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冷柜的电气件设计探讨

2021/6/14    来源:互联网    作者:曲晓丹  于丽  于艳萍      
关键字:冷柜  电气件设计  
随着人们生活水平的不断提高,冷柜的出现在很大程度上解决了人们对食物、物品的保鲜和保存问题,然而人们对冷柜的要求也越来越高,电气系统作为冷柜设计过程中的核心部分,良好的电气设计可以提升冷柜的性能。本文将从冷柜的温控、除霜、防露等各个方面探讨冷柜的电气设计。
0 前言

       现阶段冷柜的使用涉及多个领域,比如超商,商厨,饮品,医疗,低温物流等等。其作用主要是制冷和保冷。冷柜按其制冷方式分为直冷式和风冷式;按其构造分为分体柜和内藏柜;按其制冷温度分为冷藏柜和冷冻柜。一台冷柜通常是山压缩机,冷凝器,节流阀,蒸发器几个主要部分构成,而要使这几部分有效的衔接成为一个循环的制冷系统,达到理想的制冷效果,离不开优质的电气元件选配以及合理的电气系统设计。所以说冷柜的电气设计是整个冷柜设计中的一个重要部分,也是一个核心部分,这部分的设计水平直接影响了冷柜的质量和运行性能。因此,对冷柜电气件设计进行探讨是非常有必要的。

1 温控器的设计选型

       温控器是整个制冷系统电气配置的核心。我们目前使用的温控器有机械式和电子式两种,随着科技的不断发展,机械式温控器已经慢慢被电子温控器所取代。电子温控器的构成主要有输入和输出两部分,输入一般为模拟量(传感器)或开关量(门开关等),输出一般继电器输出。如何合理的选用温控器,在设计开发冷柜时,首先要明确预开发的冷柜要具备哪些功能,这些功能又要怎样通过温控器来实现。具体介绍如下:

       (1)明确冷柜的柜温。根据冷柜要实现的温度,来选择合适量程和精度的温控器。比如柜温为-22~-18℃的冷冻柜,选择-50~99℃量程的温控器已足够,精度一般控制在±1℃。对于特殊的冷柜,比如储存医药用品,血液之类的医疗柜,需要选择精度相对高一些的温控器。

       (2)温控器输入:温控器输入端一般连接传感器,常见的有库温传感器,除霜复归传感器,冷凝器传感器,压力传感器,蒸发器出入口温度传感器等。除了这些模拟量,输入端也可连接开关量,如门开关等。另外现在的很多温控器都增加了集中通信功能,更加方便客户对柜温的监控和调节。在开发设计中,具体需要哪些输入量,要根据实际情况进行选择。比如,设计一款分体柜,因为压缩机组和柜体分离,所以柜体上使用的温控器就小需要配备冷凝器传感器了。

       (3)温控器输出:

       1)制冷输出。温控器的制冷输山,主要是通过温调传感器检测到的柜温信号来控制压缩机(适用于内藏柜)和电磁阀(适用于分体柜)的通断电,从而达到循环制冷的效果。需要注意的是当制冷控制点用来控制压缩机时,要确认触点容量是否能够直接带动压缩机运转,在触点容量较小的情况下,需要在外围电路中增加辅助继电器,这种方式同样适用于其他输出。

       2)除霜输出。温控器的除霜继电器动作,系统开始除霜,当到达设定的最大除霜时间或除霜复归传感器给山信号时,除霜完成。温控器中除霜程序常见的有几种模式,即周期除霜,实时除霜,累计除霜,外部信号除霜等。设计时,可根据冷柜的具体应用情况来选择适合除霜要求的温控器。

       3)防露输出。温控器对防露的控制程序,通常可以实现常电控制,间歇控制等。可根据冷柜的防露效果进行选择开发。

       4)风机输出。风冷式冷柜的设计中,冷却风机是不可或缺的重要部分,风机的工作模式、动作时机都可以通过温控器的内部程序进行控制。可根据冷柜的具体设计要求进行选择。比如在设计冷冻柜时,为了保证柜体的低温效果,可以设定风机为一直运行模式,而对于冷藏柜,可以在柜体除霜时,让风机停止运行。再比如,为了达到节能效果,可以连接调速风机,通过温控器给山的风机输出信号,对风机进行调速控制。

