摘要：隨著人們生活水平的提高、國家對食品安全越來越重視，特別在白羽肉雞加工行業(yè)，國標要求預冷后、分割前雞只胴體中心溫度要在0-4℃之間。故而螺旋預冷機在食品行業(yè)運用越來越廣泛。本文就美國CAT螺旋預冷機控制原理、管理要點以及常見故障排除方法等方面進行闡述。由于CAT公司在中國區(qū)域沒有代理商或辦事處，且說明書上對原理與故障排除方法描述甚少，此文是根據(jù)本人多年對CAT預冷系統(tǒng)調(diào)試、管理經(jīng)驗總結(jié)，希望對國內(nèi)食品企業(yè)螺旋預冷機管理人員以及對起步較晚的國內(nèi)食品機械領域有所啟發(fā)與幫助。
 

　　關鍵詞：螺旋預冷機；原理；故障排除。
 

　　1.1、螺旋預冷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)：
        螺旋預冷系統(tǒng)主要由預冷槽、驅(qū)動裝置、螺旋推進系統(tǒng)、鼓風系統(tǒng)、出料裝置、循環(huán)水泵、保溫冷水管路、冷水機組、氨制冷壓縮機組、氨冷卻器以及控制系統(tǒng)等組成。
 

　　預冷槽進料口位置的高溫水經(jīng)過循環(huán)離心水泵輸送到冷水機組進水口，經(jīng)過冷水機組內(nèi)部盤管，盤管外部為蒸發(fā)的氨氣體，氨氣體把冷水機盤管內(nèi)的循環(huán)水溫降到2℃以下，再經(jīng)冷水機出水口經(jīng)保溫管路輸送到預冷槽出料口位置，然后流向預冷槽進料口位置，再經(jīng)水泵送至冷水機。如此循環(huán)保證預冷槽出料口水溫在2℃以下。（如圖一所示：）

　　CAT螺旋預冷機配套氨制冷壓縮機，對系統(tǒng)管路內(nèi)循環(huán)水進行冷卻。氨液從儲液罐經(jīng)供液電動閥送至冷水機組上自帶的氨罐，經(jīng)氨泵增壓至（50-60psi）左右，經(jīng)過均勻分布在水管外噴頭均勻噴潵至水管外壁，以冷卻管內(nèi)循環(huán)水，吸熱后的氨蒸發(fā)為氣體，氨氣體被制冷壓縮機組抽回進行壓縮，壓縮后的氨氣體進入冷卻器冷卻，冷卻后的氨液體進入制冷機房儲液罐，儲液罐通過電動供液閥給冷水機組供液。冷水機組上的氨罐液位可通過控制屏設定，通常不可高于50%，系統(tǒng)有高液位報警及停機，以防止最下部水管路浸泡在氨液中而結(jié)冰。供液電動閥的開度大小受冷水機氨罐設定液位控制。（如圖二所示：）

