冷链冷库项目电气设计的探讨

柯 朝 俊

[同济大学建筑设计研究院(集团)有限公司,上海 200092]

0 引 言

市场对冷链的需求越来越大,而冷库在冷链运输中起着核心的作用。随着生鲜电商的崛起,人们对新鲜水产、乳制品、肉类等生鲜食品的需求在扩大,冷库建筑必将越来越多。

本文结合某冷库建筑工程,对其供配电系统、控制及信号线路系统、电气防爆等进行了详细说明与分析。

1 项目概况

某冷库总建筑面积21 028 m2,建筑高度23.4 m,总冷藏14 600 t。整体分两部分,库房部分地上4层,其中1F为2个高温库冻结间(-1 ℃),2F～4F为2个低温库冻结间(-20 ℃),每个库面积约1 450 m2,层高5.4 m,每层配有穿堂及办公室,另有机房部分的制冷机房、变电所、水泵房共计450 m2等组成。

目前冷库常用的制冷剂有氨、氟利昂、二氧化碳等,其中氨制冷剂单位容积制冷量大、价格低廉、维护费用低,经与业主讨论,项目采用氨制冷系统。氨气是一种极易溶于水的无色气体,对人体的眼、鼻、喉有强烈刺激及腐蚀作用,吸入高浓度氨气可致呼吸停止、心脏停搏等致命性伤害,但把氨气加压降温变成液态后,液氨却是一种很好的制冷剂。

2 供配电系统

根据标准GB 50072—2010《冷库设计规范》及GB 51348—2019《民用建筑电气设计标准》,该冷库公称容积大于20 000 m2,为大型冷库,所以其主要制冷系统按二级负荷用户供电[1-2]。变配电所贴邻制冷机房设置,由于市政可以提供双重电源,所以不设柴油发电机。项目负荷[3]如表1所示。低压配电示意图如图1所示。

图1 低压配电示意图

表1 项目负荷

2.1 氨制冷机

氨制冷机本身功率较大,又属于二级负荷,每台氨制冷机提供单独一路低压供电,保证互相独立不影响。当一路高压失电时,由于制冷机短时停机不会造成冻结间内温度快速下降,通过低压母联、分时投切,可以满足二级负荷供电要求。

2.2 事故风机

当有氨气泄漏,可燃气体探测器报警时,制冷系统因故障被切除供电电源停止运行时,事故风机能快速排除氨气不受影响,为二级负荷,故单独设置一个配电箱,采用双电源进线,上端来自不同变压器母线段,过载保护作用于信号报警而不直接停止风机[4],同时在有人员值班的控制室排风机控制柜上和机房门外墙上距地1.4 m安装人工启停控制按钮,在探测器失灵时人工快速启动事故风机。

3 照明设计

主要房间照度要求及功率密度[5]如表2所示。

表2 主要房间照度要求及功率密度

制冷机房内照度按照150 lx设计,设计中灯具选用隔爆型LED平台灯,增强稳定性及机械强度的同时对氨气有良好的防护作用。

库房冷间内属低温、潮湿的高大空间环境,在库房门外集中设置照明箱及控制开关,且在各照明支路上串联一个信号灯,可见冷间内的灯具点亮情况及有无人员在内。冷间平时照明满足照度50 lx,采用耐低温IP54以上,70 W LED灯,额定光通量6 000 lm,显色性80[6]。灯具布置避开吊顶式冷风机及顶冷排管,同时在通道处重点布灯,货架上均匀布置。

冷库内环境特殊,在靠近安全出口的专用疏散门上方设置1只长明灯,采用35 W LED灯,使其保持一定照度,如有人员滞留,也有指示安全出口的目的。库房长明灯设置如图2所示。

图2 库房长明灯设置

设计中需注意,从穿堂进入冷间的线路应相对集中敷设,二端管口需用建筑防火密封胶填实,必须采取可靠的防火和防止产生冷桥的措施。冷间中电缆需选用YHD的耐寒电缆,在低温环境下也能正常使用。

