Устройство управления оттаиванием воздухоохладителя холодильной машины

(19) 111) 25 0 21 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ВЛЕНИЯ ОТТАИВА ля холодильной СТРОЙСТВО03 УХООХ СР82,4 ь ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Ленинградский электротехнический институт им, В.И. Ульянова(Ленина) и Научно-исследовательскийи проектно-технологический институтмеханизации и электрификации сельского хозяйства(56) Авторское свидетельство ССВ 041834, кл. Р 25 О 21/02, 19(57) Изобретение относится к холодильной технике и может быть использовано в холодильно-нагревательныхмашинах с автоматической оттайкой,предназначенных для поддержания температурного режима в помещениях, Целью изобретения является снижениерасхода электроэнергии, При управлении включением и выключением компрессора 4 и нагревателя 5 при оттаивании воздухоохладителя холодильной машины в блоке 3 управления используется прогнозируемое значение температуры внутри хранилища с учетом тем1471033 пературы наружного воздуха, Сигналпрогноза температуры внутреннего воз -духа хранится во втором блоке 28 памяти и подается на вход сумматора 20,на другой вход которого подается сигнал коррекции прогноза с учетом температуры наружного воздуха, вырабатываемый в генераторе 19, который запускается в начале каждого интервалапрогнозирования передним фронтом генератора 10 импульсов. В блоке 18разности осуществляется полное исключение импульсных помех, а флюктуаИзобретение относится к холодильной технике и может быть использовано в холодильно-нагревательных машинах с автоматической оттайкой, .,предназначенных для поддержания температурного режима в помещениях, и является усовершенствованием устройства по авт. св, В 1041834.Целью изобретения является сниже.- .1 О ние расхода электроэнергии.На чертеже изображена схема уст- ройства управления оттаиванием воздухоохладителя холодильной машины.Устройство содержит холодильную 15 машину 1, включающую блок 2 оттайки, соединенный выходом с блоком 3 управ-; ления, первый и второй выходы которого подключены к компрессору 4 и нагревателю 5, соединенным с воздухоох ладителем 6, сообщенным с вентилятор ром 7. При этом выходы блока:Э управления,одновременно соединены с соответствующими входами двух схем И 8 и 9, вторые входы которых соединены 25 с выходом генератора 10 импульсов, входы которого соответственно подключены к датчику 11 относительной влажности и датчику 12 температуры внутреннего воздуха, Выходы двух схем И 30 8 и 9 соответственно подключены к суммирующему и вычитающему входам реверсивного счетчика 13, соединенного выходом с одним из входов третьей схемы И 14, второй вход которой, З 5 подключен к пороговому элементу 15, последовательно соединенному с измерителем 16.мощности, вход которого ционные помехи сглаживаются в генераторе 19 за счет операции интегрирование. С выхода сумматора 20 на дополнительный вход блока 3 управленияпоступает сигнал прогнозируемого значения температуры в хранилище с учетом влияния температуры наружноговоздуха, Блок 3 управления включаеткомпрессор 4 только в момент времени,когда прогнозируемое значение температуры в хранилище, корректируемоес учетом температуры наружного воздуха, достигает заданного уровня. 1 ил,подсоединен к вентилятору 7. Приэтом выход схемы И 14 соединен с входом блока 2 оттайки,В устройство введены последовательно соединенные датчик 17 температуры наружного воздуха, первый блок18 разности, генератор 19 линейноизменяющегося напряжения и первыйсумматор 20,выход которого соединенс дополнительным входом блока 3 управления, последовательно соединенныепервый блок 21 памяти, второй блок 22разности, блок 23 ограничения, блок24 умножения и второй сумматор 25,один выход которого подключен к второму входу первого сумматора 20. Также устройство содержит блок 26 среднеквадратичного отклонения, блок 27определения параметра сглаживания ивторой блок 28 памяти. При этом входы первого блока 2 памяти, блока 26определения среднеквадратичного от-.