1 引言

由于自動(dòng)化技術(shù)及元件近幾年來的快速更新?lián)Q代，而且可靠性也在提高，因此在商業(yè)冷凍冷藏這個(gè)領(lǐng)域中應(yīng)用也越來越多，除了提高系統(tǒng)的效能與節(jié)能外，還有效的減輕了操作人員的工作量，制冷系統(tǒng)的安全性與可靠性也得到提升。這種自動(dòng)化技術(shù)在這方面已能體現(xiàn)到它的商業(yè)價(jià)值。在商業(yè)冷凍冷藏這個(gè)制冷系統(tǒng)中，主要運(yùn)行的是兩種制冷劑工質(zhì)：氨與氟利昂及其替代工質(zhì)（如r22、r134a、r404a、r507、r23等），這兩種制冷劑工質(zhì)由于使用的壓縮機(jī)及與運(yùn)行方式有較大的區(qū)別，因此在控制方式也相當(dāng)不一樣。根據(jù)我們近幾年所接觸的范圍，分別討論這兩種制冷劑工質(zhì)的系統(tǒng)自動(dòng)控制的現(xiàn)狀及發(fā)展。

2 在商業(yè)冷凍冷藏氨制冷系統(tǒng)的自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用

在較大型的制冷系統(tǒng)中通常是以氨作為制冷劑工質(zhì)（但近幾年，氟利昂及其替代工質(zhì)的壓縮機(jī)得到很大的發(fā)展，這種局面正在改變）。由于這種系統(tǒng)通常比較復(fù)雜，要控制的參數(shù)和區(qū)域較多，在全國范圍內(nèi)系統(tǒng)整體實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)控制的成功例子不多，原因是多方面的，這里不作詳細(xì)討論。但作為系統(tǒng)各個(gè)區(qū)間的控制卻是得到廣泛應(yīng)用，這里我們把系統(tǒng)劃分為三個(gè)區(qū)域分為兩部分進(jìn)行討論，高壓、中壓及低壓部分。

高壓部分：6kpa（表壓，以下均以表壓論述）以上，系統(tǒng)在此壓力以上的以冷凝為目的，這部分通常有蒸發(fā)冷凝器和高壓貯液桶的控制，這部分的控制有：根據(jù)壓力變化而使用的變頻控制技術(shù)，使蒸發(fā)冷凝器的風(fēng)機(jī)變頻電機(jī)在30~50hz之間變速，除了可以達(dá)到節(jié)能以外，還可以使系統(tǒng)的壓力趨向穩(wěn)定；在高壓排氣管設(shè)置的恒壓閥，這種設(shè)置是在北方的冬天使系統(tǒng)的高壓不致于過低，造成降溫困難；高壓貯液桶的液面控制也是一種控制方式。在一些使用較長的冷庫和加工廠中還有冷卻塔和水泵的控制。

中壓及低壓部分：6kpa以下，系統(tǒng)在此壓力以下的以蒸發(fā)為目的，在此壓力下運(yùn)行的容器和設(shè)備相當(dāng)多，常用的設(shè)備容器控制有：中間冷卻器的供液與液面控制；經(jīng)濟(jì)器的供液或噴液與液面控制；低壓循環(huán)桶的供液與液面控制以及相配套的氨泵自動(dòng)供液與保護(hù)；臥式蒸發(fā)器的供液與液面控制以及溫度控制；用于冷風(fēng)機(jī)的蒸發(fā)器的供液與溫度控制以及融霜排液控制、高溫冷風(fēng)機(jī)的自動(dòng)換新風(fēng)；各種速凍設(shè)備的自動(dòng)控制；各種制冰設(shè)備的自動(dòng)控制等等。由于冷凍冷藏發(fā)展的需要，使自動(dòng)化技術(shù)在這方面能充分發(fā)揮作用。