       5)照明输出。通过照明输山控制灯的亮灭,也有的温控器可以对灯光的亮度进行调节,比如适当的时间段可以把灯光调暗,从而到达节能的效果。

       以上对温控器的常用功能及如何选择做了简单的介绍,当然在我们具体开发设计冷柜时,还有很多细节需要注意,比如温控器的使用环境,使用寿命,外形尺寸,内部保护,温控器的各个输出点的容量等。在选型时,根据柜体的功能需求,我们可以选择现有的已开发的成品,当现有产品无法满足我们的柜体设计需求时,我们可以与温控器研发人员探讨开发新产品。

2 风扇(风机)的设计选型

       风扇(风机)经常在风冷式冷柜中使用,其主要作用就是散发冷量,强化冷却效果。因为冷柜内部湿气大,所以选择电机时一定要选择防水性好的,一般要达到防水4级以上。通常的风扇电机类型有罩极电机,电容电机,现在变频电机也很受客户的欢迎,因为我们在设计中可以通过控制和降低风扇的转速来达到节能的效果(比如我们可以设定在晚间的时候,让风扇处于低转速运转)。另外风扇电机在选型时要考虑的电气参数和性能参数也很多,比如电机电压,频率,电机的转速,额定负载,电机内部的保护,电机的外形尺寸,安装角度,旋转方向,使用环境等等。这些都要结合冷柜的使用场合,制冷量,内容积,控制要求等方面进行周全的考虑。

3 除霜设计

       冷柜的除霜方式有自然化霜、热氟融霜和电加热除霜。自然化霜一般在冷藏柜中多见。热氟融霜是热气除霜的一种,主要是通过电磁阀逆向阀等将高温高压的气态打到蒸发器中,从而使霜融化,这种方式在冷柜的设计中应用也比较广泛。电加热除霜是利用加热管的阻丝发热而使霜融化。我们在设计电加热管时,一般使用不锈钢管材,根据电加热管的功率密度及其使用位置的小同,具体的选材也有差别,比如安装在蒸发器上的加热管可以使用SUS321管材;而离排水盘较近的或与水有接触的加热管材使用耐热镍铬合金840和800。加热管径一般根据情况有8mm或10mm的小等。加热管在电气回路中的连接有采用星型,角型或并联的方式进行连接,这个要结合电压及功率参数具体考虑。

4 防露设计

       制冷过程中,山于外界的热气和冷柜中的冷气进行冷热交换时产生结露现象,为了防止这种现象的发生,我们通常采用粘贴保温棉和电加热丝或安装防露风机的方式。电加热丝在冷柜的防露设计中最常见,一般有PVC和硅胶的两种,当功率密度小于8.5W/m时通常选用PVC材质,反之则选用硅胶。加热丝的形状可根据结构件尺寸进行设计。安装防露风机的方式有一定的局限性,因为空间要求比较高,具体要结合柜体尺寸及安装位置来定。另外现在的很多冷柜设计中,会增加透明的玻璃门,这样即保证了冷柜的展示效果又防止了冷量的流失,但是玻璃门往往是最容易结露的部位,我们通常采用的方式就是在玻璃门中增加加热膜从而达到防露的效果。

5 照明设计

       照明系统通常在超市陈列柜中应用比较多,以前的冷柜中多使用的是T8的荧光灯,随着科技的小断发展以及国家对节能减排的提倡,T5荧光灯和LED灯现在占据了主要市场。我们在对冷柜的照明系统进行设计时,要根据柜体的结构来对照明进行合理的布局,灯管色温的选择也有要求,比如放肉的冷柜选择粉红色的灯光,这样可以使肉色更加鲜亮,放蔬菜的冷柜可以选择冷色调的灯光等等。为了达到节能的效果,我们可以在灯光控制中加入调光功能,比如在卖场过了营业高峰期时,我们可以让其灯光自动调暗,以此达到节能。

6 结论

       以上对冷柜的电气设计中经常涉及到的几部分做了介绍。除了以上几点,我们在设计冷柜时还有很多需要考虑的地方,比如冷柜电气线路的设计,保护电路的设计,压缩机组的设计等等,在冷柜的开发中,能否把电气设计做好,关系到冷柜使用的安全性和制冷性能。随着科技的发展,冷柜的电气技术也在日益的更新。旧产品小断的被新产品、新技术所取代。因此,对于冷柜的电气设计值得我们深入探讨。
 
责任编辑:程玥
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