船舶冷藏箱变频节能技术的研究

随着世界各国易腐货物进出口量的迅速增加，冷藏集装箱运输得到了迅 速的发展，目前全球冷藏集装箱数约为750 000TEU，且每年仍有约6500 TEU 新冷藏集装箱投入营运，冷藏集装箱运输已成为国际贸易中的一种重要手 段，然而在营运的冷藏集装箱中有90％以上采用机械式，所以其能耗问题 日趋突出，本文所要解决的问题就是如何提高冷藏集装箱制冷装置的工作效 率和经济性。 本文针对冷藏集装箱制冷系统的节能，提出了在压缩机、风机中运用变 频器进行无级调速的方法，使制冷系统的制冷量与箱内的热负荷有较好的匹 配，从而达到节能的目的。通过对冷藏集装箱制冷系统运行特性的热工分析， 得出冷藏集装箱的热负荷计算可借鉴在空调系统中已运用相当成熟的热反应 系数法进行计算的结论，从而使热负荷计算更为精确。 在论文中，总结了制冷与空调装置节能技术的研究成果，针对冷藏集装 箱的特殊运输环境，提出了冷藏集装箱的节能技术措施。 压缩机容量的变频无级调节：冷藏集装箱制冷压缩机变频节能计算，应 用热反应系数法，选择典型航线、进行实船典型航行时刻冷藏集装箱各围壁 温差渗入热的计算，并在参考了有关文献推荐的经验公式后，计算出典型航 次、典型航行日、典型时刻制冷系统的热负荷，并对计算所得的制冷系统负 荷与设计工况下的制冷系统负荷进行比较，得出差值，运用其变化率说明了 压缩机变速调节的必要性。另一方面通过变频节能计算得出压缩机具有33％ 的节能率，从而论证了冷藏集装箱制冷压缩机变频的可行性。 风机的变频调节：冷藏集装箱风机的变频节能计算，采用热反应系数得 出典型航次、典型航行时刻冷藏集装箱内的温差渗入热，计算出冷藏集装箱 内显热及实际所需的风量，通过实际所需风量与额定风量的差值和比率说明 冷藏集装箱风机变速的必要性。典型航次冷藏集装箱风机变频节能计算，得 出蒸发器风机具有58.8％的节能率和冷凝器风机具有70％的节能率，阐明了 冷藏集装箱风机变频的可行性。 电子膨胀阀替代热力膨胀阀：由于变频系统的制冷剂流量变化范围比较 大，而电子膨胀阀对流量变化的反应速度比热力膨胀阀快，对过热度调节的 时间滞后比较小，制冷系统很快就能进入稳定运行状态，使制冷系统的各组 成部分的动态特性有了较好地协调，且电子膨胀阀能够进行集中控制，因此 在变频系统中电子膨胀阀代替热力膨胀阀是必然趋势。在对冷藏集装箱蒸发 器的动态特性进行分析后，得出冷藏集装箱蒸发器具有漫时变的特性，进而 提出了电子膨胀阀在制冷系统运行时的过热度调节规律。 本文对冷藏集装箱制冷系统实现变频中，分析了冷藏集装箱制冷系统的 控制特性和冷藏集装箱的控制性能，并提出了冷藏集装箱的控制方法及制冷 压缩机与变频器的匹配。 研究结果表明，冷藏集装箱制冷系统在其设计负荷的40％～90％航线上 运行采用变频控制具有相当大的节能前景。