铁路机械冷藏车制冷机组的应用分析

制冷技术 � �� � 年第 � 期 铁路机械冷藏车制冷机组的应用分析 尹忠毅 沈行德 �上海铁路分局机械保温车辆段 上海 �� � �� 【摘 要 】 概迷我国铁路机械冷藏车的发展 , 并对当前主型车制冷机组的应用技术进行比较 , 通过承运试验情况 进行分析 , 从而提出为机冷车配备制冷机组方面的建议 。 【关键词」 铁路 机冷车 制冷机组 应用 分析 � ��� �� � �� � � ��� !�旧 � � � � �� �� � � � �� � � � � �� � � �� �� � �� ���� � � � �� � � � � � ! �� � 一 、概述 目前 , 我国铁路冷藏运输车辆有冰保车 、冷板车 和机械冷藏车�简称机冷车 � , 其中机冷车约占 �� � 。 机冷车车型主要有五辆编组 �一辆发电乘务车 、 四辆 保温货物车 �的 �� � 型 、 ��� 型 、 ��� 型和 � �� 型 , 以 及单节车 ��� 型 、 � ��� 型和 � ��� 型 。 机冷车有比其他冷藏运输车辆较优越 的承运条 件 , 能实现制冷 、加热 、通风换气和保温工况 , 并具有 温控范围大和控温精度高的特点 , 即在冬季 一 �� ℃ 和 夏季 十 �� ℃ 的外温下 , 保持货间温度在 十 �� ℃ 一�� ℃ 范围内的任何一个区间温度 。 又因车辆 自身具 有发电装置或动力装置 ,不仅能随时控制制冷机组的 工作 , 满足各种易腐货物的承运要求 , 而且又不受运 距 、时间等条件的限制 , 所以是我国冷链中不可缺少 的冷藏运输工具之一 。 铁路机冷车的发展经历了进 口 、引进技术和实现 国产化到自行开发 、制造的过程 。 从六十年代至九十 年代初 , 先后进 口了原民主德国生产的 �� � 型至 �� � 型和 ��� 型至 ��� 型六种车型 的机冷车 。 在此期 间 ,我国也曾经制造了 � �� 型机冷车。 其中 , �� � 型 、 � �� 型和 � �� 型 车已经淘汰 , 国产 �� � 型车也将淘 汰。 九十年代初 , 通过引进 ��� 型机冷车制造技术 并实现国产化 ,结束了我国机冷车长期依赖进 口的历 史 。 近年来 , 相继研制成功的 � �� 型成组机冷车以 及 � �� � 和 �� � � 型单节机冷车 , 又结束了我 国机冷 车自行开发能力低 , 制造技术落后 的局面 。 随着国民经济政策由经济逐渐向市场经济 的转变 , 为适应铁路易腐货物一次运量 的减少 和货 源 、地点分散的特点 , 机冷车的生产由逐步淘汰十辆 编组 、向五辆编组直至单车可灵活编组承运的趋势 , 制冷机组的应用技术也 向着技术先进 、性能良好 、工 作可靠和耐用的方向发展 。 为此 , 在考虑适合中国国 情 、顺应国际冷藏运输用制冷技术现状和发展前提 下 , 在 �� � 和 �� �� 型单节车上配备了美国开利公司 生产的凤凰机组 , 在 �� �� 型单节车或为部分 ��� 型 成组车上配备了 国产石家庄车辆工厂开发研制的 “蓝鲸 ”系列机组和更新换代产品 “大白鳖 ”机组 , 并 已投人运用和批量生产 。 二 、主型车制冷机组主要技术参数及特点 机冷车上配备的制冷机组 ,先后采用氨泵供液盐 水循环系统�已经淘汰�和以 �� � 或 � �� 为制冷剂的 直接膨胀系统 。 目前 , 成组车的货物车较多采用二台 单系统机组 ,分别安装在车体二端 , 也有少数采用一 台双系统机组�即一台机组设置二套独立的制冷系 统� , 安装在车体一端 , 它们都由发电车集中供电 。 单节车都采用一台制冷机组 , 有单系统也有双系统 , 安装在车体一端 , 由机组配置的发动机直接驱动 。 � 列出了当前主车型配备国内外机组的主要技术参 数 。 由此可以看出 � �� ���� 型和 � �� 型机冷车配置的 ��功�� 乃 型 制冷机组属同一类型 , 在制冷剂 、自控方式 、单位容积 制冷量和单位重量等方面与其它机组有明显差距 。 �� �微机控制技术的应用 , 不但能做到制冷系统 传统自控方式下的各项功能 , 还可实现记录 、储存系 统运行参数 ,特别是能实现故障自检和显示 , 方便了 � � � � 年第 � 期 制冷技术 操作人员尽快排除故障 , 提高工作效率 。 