【司空】第二期 走近自动控制水平最高的节能型低温冷库

冷库概况

梁子湖水产品加工有限公司是淡水水产品综合深加工、销售以及冷链仓储物流等业务的龙头企业，建有一期5万吨冷链物流项目和“双百亿”二期建设项目。

一期冷库于2011年建成，总建筑面积为26405m ² ，容量2.3万吨，采用传统手动制冷控制，配有双螺旋单冻机、平板冻结机和速冻库三种速冻线。二期节能型低温冷库为6层建筑，总建筑面积32367m ² ，其中包含2万吨中转低温产品库和1万吨终端冷库，共有24个冷库间，设备57台套：内容积比可调式螺杆式压缩机4台、低压循环桶3个、屏蔽氨泵6台、冲霜排液桶(8m3)1个、高压贮氨器(10 m3)2个、蒸发式冷凝器2台、其他压力容器15台、水泵8台、控制系统 12套、5吨货梯4部及配套设施。该冷库在制冷系统设计之初，依旧沿用一期冷库的传统手动控制系统，随着项目推进，综合考虑人工成本、安全操作、后期维护等因素后，该项目重新定位为采用先进的自动控制制冷系统的自动化冷库。

根据该设计方案，二期3万吨节能型低温冷库(-18℃)于2015年7月建成投入使用，结合超高水平的工业制冷解决方案及产品，实现了热气融霜、液位控制等应用的全自动控制，成为湖北省自控水平最高的节能型低温冷库。

梁子湖公司二期3万吨节能型低温冷库（前深蓝冷库建筑）和一期2万吨传统手动系统冷库（后浅蓝冷库建筑）
整个系统中，画龙点睛的是全自动热气冲霜解决方案和电子式液位控制解决方案。

全自动热气冲霜解决方案

热气除霜系统的除霜方式是将热气喷射到蒸发器，从而除去其表面的冰霜。该解决方案比其他系统要求更多的自动化操作，但是其随时间推移所产生的操作成本是最低的。喷射到蒸发器上的热气所产生的一个积极效果是可以将油消除并回收。

热气除霜控制原理图

①截止阀；②过滤器；③电磁阀；④止回阀；⑤手动调节阀；⑥截止阀；⑦截止阀；⑧两步开启式电磁阀；⑨截止阀；⑩截止阀； 9322; 过滤器； 9323; 电磁阀； 9324; 截止阀； 9325; 止回阀； 9326; 溢流阀； 9327; 控制器； 9328; 温度传感器； 9329; 温度传感器； 9330; 温度传感器；

制冷循环中，液体管路上的电磁阀ICS③处于开启状态。供液由手动调节阀REG⑤控制。吸气管上的两步开启式电磁阀GPLX/ICLX⑧处于开启状态，除霜电磁阀ICS9323;则处于关闭状态。

除霜循环开始后，供液电磁阀ICS③将会关闭。风扇会持续运转，以抽空蒸发器中的液体。风扇停止，GPLX/ICLX 关闭。GPLX/ICLX阀③由于阀体中热气的存在将暂时继续保持在打开的位置。当电磁导阀关闭该阀时，热气逐渐在该阀内冷凝，并在伺服活塞的顶部形成液体，此时活塞上的压力逐渐与吸气压力平衡。由于阀内存在冷凝液体，这一平衡过程需要一定的时间。两步开启式电磁阀GPLX/ICLX 在大压差条件下仅有10%的容量，这样可以使压力在阀完全打开前被平衡，以确保平稳操作并避免在吸气管中发生液击现象。另外需要额外延长10-20秒，以便让蒸发器中的液体下沉到底部，而同时不出现气体沸腾现象。随后，电磁阀ICS9323;将打开，并将向蒸发器供应热气。

在除霜过程中，当压差足够大时，溢流阀OFV将自动被打开。溢流阀能够使蒸发器排出的冷凝的热气释放到湿回气管中。也可以根据容量大小将OFV替换为压力调节阀ICS+CVP或高压浮球阀SV 1/3，后者只允许液体排向低压端。

当蒸发器中的温度(通过AKS 219330;测得)达到设定值时，除霜操作将会终止，电磁阀ICS9323;将关闭，而两步开启式电磁阀GPLX/ICLX⑧则将打开。完全打开GPLX/ICLX之后，供液电磁阀ICS③将打开并启动制冷循环。风扇在延迟一段时间之后也将启动， 以便冷却蒸发器表面残留的液滴。

在除霜循环的过程中，阀门的使用尤为关键。ICLX两步开启式电磁阀有效避免了人为误操作。第一步只开启阀门整体开度的10%，当阀前后压差下降到1.5bar以后，第二步自动开启，开启度达100%，提高了冲霜结束回到制冷循环的过程安全性。OFV溢流阀的使用，很好的控制了合理的冲霜压力且有效缩短了冲霜时间。

此外，多功能组合阀的使用(制冷供液管路和热气管路)是另外一大亮点。其紧凑型设计为系统节省了大量的空间，仅需要两道焊接，能够减少15%的焊接时间以及10%的安装时间，同时也将氨泄漏风险率降低大幅降低，使系统更加安全、紧凑和美观的同时，也使后期的维护和保养更加方便快捷。

冷库中安装的组合阀+ICLX两步开启式电磁阀的热气融霜自动控制解决方案现场图

电子式液位控制解决方案

电子式液位控制原理图

①截止阀；②过滤器；③电磁阀；④电动阀；⑤截止阀；⑥控制器；⑦液位传感器；⑧液位开关；

为进一步保证制冷系统的安全和稳定运行，梁子湖冷库采用的可远程监控及调试的高精度液位控制方案(AKS4100U+EKE347+ICM+ICAD)：液位传感器能够监控低压循环桶中的液位并向液位控制器⑥发送液位信号，后者会向电动阀ICM的驱动器ICAD发送调节信号。ICM④电动阀可起到膨胀阀的作用。液位控制器⑥还能够提供上下限定液位以及报警液位的中继输出。其中液位传感器和液位控制器的应用使得储液桶内的液位可实现远程监控。电动调节阀ICM的使用可精确控制低压循环桶内的液位，使其始终保持在设定的液位水平。

液位控制器接收来自雷达式液位传感器AKS 4100U的4-20mA液位信号，准确地测量循环桶 (压力容器) 内的液位，再通过控制计算输出4-20mA的电流信号传输给步进电机ICAD，从而来调节ICM电动阀开度，精确的维持储液桶内液位的恒定。

冷库中新型液位传感器AKS 4100+EKE347及控制器产品ICM+ICAD的低压循环桶液位控制解决方案

本案例是节能型低温冷库的典型示范。冷库制冷系统自动化程度的提升，可以有效提高系统运行的安全性、可靠性和经济性，更好地保证冷藏品质，改善劳动条件并提高生产效率，带来良好的经济效益和社会效益。鉴于国内冷库制冷系统自动化水平有较大的提升空间，冷库系统的智能控制将成为国内冷链冷藏产业的一个新方向。