Determination of criteria for assessing the conformity of the refrigerator unit with the control parameters, the algorithm of their definition

全文:

Введение*

Одной из главных составляющих холодильного прибора является холодильный агрегат, который состоит из компрессора, конденсатора и испарителя. От исправности работы данной системы зависит работа холодильной установки в целом, ведь именно работой холодильного агрегата обеспечивается поддержание температурного режима в холодильном приборе. Целью авторов данной статьи является чёткое определение критериев на графике потребления активной мощности каждого холодильного прибора для оценки работоспособности холодильного агрегата при приемосдаточных испытаниях прибора по укороченной методике в ритме конвейера за первые 10 мин испытаний [1; 2].

Особенности графиков потребления мощности

Рассмотрим изменение значения активной мощности компрессора за первые минуты после включения электропитания для нескольких холодильных приборов модели Б-151, признанных годными при испытании по существующей долговременной методике (рис. 1, 2). Для составления достоверных выводов по эксперименту было проанализировано 100 подобных графиков, полученных при испытании разных холодильников одной и той же модели.

При запуске компрессора первоначальный пик мощности обусловлен начальным запуском компрессора, он может быть до 200 Вт. Он скоротечен – менее секунды, поэтому его тяжело измерить в потоковом производстве, детально останавливаться на нём не будем, так как он не влияет на последующую форму графика, более интересную для анализа. После запуска компрессора его мощность лежит в пределах 80–90 Вт. В течение следующих 5 мин мощность компрессора растет и увеличивает свое значение на 20–25 Вт. В течение последующего времени скорость нарастания мощности снижается на 5–7 Вт за время с пятой по десятую минуту. Такое поведение графика активной мощности компрессора для модели Б-151 объясняется перераспределением хладогента в системе холодильного агрегата.

 

Рис. 1. График изменения активной мощности при подключении холодильника № 1 модели Б151 к сети питания

Fig. 1. Diagram of active power change when refrigerator No. 1, model B151, is connected to the power supply

 

Рис. 2. График изменения активной мощности при подключении холодильника № 2 модели Б151 к сети питания

Fig. 2. Diagram of active power change when refrigerator No. 2, model B151, is connected to the power supply

 

Первоначально фреон во всех частях холодильного агрегата находится в газообразном состоянии при одинаковом давлении и температуре. Температура всех элементов холодильного прибора одинакова и равна температуре окружающего воздуха. При первом запуске компрессора происходит вытягивание фреона из испарителя и нагнетание его в конденсаторе. При этом конденсатор и испаритель имеют пока еще одинаковую температуру и компрессору легко перемещать фреон при минимальном потребление электрической энергии (начальная точка графика активной мощности). В течение следующих 5 мин давление фреона в конденсаторе увеличивается за счёт нагнетания фреона, температура конденсатора растет. Как следствие, потребляемая мощность компрессора тоже растет. По росту мощности компрессора косвенно можно судить о том, что холодильный агрегат заправлен фреоном и компрессор обеспечивает определенный поток газа на входе конденсатора. При отсутствии фреона в системе охлаждения, компрессор работает «в холостую», потребляемая им электрическая мощность с течением времени не изменяется. К 6–10 мин давление фреона в конденсаторе достигает максимального значения, равного давлению насыщенного пара, происходит фазовый переход фреона в жидкую фазу. В испарителе создано максимальное разряжение. Расход газа, проходящего через компрессор, становится постоянным, так как прибор начинает входить в установившийся режим работы. Фреон распределён по системе охлаждения согласно этому режиму. Потребляемая компрессором мощность достигает своего максимального значения и перестаёт увеличиваться. Таким образом, о работоспособности холодильного агрегата можно судить по графику активной мощности, потребляемой компрессором [3–5].

Рассмотрев 100 графиков активной мощности для холодильных приборов модели Б-151, можно отметить хорошую повторяемость формы графиков мощности, полученных в ходе приемосдаточных испытаний при одинаковой окружающей температуре (см. рис. 1, 2). При наличии неисправностей в системе охлаждения график будет значительно отличаться от выше описанного.

 

Рис. 3. График изменения активной мощности при подключении бракованного холодильника № 1 модели Б-151 к сети питания

Fig. 3. A graph of changes in active power when the defective refrigerator No. 1, model B-151, is connected to the power supply

 

На рис. 3, 4 приведены графики мощности бракованной продукции. Виды дефектов, по причине которых график мощности будет отличаться от выше описанного:

Основываясь на полученных в ходе описанных выше испытаний данных, дальнейшая проработка идеи авторов статьи заключается в определении чётких критериев параметров активной мощности, при которых можно было бы достоверно судить о соответствии холодильного прибора установленному стандарту.