4 控制及信号线路设计

4.1 制冷机房控制及信号线路

(1)氨制冷机需要远程控制开启及状态反馈,单机保护(高压过高、低压过低、油压差过低、油温过高过低、电流过载保护等),每台氨制冷机需要接 ZC-KVV19×1.5+ZC-KVVP4×1.5信号线至控制室。装在氨泵供液管道上的低压循环桶,其功能是保证向氨泵供应低压液氨,同时也起到氨气态、液态分离的作用,使向制冷机吸气腔流入的是气态的氨。故在低压循环桶内设置液位传感器,监测桶内状态,超液位报警,每个液位传感器用ZC-KVV-2×1.5线缆接至氨泵控制箱。

(2)压差控制器是一种保护装置,用于氨泵正常运转时所保证的最低压头,氨泵进出口压差过低自动停泵,当氨泵两端的压差达不到设定值时,延时继电器自动延时15 s,若延时期间压力回升,则停止延时,氨泵继续正常工作,若直到延时结束,压力仍不能达到正常值,则自动使氨泵停止运行。氨泵控制箱二次回路如图3所示。

图3 氨泵控制箱二次回路

(3)事故排风机是当可燃气体探测器报警,并发出声光报警信号时,联动开启。从事故风机配电箱上各引2(ZC-KVV-2×1.5)控制电缆至AC2控制柜和室外按钮盒,同时设置声光报警信号灯及警铃、运行指示信号灯。事故排风机二次回路如图4所示。

图4 事故排风机二次回路

4.2 库房控制及信号线路

常规控制室都设置在机房附近,距离库房有一段距离,而控制室需要实时掌握库房内温度,控制制冷设备的开启,所以每个库房需要安装两个温控器的监测探头(两用互备,距地2.4 m安装),把温度信号实时传输至控制室AC2柜。

为防止人员被意外关在冷间内,在每个疏散门附近设置一个呼唤按钮,呼唤信号传输至控制室AC2柜,同时在冷间外设有呼唤信号显示。

冷间的库门一般为电动门,设计中需要留一个电控门电源,同时开门信号也需反馈至控制室。库房控制及信号线路接线如图5所示。

图5 库房控制及信号线路接线

库房穿堂上的热氨阀、供液阀、回气阀、水冲霜电磁阀等,都需要引控制线至远处的控制室,每个阀门均需要一根控制电缆ZC-KVV-3×2.5,这个数量相当多,设计时注意弱电线槽的规格适当放大。

5 电气防爆设计

根据GB 50016—2014《建筑设计防火规范》[7](2018年版)氨压缩机房属于乙类厂房,氨气在空气中爆炸极限为15.7%～27.4%,根据GB 50058—2014《爆炸危险环境电力装置设计规范》第3.2.1条,氨制冷机房定义为爆炸性气体环境危险区域2区[8],所以冷库设计中防爆设计是重中之重。

5.1 电气设备防爆

氨制冷机房内灯具、开关、接线盒等全部选用防爆型产品,防爆组别为隔爆型d ⅡA T1。选用的导线绝缘的耐压强度不应低于450/750 V。

5.2 氨气浓度报警装置

在制冷机房区域设置氨气浓度报警装置,氨气密度比空气小,所以浓度报警探测器需设置在设备上方距顶0.2 m。每个有氨介质的设备如氨制冷机、低压循环桶、虹吸缸上方各设置1个探测器,贮氨器由于含氨量比较多,上方设置2个探测器。当室内气体浓度达到100 ppm或150 ppm时,探测器报警,并发出声光报警信号,联动事故排风机开启。同时氨气泄漏信号需传输至机房控制室。

5.3 接 地

机房电气设备较多,又都是金属的,设置等电位联结端子箱,所有裸露的装置外部可导电部件接入等电位联结端子箱。同时在机房两侧,接地干线应不少于两处与接地体连接。

6 结 语

本文是对冷链冷库电气设计中的供配电系统、照明系统、控制及信号线路系统、电气防爆等的一些设计经验总结。冷库电气设计应在保证供电可靠性的前提下,注重安全性。