在控制執(zhí)行元件方面，近幾年來新推出的產(chǎn)品也不少，例如danfoss 產(chǎn)品中，原有的供液與液面控制是由evra或pm系列的電磁閥+38e（浮球控制器）的兩位組合控制，即固定液面電磁閥通或斷進(jìn)行控制（液面波動(dòng)較大），發(fā)展到用pmlf系列的電磁閥+sv（浮球控制器）的無級(jí)積分控制，即固定液面電磁閥無級(jí)自動(dòng)控制供液（液面波動(dòng)很?。?；進(jìn)而再發(fā)展到mev系列電磁閥+電子液位變送器aks41即可變液面+無級(jí)自動(dòng)控制供液。這種控制已達(dá)到一種隨心所欲的地步。在冷風(fēng)機(jī)自動(dòng)融霜方面，也有較大的突破，hansen公司已從原來的熱氨恒壓排液方式改進(jìn)為浮球排液融霜，這種改進(jìn)的最大特點(diǎn)在于它把結(jié)霜的根源——貯藏在蒸發(fā)器中未蒸發(fā)的氨液徹底排清同時(shí)又不浪費(fèi)用于融霜的熱氨的能量。還有多用途的功能閥即將出現(xiàn)，使這種閥門在加裝不同功能的組件就可以用在不同的系統(tǒng)以發(fā)揮它的作用，它可以是恒壓閥，也可以是液面調(diào)節(jié)閥，又可以當(dāng)作自動(dòng)排液閥，這種閥門的出現(xiàn)使自動(dòng)控制方面又提高到一個(gè)新的臺(tái)階。

在電路控制方面，除了傳統(tǒng)的繼電器線路以外，程序控制器plc也大量的使用在氨制冷系統(tǒng)里，文本顯示器（觸摸屏）的加盟使用使plc的程序修改變得通俗易懂，在實(shí)踐中使用更方便。在我省的一些外資企業(yè)，制冷系統(tǒng)的控制還應(yīng)用了isn系統(tǒng)的中央網(wǎng)絡(luò)控制（如圖1）。它是由多個(gè)idc控制箱連網(wǎng)組成，每個(gè)idc控制箱與每個(gè)控制回路的控制柜用通信線連接，而壓縮機(jī)的數(shù)據(jù)是由外置式通訊接口的送到控制器，系統(tǒng)還設(shè)置了遠(yuǎn)程通訊接口，實(shí)現(xiàn)全系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)控制。

圖1 isn系統(tǒng)的中央網(wǎng)絡(luò)控制

從上述談到的各個(gè)回路控制都容易實(shí)現(xiàn)，但作為整個(gè)系統(tǒng)使用國產(chǎn)壓縮機(jī)的整體控制完成，卻是一件不容易的事，因?yàn)榈侥壳盀橹箛a(chǎn)壓縮機(jī)還未能做到壓縮機(jī)之間的相互通訊?，F(xiàn)在用于氨制冷系統(tǒng)的國產(chǎn)壓縮機(jī)主要有兩種：活塞式和螺桿式，由于活塞式壓縮機(jī)的制冷量比較小，而且能量調(diào)節(jié)的不連續(xù)（不能無級(jí)調(diào)節(jié)），實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)控制的意義不大。而螺桿式壓縮機(jī)能量調(diào)節(jié)范圍大而且可以連續(xù)，是今后實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)整體控制的發(fā)展方向，但目前國產(chǎn)螺桿式壓縮機(jī)的能量調(diào)節(jié)還未能控制自如，需要在制造工藝上有所突破才能在自動(dòng)控制上達(dá)到同步。

較大的氨制冷系統(tǒng)的無人化操作在國外發(fā)達(dá)國家已可以實(shí)現(xiàn)，但在我國還需要走一段較長的路，要達(dá)到這個(gè)目的是一個(gè)綜合實(shí)力的體現(xiàn)。

3 氟利昂及替代工質(zhì)的制冷系統(tǒng)自動(dòng)化應(yīng)用

在談到氟利昂及替代工質(zhì)的制冷系統(tǒng)自動(dòng)化控制，需要知道的是目前這類型壓縮機(jī)在國內(nèi)生產(chǎn)情況，這類型的壓縮機(jī)基本上已經(jīng)由外資企業(yè)壟斷，由于類型的壓縮機(jī)機(jī)型較小，系統(tǒng)較簡單（95%以上是直接供液），這方面的自動(dòng)控制原理是根據(jù)國外一些成熟的方案進(jìn)行設(shè)計(jì)，因此制冷系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)控制并不難。

在較小型的氟利昂及替代工質(zhì)的制冷系統(tǒng)中，其控制線路主要是采用繼電器或一些冷庫專用的已固化的plc模塊，這些已固化的plc模塊實(shí)際上是plc與觸摸屏的結(jié)合體，里面的許多程序參數(shù)都可以在指定范圍內(nèi)根據(jù)要求重新設(shè)置，這些程序根據(jù)制冷工藝的要求設(shè)置比較周到，很受安裝公司和用戶的歡迎。在一些較大型的氟利昂及替代工質(zhì)的制冷系統(tǒng)中，這種已固化的plc模塊還可以并聯(lián)多臺(tái)壓縮機(jī)和冷凝機(jī)組為多個(gè)冷庫或超市冷柜運(yùn)行（如圖2就是這種較大型的plc模塊）。