振动冲击和适应使用温度要求变化大 、环境温度高的 �� ��� � 制冷工质作为 目前机冷车制冷机组的 制冷机组上 。 过渡工质 , 符合我国的环保政策 , 能够用于低温工况 、 表 � 制冷机组主要技术参数二二二 �� � 型 �五辆成组 ��� �� � 型�五辆成组 ��� �� � � 型�单辆��� � �� � �单辆 ��������� 刀� � � ��� �� 刀� � � ��� ��� 蓝鲸 �� �� ! ∀∀∀ 风凰翱翔翔 蓝鲸 � �曰� � !!!����������� � � � �����净净制冷量 ���� � � � ��� � � � ��� � � � ��� �� � � ��� � � � ��� ������ � � � ��� �� � � � ��� � � � � � ��� �� � � � ��� � � � � � ��� 电电加热量 ���� ��� ��� ���� �� � ��� � 循循环风量 � �� ��� �臼� ��� � � ���� � � 约 �� � ��� � � �� ��� 控控制方式式 一般电气气 一般电气气 微电月亩亩 微电脑脑 微电脑脑 制制冷剂剂 � ���� ������ 甩 ��� �� ��� 咫��� 融融霜方式式 热氟氟 热氟氟 热氟氟 热氟氟 热氟氟 融融霜控制方式式 手动 、定时时 手动 、定时时 手动 、定时 、、 手动 、定时 、、 手动 、定时 、、 风风风风风压差差 风压差差 风压差差 货货物车配置�台��� � �单系统��� � �单系统��� �� 双系统��� � 单系统 ��� �� 双系统��� 驱驱动方式式 �七动机机 电动机机 电动机机 内燃机� 电动机机 内燃机机 制制造商商 民德斯考第茨茨 石家庄工厂厂 石家庄 � ��厂厂 美国开利利 石家庄 上厂厂 蒸发器进风温度 一 �� ℃ , 冷凝器进风温度 十 �� ℃ 时制冷量 �国产� 蒸发器进风温度 一 �� � �℃ , 冷凝器进风温度 � �� ℃时制冷量�进日 � , � 蒸发器进风温度 十 �℃ , 冷凝器进风温度 � �� ℃ 时制冷量�国产 � 蒸发器进风温度 � � � �℃ , 冷凝器进风温度 � �� � � ℃ 时制冷量�进 口 � �� �风压差技术用于制冷系统的融霜控制 , 避免 了因压力控制方式或定时控制方式所造成融霜功能 的误动作 , 使之能在确切反映蒸发器表面霜层厚度的 基础上进行融霜 。 �� �“蓝鲸 ” 系列制冷机组采用二套独立 、完整 的 制冷系统 , 安装在一个共用机架上 , 组成单机组双系 统 , 机组蒸发器采用下回风 、正向平送风方式 , 其出风 口与车内顶部送风道对接 , 其结构紧凑 、所占车内空 间位置小 , 由于二套制冷系统可根据不同工况选择同 时运行或单独运行 , 又利于当机冷车承运途中发生故 障不能及时修复时 , 防止货损事故 。 三 、制冷机组在承运易腐货物时的降温试验浅析 目前 , ��� 型 机冷车大部分配备 了 �� �� � �乃 �� �制冷机组 。 经多年运用性能良好 , 便于维修 保养 。 对引进的“开利 ”公司制造的“凤凰 ”制冷机组 和国产石家庄制造的“蓝鲸 ”制冷机组是第一次配备 在成组机冷车上 , 为了解承运货物后 的制冷状况 , 这 段分别在成组成上进行降温试验 。 第一次试验于 �� � � 年 � 月进行 , 在 ��� 型机冷 车的货物车上安装了 “凤凰 ” � � � �� � 型单系统制冷 机组 �该机组原用于公路冷藏运输的半挂车上 , 由内 燃机直接驱动 , 现改用备用 电机驱动 � , 承运无包装 的半片冻猪肉 , 试验区间为上海至厦门 , 车组承运时 间约 �� 小时 , 机组累计平均运转工时 �� 小时 , 大气 �益度变化为 �� ℃ 一 �� ℃范围。 第二次试验于 � � �� 年 � 月进行 , 在第一次试验 的车组上换装 了“ 蓝鲸 � ” �� �习� 型双系统制冷系 统 , 承运经包装的冻分割肉 , 试验区间为四川梁家坝 至佛山东 , 车组承运时间约 � � � 小时 , 机组累计平均 运转工时 �� 小时 , 大气温度变化为 �� ℃ 一 �� ℃ 范 �到。 