　　⑴　中壓電磁閥

　　⑵　低壓電磁閥

　　⑶　氨液位顯示

　　⑷　高液位報警

　　⑸　循環(huán)水壓

　　⑹　進口水溫度

　　⑺　出口水溫度

　　⑻　啟停開關

　　⑼　供液電動閥開度

　　⑽　1#氨泵

　　⑾　2#氨泵

　　⑿　1#氨泵開關

　　⒀　2#氨泵開關

　　⒁　系統(tǒng)排空電磁閥
 

　　系統(tǒng)采用3級閥門來控制系統(tǒng)內(nèi)蒸發(fā)壓力，以此達到控制水溫的目的。3級閥均應在安裝調(diào)試時手動設定開度。3級閥門中高壓級為手動閥門，高壓閥設定方法：高壓閥單獨開起時應保持系統(tǒng)內(nèi)蒸發(fā)壓力為60PSI，過大開啟高壓閥可導致系統(tǒng)結(jié)冰，過小開啟高壓閥門可導致壓縮機組低壓跳停；中、低壓級為電磁閥，中壓閥的調(diào)試：單獨開啟中壓閥時，要能確保在系統(tǒng)最大負荷時出口水溫能達到0℃，并且自動關閉，當水溫上升達到設定值后能自動開啟且使出口溫度再次降低到0℃。低壓閥的調(diào)試與中壓相同。正常運行過程中的中、低壓電磁閥開關受出水口水溫控制，通常設定：當出口水溫升高到0.7℃時中壓電磁閥開啟、當出口水溫降低到0.5℃時關閉，當出口水溫上升到0.4℃時低壓閥開啟、當出口水溫下降到0.2℃時關閉。以此來控制出口水溫在1℃以下。同時為防止系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)冰，在進口管道上安裝壓力傳感器，當進口壓力超過設定值（通常：42PSI）時系統(tǒng)停止運行。（3級閥如圖三所示）

　　預冷槽采用螺旋式冷卻方式，螺旋槳采用變頻器控制，可正反轉(zhuǎn)，正轉(zhuǎn)時把產(chǎn)品向前推進，反裝時把產(chǎn)品向后推，通過設定螺旋槳轉(zhuǎn)速及正反轉(zhuǎn)時間可控制產(chǎn)品在預冷槽的冷卻時間（通常設定2.0KG去頭、爪、內(nèi)臟的白羽肉雞胴體冷卻時間為90分鐘），以滿足產(chǎn)品溫度要求。為了使產(chǎn)品在預冷槽內(nèi)換熱均勻，預冷槽配置了5臺鼓風機，被鼓風機壓縮的空氣通過管路均勻送到預冷槽底部、中部各區(qū)域，在冷卻水中產(chǎn)生大量且均勻的氣泡，使水及產(chǎn)品在槽內(nèi)翻滾。從而達到均勻換熱效果。在預冷槽出口處安裝了出料裝置，把螺旋槳推到出料口的產(chǎn)品撈出，送到輸送帶上進行下一步生產(chǎn)流程。通過改變電機頻率可以改變出料裝置出料速度，同時控制出料均勻度。
 

　　螺旋預冷系統(tǒng)的管理對保證系統(tǒng)正常運行、設備使用壽命至關重要?，F(xiàn)就三方面對螺旋預冷機的管理要點進行闡述。

　　3.1.1、確保冷水機組進口水壓在正常范圍內(nèi)（通常冷水機進口壓力在35PSI）,如果水壓過高停機，應查明原因排除故障后才能重新起動。進口水壓過高原因往往是冷水機組內(nèi)部管理結(jié)冰造成，內(nèi)部管路結(jié)冰可能對系統(tǒng)造成不可恢復的損傷。

　　3.1.2、運轉(zhuǎn)中每小時觀察一次出口水溫是否滿足要求（≤2℃），最理想的出口水溫0-1℃。

　　3.1.3、每天生產(chǎn)結(jié)束后對循環(huán)水管路、冷水機、預冷槽等水系統(tǒng)清洗、消毒，確保系統(tǒng)清潔。

　　3.1.4、每周校驗進、出管路上水溫傳感器、進口管上壓力傳感器，確保測量值準確無誤。

      3.2、制冷氨系統(tǒng)

　　3.2.1、每天運行中應檢查系統(tǒng)內(nèi)蒸發(fā)壓力，過高的蒸發(fā)壓力導致水溫達不到要求，過低的蒸發(fā)壓力可能導致系統(tǒng)結(jié)冰。

　　3.2.2、每天運行中檢查制冷壓縮機吸氣壓力、排氣壓力、加減載壓力、電流、載位、油溫、油壓等參數(shù)。同時確保壓縮機吸氣壓力低于冷水機組蒸發(fā)壓力。

　　3.2.3、開機前對冷水機組底部進行排油作業(yè)（如果系統(tǒng)沒有設置停機前自動抽空）。

　　3.2.4、每天檢查氨泵出口壓力，確保正常泵氨。

　　3.2.5、每周檢查校驗冷水機組實際液位與顯示屏液位。防止液位過高造成系統(tǒng)結(jié)冰，或液位過低造成供液不足。

       3.3、控制系統(tǒng)