近年來的氟利昂及替代工質(zhì)的螺桿式壓縮機(jī)大型化發(fā)展得很快，而且機(jī)組之間可以并聯(lián)工作，由于油泵的補(bǔ)油又不會(huì)出現(xiàn)機(jī)組之間的油平衡問題，加上這種制冷系統(tǒng)的自動(dòng)控制程度高，不需要高素質(zhì)的操作人員進(jìn)行操作。因此這種系統(tǒng)不僅僅在小型冷庫和超市冷柜占有很大優(yōu)勢(shì)，而且在大型冷庫和冷凍加工行業(yè)中這些以前只有氨制冷系統(tǒng)幾乎獨(dú)占的領(lǐng)域也搶占了不少的市場(chǎng)，而且這種勢(shì)頭還在擴(kuò)大。這種系統(tǒng)除了泵供液或重力供液還存在回油問題不能跟氨制冷系統(tǒng)完全抗衡外，但在自動(dòng)控制程度、操作水平要求、甚至在造價(jià)方面都有很大的優(yōu)勢(shì)，因此今后的發(fā)展需加大這方面的研究和開拓創(chuàng)新。

圖2 較大型的plc模塊

4 制冷系統(tǒng)自動(dòng)控制發(fā)展存在的問題和今后努力的方向

（1）要做好制冷系統(tǒng)自動(dòng)控制需要綜合素質(zhì)的人材，從專業(yè)的角度來看，一個(gè)熟悉自動(dòng)控制的制冷專業(yè)人員作出的自動(dòng)控制方案與一個(gè)只是為制冷工藝配套的自動(dòng)控制專業(yè)人員做出的結(jié)果是有較大區(qū)別的。因?yàn)楹笳邔?duì)系統(tǒng)不夠熟悉而不能發(fā)揮自如，而程序的合理性恰好是需要有豐富的專業(yè)知識(shí)作支持。而具有較豐富的專業(yè)知識(shí)的往往是一些年紀(jì)較大的技術(shù)人員，這些人對(duì)近年來日新月異的科技知識(shí)的掌握有些力不從心，無法將這些技術(shù)運(yùn)用自如，這就是為什么在國內(nèi)較大型的制冷系統(tǒng)中難于看到較完善的控制系統(tǒng)的原因。這也是我們的差距和今后努力的方向。

（2）對(duì)制冷系統(tǒng)自動(dòng)控制的作用與認(rèn)識(shí)不足，這個(gè)問題對(duì)投資者是一個(gè)方面，對(duì)自動(dòng)控制投入能產(chǎn)生多少效益？可靠性又有多高？這類問題很難有完美的答案。對(duì)設(shè)計(jì)者又是另一個(gè)方面，現(xiàn)在的設(shè)計(jì)院已很少對(duì)設(shè)計(jì)二次線路感興趣，在許多情況下由施工單位看著辦，既然設(shè)計(jì)方都無概念，那施工單位又有多少能力能弄好。

（3）維護(hù)和技術(shù)力量支持跟不上，由于現(xiàn)有的企業(yè)用人制度所限，技術(shù)人員的流動(dòng)性很大，即使在設(shè)計(jì)到施工及調(diào)試都達(dá)到設(shè)計(jì)效果，但由于缺乏維護(hù)和技術(shù)力量的支持，也會(huì)使自動(dòng)控制的效果大打折扣。這是我們這個(gè)行業(yè)的普遍現(xiàn)象。

制冷系統(tǒng)自動(dòng)控制的發(fā)展如何，是由這個(gè)行業(yè)的投資主體所確定的。現(xiàn)有的投資主體基本只有兩類：1、外資企業(yè)，他們大部分對(duì)此較重視，投入也比較大，控制方式也越來越先進(jìn)，有些甚至與國外水平相接近。2、民營企業(yè)，主要是出于投資成本的考慮，自動(dòng)控制方面除了一些必要的保護(hù)控制外，其余方面幾乎是空白。但對(duì)于一些較大的有實(shí)力民營企業(yè)，在一些大型的冷凍項(xiàng)目上，也逐步加大在這方面的投入。

參考文獻(xiàn)（略）

作者簡介

李憲光 現(xiàn)任職于廣東省食品企業(yè)集團(tuán)冷氣裝飾工程公司。