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1、 钻井事业部技能培训手册1. 培训对象：1.1. 入职新员工；1.2. 学历：2. 培训内容：钻井平台制冷装置3. 培训课时：3.1. 理论培训：30小时3.2. 实操训练：x 小时4. 了解内容：4.1制冷在平台上的应用4.1.1 伙食冷藏；由于钻井平台大多原离后方基地，因此需要一定时间的生活自持时间（通常710天）。因此平台上就要储备一定数量的食物，自持时间越长，食品的储藏时间也越长。有些食品在常温下数日就变质，气温越高腐烂越快，为使食品久藏，必须设法消灭各种微生物，或抑制它们的繁殖。为使果蔬类食品保存期加长，需延缓它们生长成熟。食物防腐有很多不同的方法。冷藏法能抑制微生物在食品中的繁殖，
2、能延缓蔬菜、水果的生长成熟，又不致破坏食品原有品质和营养价值。因此钻井平台像一般的船舶一样都设有伙食冷库和相应的制冷装置。4.1.2 空气调节： 向所有的船员提供适宜的生活条件和工作环境，提高工作效率。平台上一般都装有空气调节装置，制冷装置为空气调节提供了必需的冷源。因此制冷装置是船舶（平台）运行不可缺少的重要设备之一（我们将在下一章中讲到）。 4.1.3 食品的冷藏条件： 1. 果蔬及蛋乳类食品的冷却及其冷藏条件食品的冷却是使食品的温度降低到接近于冰点以抑制微生物的活动,并抑制水果、蔬菜的呼吸、延缓其成熟.各种食品的贮藏 温度、湿度要求不同.湿度过小会使食品干缩;湿度过大会使食品容易发霉,腐
3、坏.船舶伙食的菜库和乳品库等习惯称为高温库,温度保持在05之间，相对湿度8590.温、湿度不宜有较大波动，库内各处要求温度均匀.为保持蔬菜和水果合适的气体成分，需要换气换气次数以更换了多少个舱室容积的新鲜空气来表示果蔬类舱或集装箱的换气次数为每昼夜24次船舶伙食冷库因经常存取食品，无需专门进行换气.“气调储藏”法对新鲜的水果和蔬菜采用指在冷藏的同时将冷库内O2和CO2含量控制在规定的范围内一般CO2浓度控制在28之间O2浓度控制25之间其储藏期比普通冷藏库延长0.51倍。2肉类食品的冻结和冷藏条件冻结就是使其温度降低到大部分汁液冻结的程度，这样可更有效地抑制微生物的活动.冻结食品储藏期比冷却食
4、品长得多.肉类食品冻结一般分为:缓慢冻结：会使细胞膜内大部分水分冻结形成较大冰晶,水转变成冰时，体积增大，造成细胞膜破裂,食品解冻时，冰晶融化成水，食品汁液流失,使食品失去或减少其原有的鲜味和营养价值。快速冻结：形成细小冰晶，对食品品质影响小,保持冻结温度为-23-30，冻结速度为25cmh,其冻结后品质与新鲜时相近船舶伙食低温库储藏肉、鱼类食品.对钻井平台来说其储藏温度以-18-21为宜,在此温度下微生物繁殖几乎停止,肉类能较长时间(半年以上)保持鲜度；低温库的相对湿度一般保持在9095为宜.食品在冷藏期间会发生干缩现象,与库内温度、湿度有关,取决于库内空气流速、食品性质及进入库内的热量-1
5、8时，每侵人1kJ热量会使食品干耗增加0.036g。3.臭氧在冷藏中的应用为对冷库进行消毒杀灭霉菌及其他各种微生物,减少微生物污染食品的机会.臭氧之所以能够杀菌和消毒，主要原因在于臭氧性质极不稳定，很易分解出单原子氧,即 O3=O2+O.单原子氧化学性质十分活泼，有较强的氧化作用.当单原于氧与霉菌等微生物接触时，它会使微生物的细胞膜氧化，导致微生物的死亡.臭氧还可抑制水果的呼吸作用，防止其过快地成熟,水果呼吸时会放出少量乙烯，乙烯对水果有催熟的作用,臭氧能使乙烯氧化而消除之.臭氧对鱼类等还具有除臭的作用.臭氧不能用于奶制品和油脂类食物,氧化时产生脂肪酸，而使食物变质.对含叶绿素较多的蔬菜不宜使