试验过程制冷机组运行均由发电车集中供电 , 电 动机直接驱动 。 试验时 , 测温仪表均设定间隔 巧 分 钟记录货间温度 。 第一次试验在一辆货物车内设置 测温敏感头 , 机械车内设置自动温度计录仪 , 二者通 过电缆连接 。 第二次试验由车组配置的遥测温度仪 , 通过机械车显示温度 ,手工记录货间温度 。 现以 � �� 车组 � 号车为例 ,其两次降温试验数据见表 � 和表 � � � 制冷技术 � � � � 年第 � 期 所示 。 表 � 第一次降温试验数据 表 � 第二次降温试验数据 ���� � ���� � ��� � 、、�� � ��� � ��� � ��� ���� � ���� 一 � � ��� � � ��� ��� � � ���� 一 � � ��� � � ��� ��� � � � ��� 一 � � ��� � � � ��� ��� � � � ��� 一 � � ��� ��� ���� � ���� 一 � � ��� 一 � ��� ����� � � ��� �� � ��— �� �� 装车完毕制冷��� � � ���� � � ��� � � ��� ��� � � ���� 一 ���� 一 �� � ��� ��� � � ���� 一 ���� 一 �� � ��� ��� � � � ��� � � ��� 一 � � ��� ��� � � ���� 一 ���� 一 �� � ��� ��� � � � 一 1 999 一 1 3 . 222 222 2 : 0 000 0 999 一 6 . 222 222 2 : 1 555 一 1 9 . 555 一 1 3 . 222 222 2 二 3 000 一 2 0 . 000 一 1 3 . 444 222 2 : 4 555 一 1 7 . 555 一 1 1 . 000 222 3 : 0 000 一 1 8 . 000 一 1 2 . 888 222 3 : 1555 一 2 0 . 000 一 1 3 . 999 222 3 : 3 000 一 1 8 . 222 一 1 3 . 777 222 3 : 4 555 一 1 7 . 888 一 1 2 . 111 000 : O ())) 一 1 4 . 333 一 1 2 . 000 OOO : 1555 一 2 0 . 888 一 1 4 . 333 000 : 3 000 一 2 0 . 888 一 1 4 . 222 OOO : 4 555 一 1 4 . 222 一 7 . }}} 111 : oooo 一 1 5 . 000 一 1 2 . 555 111 : 1 555 一 2 0 . 777 一 1 3 . 111 111 : 3 000 一 2 0 . 888 一 1 3 , 000 时时间间 遥测温度℃℃ 11111 ⋯ nnn1117: 00—19:(X) 预冷冷飞飞7 : 0000 四.777 29 .333 1117 : 1555 26.222 25.666 1117 : 3000 24.000 23.666 1117 : 4555 21.555 2 1.333 1118 : 0000 16.999 16 999 1118 : 1555 11.888 11.999 1118 : 3000 7 .999 8.111 1118 : 4555 4.333 4.111 1119 : 0000 2.333 2 lll 9 : oo—17: 巧 装车完毕制冷 停机后重新开机 333: oooo 一 2 0 . 222 一 1 0 . 222 333 : 1555 一 2 2 . 555 一 1 0 . 888 333 : 3 000 一 2 2 555 一 1 0 . 777 333 : 4 555 一 2 2 . 555 一 1 0 . 888 444 : oooo 一 2 2 . 333 一 1 0 555 444 : 1 555 一 2 2 . 555 一 1 0 . 111 444 : 3 000 一 2 2 . 444 一 9 . 888 444 : 4 555 一 2 2 . 333 一 9 . 