个步骤衔接起来完成循环制冷。船舶伙食冷库的系统设计主要包括两大块：一个是冷库隔热系统，另一个是冷库冷藏系统。这两个系统组成船舶冷库的温度控制系统。2.2船舶冷库温度控制系统
船舶的食品冷却存储自动控制主要由温度自动控制系统和冷冻循环使用系统组成［1］，这两个温度和压力控制系统通过冷却剂互连。当温度控制系统工作时，冰箱工作循环系统也将开始运行。温度控制系统（见图1）的工作原理：温度继电器11检测冷藏库温度的变化。（1）当温度升高到设定的上限温度时，温度继电器开关闭合，这时回路控制使电磁阀9通电，打开阀，当液态冷却剂7通过蓄热室8和电磁阀9时，经过热膨胀阀落入低压蒸发器中蒸发，并且当压缩机1吸入压力升高时，吸热使制冷存储器的温度降低。达到低压继电器设定的极限，开关闭合，压缩机将自动启动，而低温低压的气态冷却剂将由制冷压缩机抽走，使冷却剂的压力和温度得以补偿将其升高，然后通过冷凝器5在液体中冷却，并存储在储液罐7中，可以循环使用。（2）当冷藏温度降至设定的下限温度时，温度继电器断电并断开，电磁阀断开并关闭，冷却剂停止进入蒸发器。一旦关闭液体供应电磁阀，压缩机的吸入压力就会逐渐降低。当吸气压力降至设定的极限值时，低压继电阀关闭，导致压缩机停止运行。通过以上的具体操作来实现对冷库的温度控制，工作原理如图1所示。
设计船舶上冷库温度控制系统最重要的就是实现自动温度控制［2］。自动控制的使用可以确保冷藏
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温度的稳定性，避免不必要的低温，且可以在存储过程中稳定食品的质量，并减慢进料表面水的蒸发。若实现了温度系统的自动控制，系统会变得稳定，工作起来也更有保证，而且还节能。当前，大多数船舶冷却系统仍由继电器接触器控制，存在许多问题，例如维护困难、接线复杂、功耗高以及设备灵活性、可靠性差。在船舶冷库中，温度想要得到更有效的控制，可以将PLC添加到冷却控制系统中。PLC具有体积小、功能强、可靠性高、抗干扰性强、维护方便等优点，在控制系统上具有非常突出的优势。添加PLC的冷却系统可以控制多个存储库之间的许多组件，从而更有效地监视冷存储库。
3PLC在船舶冷库中的应用
3.1PLC概述及其优势
PLC是可编程逻辑控制器，它的运算功能非常强大，可以说是为了设计工程与运算而生的。它使用可编程存储器存储执行，例如逻辑运算、顺序控制、时序、计数和算术运算等操作指令。它通过数字或模拟输入和输出控制各种类型的机械设备。与传统的冷藏温度控制系统中的继电器相比，它具有许多显著的优势：功能强大，性价比高。小型PLC主机可谓“麻雀虽小，五脏俱全”，它包含成百上千个编程元素，可以完全实现非常复杂的控制功能。它面向计算机，因此它也可以通信和联网。
3.2PLC对制冷压缩机的启停控制
当制冷压缩机开始制冷的时候，制冷压缩机通电并机械做功，机械功作用于压缩蒸发器中的低温低压气体，并将其输送到后续设备，以达到冷却效果［3］。
PLC与排气电磁阀、排气压力继电器和低压继电器一起，共同控制压缩机的启动。当制冷工作开始时，PLC自动检测低压继电器，判断其在什么状态，若检测到低压继电器闭合，便控制排气电磁阀闭合，之后检测压力并控制排气压力继电器，这样制冷压缩机的启动便全程由PLC自动控制。PLC和低压压缩机继电器控制压缩机停止，如果制冷温度降至设定的下限值，PLC控制使电磁阀断电，制冷剂无法从储液罐出来，然后检测并控制压力是否达到低压继电器的断开条件，控制低压继电器以控制制冷压缩机停止运行。
3.3自动调节冷库温度
加入PLC的船舶冷库温度控制系统可以轻易实现对库间温度的实时监控和有效控制，主要是通过控制储液罐的电磁阀与温度继电器来实现对冷库的监控。具体操作是：PLC通过检测温度继电器了解冷库中的情况；当库中温度过高的时候，PLC检测到温度继电器通电，便控制电磁阀打开，增大制冷剂的流量，使更多制冷剂进入到蒸发器中，通过蒸发制冷剂使得冷库达到降温效果；当库中温度过低的时候，PLC检测到温度继电器断开，便控制电磁阀关闭，减少制冷剂的流量，控制进入到蒸发器中的制冷剂的流量，减少制冷剂的蒸发，降低制冷效果使冷库回温上升［4］。
3.4PLC自动控制实现以及流程
装有PLC的船舶冷库系统开始工作的第一步就是PLC的程序初始化，启动加热器，开始融霜间隔的计时，启动气动冷却水泵。启动压缩机后，关闭电加热器，通过检测冷却水压力来判断并控制压力继电器。压缩机在半负载状态下启动时，当吸气压力降低到默认压力排放值时，排放压力开关关闭，PLC将控制排气电磁阀通电，压缩机将进入全载运行状态（见图2），进入充分的工作状态。当吸入压力低于低压电磁阀的最小值时，PLC将控制以停止压缩机。PLC 控制自动融霜，每隔30min进行一次，每次5min。PLC通过检测压缩机排压是否超过允许值、冷却水是否正常供给、滑油压力是否正常来判断是否阻塞，同时还可以发出警报［5］。
4结语
本文通过研究改良冷库对于目前船舶伙食冷库的重要意义，阐述了现代社会冷冻冷藏行业的趋势。从冷库的现状与发展来看，冷藏发展迅速，低温库比例有所增加，适合船舶保障伙食的冷库异军突起，装配式冷库的分散式制冷系统推广力度正在加大，冷库设计更加趋于优化，自动化控制程度逐步提高，安全生产和质量监督等管理部门对冷库的监管力度大大加强，不断朝向灵活多样、高效安全、环保节能的方向
发展。图1冷库温度控制系统
参考文献
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［2］刘海鑫，姜勇，李军.小型船舶冷库制冷系统的改进设计研究［J］.舰船科学技术，2009（12）：20-21.［3］吉顺平.可编程控制器原理及应用［M］.北京：机械工业出版社，2016.［4］张峰，张均东，封志强.基于PLC和触摸屏技术的船舶伙食冷库控制系统设计［J］.中国修船，2014（4）：
32-35.
［5］张阳，单海校，周东柳.基于PLC的节能制冷系统设计［J］.中国水运，2014（10）：26-27.
（编辑姚鑫
）
图2PLC自动控制流程
Design of temperature control system for marine cold storage
Miao Jiaming
（Zhejiang International Maritime College,Zhoushan316021,China）
Abstract:With the development of science and technology and technological innovation,refrigeration technology begins to mature.Through explaining the importance of ship cold storage to ship personnel,including workers and passengers,this paper points out that the ship food cold storage must be further improved and upgraded,and introduces the application of PLC in the temperature control system of food cold storage in order to realize the automatic temperature control of ship cold storage and design a better temperature control system of ship cold storage.
smdv-17
Key words:ship cold storage;temperature control system;system design;PLC
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