6、用臭氧,使绿色莱叶出现色斑点和凹陷,臭氧浓度较高时，还使蔬菜中维生素C含量减少。臭氧发生器核心是臭氧发生管,它利用两个金属电极间的高压辉光放电,使空气中的氧气转变成臭氧装在冷藏舱内，其控制部分放置在舱室之外。需用风机使室内空气经臭氧发生器循环。4.2. 制冷的基础知识；制冷的方法很多，常用的有以下几种：液体气化制冷、气体膨胀制冷、涡流管制冷和热电制冷。其中液体气化制冷的应用最为广泛，它是利用液体气化时的吸热效应实现制冷的。蒸气压缩式、吸收式、蒸气喷射式和吸附式制冷都属于液体气化制冷。钻井平台上的制冷装置使用的都是蒸气压缩式制冷，因此下面介绍的制冷原理主要以蒸气压缩式制冷为主。其它几种制冷方式由
7、于在平台上应用很少因此本章将不作重点介绍。4.2.1 制冷循环：制冷的方法很多，常用的有以下几种：液体气化制冷、气体膨胀制冷、涡流管制冷和热电制冷。其中液体气化制冷的应用最为广泛，它是利用液体气化时的吸热效应实现制冷的。蒸气压缩式、吸收式、蒸气喷射式和吸附式制冷都属于液体气化制冷。钻井平台上的制冷装置使用的都是蒸气压缩式制冷，因此下面介绍的制冷原理主要以蒸气压缩式制冷为主。其它几种制冷方式由于在平台上应用很少因此本章将不作重点介绍。1蒸气压缩式制冷循环蒸气压缩式制冷属于相变制冷，即利用制冷剂由液态变为气态时的吸热效应来获取冷量的。它是由压缩机、冷凝器、节流机构、蒸发器四大件组成。他们之间由管道
8、依次连接，形成一个封闭系统。如图5-1所示。1)压缩机：压缩机的作用是从蒸发器侧吸入低温制冷剂，经压缩变成高压、高温制冷剂蒸气，送往冷凝器。2)冷凝器：自压缩机排出的高温、高压制冷剂蒸气，进入用水或空气冷却的冷凝器内，在向水或空气放出热量的同时，完成从高温高压制冷剂蒸汽（过热蒸气）饱和蒸汽湿蒸气（冷凝）高压高温饱和液的过程和状态的变化。这种高压制冷剂液体通常在变成饱和液体后，再进一步冷却，温度稍微下降，变为过冷液体，从冷凝器进入储液器内。3)节流机构：流出储液器的高压制冷剂液体通过设置在称之为毛细管或膨胀阀的狭窄通道的节流机构，因狭窄通道的阻力使高压制冷剂的压力下降。由于制冷剂具有压力下降温度
9、也降低的性质，因此变成低压低温液态制冷剂，进入蒸发器内。实际上，由于膨胀机构的节流作用，部分液态制冷剂变为蒸气，形成液体和蒸气混合的湿蒸气状态，通常，湿蒸气从膨胀机构进入蒸发器。4)蒸发器：进入蒸发器的低压低温制冷剂，由于比周围物体的温度低，而从周围吸热，同时剧烈蒸发，进入蒸发器内时，从液态变成蒸气，在蒸发出口变成无液体成分的饱和蒸气，或略有过热的蒸气状态。从蒸发器流出的制冷剂蒸气，通过压缩机吸气管，被吸入压缩机，再反复经过压缩冷凝膨胀蒸发，进行制冷循环。 图5-1 制冷循环原理 图5-2 制冷循环的压焓图制冷循环的压焓图制冷循环分析和计算，常用压焓图和温熵图,船用压缩式制冷装置大都使用中、高
10、温制冷剂.高温制冷剂-标准沸点t。0的制冷剂;中温制冷剂 0t。一70者,如氨、氟利昂12、氟利昂22等，并多采用单级压缩.低温制冷剂 t。一70者属.将图5-1的制冷循环在压焓图上示出，如图5-2所示。图5-3是对照图5-2的制冷循环，它与图5-2各个过程的符号是一致的。图5-3 制冷循环蒸发（41） 状态4表示从膨胀机构流出的低温低压制冷剂湿蒸气，从周围高温的被冷却物体中吸收热量r，进行蒸发。1表示变成饱和蒸气，通常进一步被过热至1点。在此其间吸收的热量以r=h1-h2表示。如果忽略蒸发器内的压力损失，则可以认为411过程的压力（P1）是不变的。压缩（12）把状态1的制冷剂过热蒸气吸入压缩