888 555 : oooo 一 2 2 . 000 一 1 0 . 000 555 : 1 555 一 2 1 . 555 一 9 . 777 555 : 3 000 一 2 1 . 666 一 1 0 . 000 555 : 4 555 一 2 1 . 444 一 1 0 . 333 666 : ()OOO 一 2 1 . 222 一 1 0 . 555 666 : 1 555 一 2 1 . 555 一 1 0 . 222 999 : 0 000 2 . 666 一 0 . 777 999 : 1 555 1 . 444 一 1 . 000 999 : 3 000 0 . 666 一 2 . 000 999 : 4 555 一 0 . 333 一 3 . 333 111 0 二 0 000 一 0 222 一 4 . 111 111 0 : 1 555 () . 222 一 4 . 333 111 0 : 3 000 0 . 111 一 4 . 333 111 0 : 4 555 一 0 . 222 一 4 . 888 111 1 : 0 000 一 () , 555 一 5 . 999 111 1 : 1 555 一 0 . 888 一 6 . 444 111 1 : 3 000 一 1 . 222 一 5 . 555 111 1 : 4 555 一 1 . 333 一 5 . 222 111 2 : 0 000 一 1 . 444 一 4 . 222 111 2 : 1 555 一 2 . 888 一 4 . 777 111 2 : 3 000 一 3 . 111 一 6 . 000 111 2 : 4 555 一 3 . 333 一 6 . 666 111 3 : 0 000 一 4 . 111 一 7 . 222 111 3 : 1 555 一 3 , 555 一 7 . 444 111 3 : 3 000 一 3 . 444 一 7 . 333 111 3 : 4 555 一 3 . 000 一 7 . 444 111 4 : oooo 一 2 . 222 一 7 . 666 111 4 : 1 555 一 2 . 111 一 7 . 111 111 4 : 3 000 一 2 222 一 6 . 333 111 4 : 4 555 一 2 . 333 一 6 . 333 111 5 : 0 000 一 2 . 555 一 6 . 999 111 5 : 1 555 一 4 . 000 一 6 . 222 111 5 : 3 000 一 4 . 555 一 7 . 444 111 5 : 4 555 一 4 . 666 一 7 . 999 111 6 : 0 000 一 4 777 一 8 . 222 111 6 : 1 555 一 5 . 222 一 8 . 555 111 6 : 3 000 一 5 . 222 一 8 . 666 飞飞6 : 4 555 一 5 . 000 一 8 . 666 111 7 : 0 000 一 4 . 999 一 8 . 555 111 7 : 1 555 一 4 . 999 一 8 . 555 * 装载冻货时 以机组配置的回风温度作为货间温度 从第一次承运降温试验数据可以看出 , 制冷机组 在连续运转工况下 , 车内温度并未 因多开机而降得更 低 。 承运过程蒸发器融霜动作频繁 , 制冷机运转工时 长 , 能耗增加 。 这主要是由于 : ( l) 每辆货物车采用一 台 “凤凰 ” N D M 94 A 型单 系统制冷机组 , 其制冷量较原 2 台 FA功56 机组小 , 而且采用端部一侧平送风的循环风量 (4000 m 3/h )较 原 2 台机组端部二侧平送风的循环风量(8000 m , /h ) 小 , 车内送风道又没有改变 。 当车内堆货后 , 使回风 受阻 , 导致温度降不下来 。 ( 2 ) 考虑到机组由电动机驱动时 , 卸载装置的动 年第 3 期 制冷技术 作是根据环境温度和吸气压力决定 , 由2 缸 、4 缸至 6 缸顺序动作 ,见图 1所示 。 则机组处于 2 缸或 4 缸工 作时 ,偏小的制冷量 (参见表 l) 也不能充分发挥 。 卜 .