　　螺旋冷卻機控制系統(tǒng)一般布置在生產(chǎn)車間內(nèi)部，長期處于潮濕環(huán)境，非常容易因為潮濕導致觸摸屏、PLC、變頻器等控制系統(tǒng)故障。近年來我公司就曾出現(xiàn)過因為潮濕而引起螺旋預冷機觸摸屏損壞、PLC損壞等現(xiàn)象，所以驅(qū)潮是控制系統(tǒng)管理最重要的一方面。
 

　　3.4.1、運行中應對螺旋槳、出料裝置、鼓風機進行必要的檢查，確保周圍無異物，無卡阻等現(xiàn)象。

　　3.4.2、每月對檢查螺旋槳、出料裝置尼龍主軸承、驅(qū)動減速器油位、驅(qū)動鏈條、零速傳感器等進行檢查。

　　4.1.1、每班結(jié)束的時候，水泵必須繼續(xù)運行，直至清理團隊準備排水并且清理冷水機組為止，這樣可以防止油脂以及固體在管壁上出現(xiàn)干燥的情況。

　　4.1.2、一旦最后一只雞進入最后一節(jié)水槽，就可以點擊冷水機組主頁中的停止按鈕，點擊停止按鈕會關閉供氨電動閥（防止額外的制冷劑進入冷水機組）。
 

　　4.2、CIP 清洗步驟

　　4.2.1、關閉水泵的情況下，轉(zhuǎn)換螺旋預冷機前后端兩組三通閥，使螺旋冷卻機進入清洗模式。

　　4.2.2、采用自來水加注 CIP 罐（禁止在冷凍之后立即向冷水機組中泵入熱水）。

　　4.2.3、開啟循環(huán)水泵，采用這種方式將冷水機組水管線沖洗10 分鐘。并且持續(xù)添加自來水以防止出現(xiàn)氣穴現(xiàn)象。

　　4.2.4、關閉泵，然后打開 CIP 罐體排放閥。

　　4.2.5、采用熱水加注 CIP 罐體。進入冷水機組的熱水嚴禁超過57℃。

　　4.2.6、添加清潔劑并且進行徹底的攪拌，打開泵，必要情況下添加自來水，以避免泵出現(xiàn)氣穴現(xiàn)象。

　　4.2.7、通常情況下，清洗循環(huán)不得超過 60 分鐘，具體主要取決于清潔劑、清洗溫度以及管道中的脂肪數(shù)量。

　　4.2.8、關閉泵，打開 CIP 排放閥，排放 CIP 罐體內(nèi)的液體。

　　4.2.9、關閉排放閥，采用清潔的自來水重新加注 CIP 罐體。打開泵，循環(huán)15分鐘左右。

　　4.2.10、打開 CIP 排放閥，排放 CIP 罐體內(nèi)的液體，在形成氣穴現(xiàn)象之前關閉泵，并且關閉通往地面的閥門。

　　4.2.11、重新加注 CIP 罐，添加可選的消毒劑并且打開泵循環(huán)消毒。

　　4.2.12、循環(huán)消毒10分鐘后關閉泵，并且打開 CIP 排放閥，排放沖洗水。

　　4.2.13、繼續(xù)采用自來水加注 CIP 罐，開泵循環(huán)沖洗，添加自來水以防止泵出現(xiàn)氣穴現(xiàn)象。

　　4.2.14、循環(huán) 15 分鐘，關閉泵，并且打開 CIP 排放閥，排放沖洗水。

　　4.2.15、CIP 清洗、消毒操作步驟小結(jié)：
 

　　[1].CAT. CRUS04641 Chiller Manual，美國，2017:1-83

　　[2].CAT. CRUS09960 Rechiller Manual，美國，2017:1-85

　　[3].JB/T 12365-2015 禽類屠宰加工機械 螺旋預冷機[EB/OL],北京，機械工業(yè)出版社 2016.