11、机，进行压缩，变成状态2的高温高压蒸气，在理论上这个过程为绝热压缩，因而是在等熵的状态下变化的。1点若位于饱和蒸气线的右边，称为干压缩。位于饱和蒸气线的左边，称为湿压缩。当1点位于右边，即进行干压缩时，我们把表示状态1和1的温度t1-t1称为过热度。压缩机对制冷剂所作的功Aw为：Aw = h2-h1冷凝（23）若在状态2，用空气或水冷却压缩后的高温高压的制冷剂蒸气，则制冷剂蒸气在一定的压力（P2）下，经过2233的变化，并放出冷凝热，变为高压液体，在3点完全液化。而被冷却到比3更左的3点时，若以t3，t3表示3，3点的温度，则t3-t3称为过冷度。在冷凝器中，制冷剂向水或空气放热，有图2-2可
12、知。 R + Aw = （h2-h1）+(h1-h3)=h2-h3将h2-h3=q代入，可得q = r + Aw即制冷剂在冷凝器（高压侧）中放出的热量q ,为它在蒸发器（低压侧）中从外部的吸热量r与压缩机所作的功Aw之和。膨胀（34）用压力p2表示的过冷制冷剂液体3，通过膨胀机构进行节流膨胀，进入压力为的蒸发器内，由于节流膨胀时焓不变，故这个过程以图2-2的34垂线表示。进入蒸发器时的制冷剂状态，如果位于饱和液体线上4点的右侧，并以4点表示，则部分液体因本身冷却而蒸发，变为气液混合的湿蒸气。2吸收式制冷低压蒸气变为高压蒸气不用压缩机,利用能强烈吸收制冷剂的液体( 吸收剂) 将蒸发器中产生的制冷
13、剂蒸气吸收成为溶液,再用液泵将其压送到发生器( 高压) 中，加热使之放出高压制冷剂蒸气,吸收剂溶液经节流减压后再重新去吸收制冷剂.须用制冷剂和吸收剂组成的工质对工作吸收式制冷工质：氨 水溶液( 氨- 制冷剂，水- 吸收剂)- 低温系统;溴化锂 水溶液( 水- 制冷剂，溴化锂- 吸收剂)- 空气调节系统.吸收式制冷装置主要优点：利用废热或低参数的热源制冷而用水作制冷剂时,不需使用压缩机,运行时没有噪音和振动,完全没有毒害和污染,也没有爆炸危险. 主要缺点：热力系数比压缩式低;冷却水消耗量大;溴化锂水溶液对设备密封性要求较高,且不能获得0以下的低温.溴化锂水溶液在大气中对钢材具有强烈腐蚀作用,使用
14、寿命较蒸气压缩式低.3蒸汽喷射式制冷水在真空下气化吸热，可获得0以上低温,多用蒸汽喷射器来作为抽真空设备故称之. 主要优点：设备结构简单、占地面积较少、制造及管理容易.水作制冷剂，对人体无害.气化潜热大. 缺点：在高真空下工作，只能取得0以上的低温工作时蒸汽消耗量很大，经济性较差.4.2.2 单级蒸气压缩制冷的实际循环及热力计算：图54 实际循环：压缩过程是熵值增加的多变过程。节流过程有吸热，焓值也略有增加。制冷剂在管道、热交换器和压缩机中流动时存在阻力损失和热交换。 热力计算（如图54所示）： 1.单位制冷量 q。 hlh5 kJkg 如吸气管中吸热可忽略不计，则5-1过程全在蒸发器中进行。2.单位容积制冷量 qv = q0/v1 kJkg3.等熵压缩单位理论功 w0 = h2 - h1 kJkg4.理论制冷系数 = q0/w0= h1-h5/h2-h1 5.制冷剂的质量流量G = Q0q0 = Q0(h1一h5) kg/s 6.压缩机容积流量(按吸气状态容积计算)Vs = G v1 = Q0 v1/q0 = Q0/q0