~ 、 , ~、 少 入 一 当 ”” ‘}‘,“又神“ {{{{{{{ 一一一 \ \ ⋯ 2卜 作作 ⋯⋯⋯一丫\ ___ {{{}}}}}}} 又又火 {一一!!!!!!!!!!!{{{一丽厩---画}_二_少勺勺\ \\\汉汉汉汉汉汉汉 ⋯ 一一一一一一一一一一一个\\\\\\\\\}}}}} ~, 石石、、\ 、、日日666山! }_们们们们们们们们们们们们们11111111111!!!!!!!!!!! 图 l 备川电机运行吸气压力卸载 经 上述承运降温试验后 , 现 “凤凰 ” N D M 94 A 型 制冷机组已配备于 B1 0A 型单辆机冷车上 , 并改用内 燃机直接驱动 。 经多次承运易腐货物 , 性能良好 。 第二次承运降温试验 , 改用 “ 蓝鲸 11 ” L F 」9 8 型 双系统制冷机组 , 增大了制冷量 (参见表 l) 和循环风 量 ( 多9 O 00 m , / h ) , 但其降温速度并没有改善 。 显然 通过加大制冷量和循环风量 , 并不能使车内降温速度 加快或得到再低的承运温度 。 由此考虑 :现有两端安 装制冷机组的货物车内风道是端部二侧 “二送二回 ” 循环方式 , 当“蓝鲸 ”机组循环风采用端部一侧 “ 一送 一回 ”方式时 , 相 比较送风量增加 , 但回风截面反而 减少 ,产生送 、回风的不平衡 。 事实上 , 承运试验卸货 后发现 , 机组回风处壁面结存较厚霜层 , 车体回风道 机组侧地板结有若干厘米厚的冰 。 因此 ,我们认为增 加车内回风面积是可行的 , 以改善风道的送 、回风不 均问 。 四 、几点建议 川FA 切56/ 3 型制冷机组经多年运用证明制冷性能较好 , 工作可靠 ,能够满足易腐货物的运输要求 。 但是 , 其制冷工质 H1 2 为环保首批淘汰工质 , 以及经 济技术指标 、结构 、 自控水平较国外产品有明显 差距 。 因此 , 现阶段发展和完善新型制冷机组 , 以适 应市场经济对铁路机冷车承运易腐货物带来的市场 竞争能力 。 ( 2 ) 建议制冷机组制造厂与机冷车制造厂等单 位一起实验研究单机组装在车体一侧时 , 满足承运要 求的通过无霜蒸发器的最佳空气循环和余压值 , 以及 车内最佳风速和气流分布 。 ( 3) 铁路机冷车的发展是一个系统工程 , 其引进 技术或配备相应设施时 , 设计部门或制造工厂应根据 我国国情 , 多考虑机冷车的应用状态 , 使用条件以及 承运中可能出现的问题 。 如目前在铁路冷藏运输货 物 中 , 未预冷货物所占比例较大 , 特别在夏季 的高温 条件下 以运送未预冷的简装果蔬类货物为主 。 因此 , 制冷机组的制冷能力 、可靠性等必须满足高温工况下 的应用 , 配套用柴油发电机组的持续工作能力 、耗油 、 散热等要求也高 。 此外 , 我国铁路冷藏运输的维修网 点还不健全 , 机冷车配备的相应设备一旦 出现故障 , 不能及时修复或更换时 , 就很难保证 承运货物 的品 质 。 所以 ,每辆机冷车上配置的制冷机组应采用两台 或单机双系统 , 以防止货损事故的发生 。 公于洲 ·分一升 弓吃 弓.卜刁圣 升 召.卜一弓·洲·冬弓.卜令导弓.洲·洲 ·会令洲.洲·会于卜于昌弓.洲 ·导一舰弓 ·艺月 ·洲·冬一拭 弓.洲花 弓侣书.卜弓.洲·洲 呢 三啥 弓唯 弓唯召吃 弓住 号·芝弓.卜于芝云唱 召.洲啥 弓.卜 (上接第 19 页 ) 模大小 、当地能源价格政策等情况选择 。 过热电联产装置生产电力和热能在作区域供电供热 3. 双级串联组合运行可提供低温大温差 冷冻 的同时 , 供压缩式制冷机和吸收式制冷机组合制冷运 水 , 为空调系统实现低温大温差送风创造条件C 与常 行 。 可以有效地提高一次能源 的利用率 。 适用于区 规空调系统相 比 , 采用双级串联组合运行的初投资成 域性的供热 、供电和供冷 。 本和运行成本都更节省 。 6 . 通过 C CN 控制系统 , 可以对吸收式制冷机和 4. 并联组合运行是利用电力峰谷差价和直燃机 压缩式制冷机作主从机优化组合运行 ,从而实现最低 可直接燃烧天然气制冷制热的特点 , 通过运行管理优 的运行能耗和经济的运行成本 。 化组合实现初投资成本和运行成本的最佳化 。 7 . 多元化的能源配置 , 可提高重要场合空调设 5. 热电冷联产组合运行是利用天然气资源 , 通 备运行的安全性 。