 

Рис. 4. График изменения активной мощности при подключении бракованногохолодильника № 2 модели Б-151 к сети питания

Fig. 4. A graph of changes in active power when the defective refrigerator No. 2, model B-151, is connected to the power supply

 

Выделяем параметры, по которым производится сравнение.

Критерии оценки соответствия потребляемой мощности холодильного прибора при проведении приёмо-сдаточных испытаний рассмотрим на модели Б-310, для которой были проведены испытания аналогичные выше описанным (рис. 5).

 

Рис. 5. Схематичное положение необходимых для анализа критериев потребляемой мощности за первые 10 мин после подключения холодильника к сети питания

Fig. 5. Schematic position of the power consumption criteria necessaryfor the analysis for the first 10 minutes after the refrigerator is connected to the power supply

 

Критерии оценки:

• значение минимальной мощности в течение 1 мин после начала испытаний;
• значение скорости нарастания (увеличения) мощности в течение следующих 3 мин;
• максимальное значение мощности в период с 3 до 6 мин;
• значение скорости снижения мощности в период с 6 по 9 мин.

При проведении испытаний на производственной линии программно получены массивы значений мощности, измеренных электронным измерителем мощности [5; 6] для каждого типа холодильного прибора. Данные из этого массива считаем исходными. Проведя сравнительный анализ этих данных, выделили закономерности [7–12]. Далее их используем в алгоритме определения необходимых нам параметров ΔW(up) и ΔW(dw) (рис. 5).

Алгоритм вычисления критериев оценки

Исходные данные:

• – сформированный массив, состоящий из 90 значений активной мощности, измеряемыхс интервалом в 6 с;
• – табличные (контрольные) значения параметров для холодильных приборов модели Б-310 при соответствии окружающей температуры:
• – W-min_K – минимальное значение мощности;
• – W-up_K – изменение мощности во время первого резкого скачка её увеличения, связанного с перераспределением фреона в системе охлаждения;
• – W-max_K – максимальное значение мощности;
• – W-dn_K – изменение мощности во время первого скачка её снижения, связанного с перераспределением фреона в системе охлаждения.

И допустимые отклонения для каждого из искомых параметров:

• – ΔW-min;
• – ΔW-up;
• – ΔW-max;
• – ΔW-dn.

Исходные данные формируются программными модулями, которые в этой статье не рассматриваются.

Описание алгоритма:

 

Рис. 6. Алгоритм вычисления критериев оценки

Fig. 6. Algorithm for calculating the evaluation criteria

 

Заключение

По результатам испытаний, описанных в данной статье, представляется возможным судить о пригодности каждой единицы оборудования, основываясь на параметрах (рис. 5). При сравнении данных параметров каждого холодильника с эталонными для определённого диапазона комнатной температуры возможно судить о соответствии холодильного агрегата стандарту. Используя полученные параметры в алгоритме (см. рис. 6), контроллер выдаёт оператору конечный результат испытаний по каждому отдельному прибору [13–15].

 

_____________________________

*Благодарности. Выражаем благодарность красноярскому заводу холодильников «Бирюса» за предоставление возможности проведения экспериментов и готовность перейти к использованию новой методики проведения приёмо-сдаточных испытаний после завершения проведения всех испытаний.

Acknowledgements. Would like to express gratitude to the Krasnoyarsk Refrigerator Plant "Biryusa" for providing the opportunity to conduct experiments and for its readiness to switch to using a new method of conducting acceptance tests after the completion of all tests.

作者简介

Daria Shurinova

Reshetnev Siberian State University of Science and Technology

编辑信件的主要联系方式.
Email: dasha.shurinova@yandex.ru

postgraduate student

俄罗斯联邦, 31, Krasnoyarskii rabochii prospekt, Krasnoyarsk, 660037

Alexander Suvorov

Reshetnev Siberian State University of Science and Technology

Email: suvorov-ag@yandex.ru

Cand. Sc., Lecturer at the Department of Informatics and Telecommunications

俄罗斯联邦, 31, Krasnoyarskii rabochii prospekt, Krasnoyarsk, 660037

Andrey Kovalenko

Reshetnev Siberian State University of Science and Technology

Email: snowcap@mail.ru

Cand. Sc., Lecturer of the Department of Informatics and Telecommunications

俄罗斯联邦, 31, Krasnoyarskii rabochii prospekt, Krasnoyarsk, 660037

Alexander Murygin

Reshetnev Siberian State University of Science and Technology

Email: avm514@mail.ru

Dr. Sc., Head. Departmentof information management systems

俄罗斯联邦, 31, Krasnoyarskii rabochii prospekt, Krasnoyarsk, 660037

参考

补充文件