клонения, блока 27 определения параметров сглаживания, второго блока 28памяти и второй вход генератора 19линейно изменяющегося напряжения подключены к выходу генератора импульсов; выход второго сумматора 25 подсоединен к второму входу второго блока 28 памяти, выход которого подключен к второму входу второго сумматора 25 и к второму входу второго,блока 22 разности, первый вход которогообъединен с входом блока 26 определения среднеквадратичного отклонения,выход которого подключен к второмувходу блока 23 ограничения, второй5 1471033бгде сигнал е(С+) подвергается нели- нейному преобразованию; если е(С,+, )(1( Б е(С ),Б эгдп(е(С+ если е(С)1) Б где Б " среднеквадратическое отклонение, которое определяется в блоке 26 определения среднеквадратичного отклонения. На вход блока 26 поступают зашумленные значения входного процесса у(С), а для определения величины Б необходимо использовать устойчивую (к большим импульсным помехам) процедуру, например; можно взять не,сложную в реализации процедуруЗмеей(ее у(Е; )(-у(е ), (2)3=,11 с х=1 1 сгде через шейу 1( обозначен средний(1 В 1 член упорядоченного ряда у уфСу , т.е. в определении величиныЕк)не участвуют наблюдения, в которых присутствуют импульсные помехи, так как они окажутся на концах упорядоченного ряда. На выходе блока 23 ограничения будет сигнал, пропорциональный приращениям полезного сигнала х(С) (температуры наружного воздуха) за интервал прогнозирования Т +и приращениям флуктуационной .помехи, величина которых меньше Б. Цля снижения влияния оставшихся флуктуационных помех выходной сигнал блока 23 Я(С;) умножается в блоке 24 умножения на коэффициента(1, причем, чем меньшее тем меньше вес последнего наблюдения у(С ) в формировак+1 л нии оценки полезного сигнала х ,С, ) и больший вес приобретают оценки на предыдущих шагах прогнозирования 1;С), х;С, ),х,С). В предлагаемом устройстве величина о(. определяется автоматически в блоке 28 в зависимости от приращений Я(С,), С учетом того, что температура в хранилище изменяется медленно, параметр сглаживания имеет значения 0,1-0,4. Величины Б, Ы. и х,С) фиксируются соответственно в блоках 26-28 в конце интервала прогнозирования, т.е, по заднему фронту управляющего импульса от генератора 10. Выходной сигнал блока 24 умноженияо. Я(С;) поступает на вход сумматора 25, на другой вход которого поступает сигнал оценки полезного сигнала на предыдущем такте прогнозирования х ,С) и в результате суммирования на выходесумматора 25 формируется новая оцен 10 ка полезного сигнала х,С), которая и принимается за прогнозируемоезначение температуры внутреннего воздуха на следующий интервал прогнози-.рования ТкСигнал прогноза темпел,15,ратуры внутреннего .воздуха х;С)хранится во втором блоке 28 памятии подается на вход сумматора 20, надругой вход которого подается сигналкоррекции прогноза с учетом темпера 20 туры наружного воздуха. Сигнал коррекции вырабатывается в генераторе19, который запускается в началекаждого интервала прогнозирования передним фронтом генератора 10, причем25 степень и знак наклона зависят отзнака и величины текущей разностимежду температурой наружного и внутреннего воздуха, снимаемых с датчиков17 и 12 соответственно. Причем в бло 30 ке 18 разности осуществляется полноеисключение импульсных помех, так какони жестко зависимы и наводятся на лилинии от датчиков 12 и 17, а флуктуационные помехи независимы и не исключаются в блоке 18 разности, но онисгладятся в генераторе 19 за счет операции интегрирования. Таким образом,с выхода сумматора 20 на дополнительный вход блока 3 управления поступит40 сигнал прогноэируемого значения тем -пературы в хранилище с учетом влияниятемпературы наружного воздуха, т.е,скорректированное значение х(С , )ке 1 скорИнтервал прогноза задается в генера 45 торе. 10 импульсов например, для осеннего и весеннего периодов хранения,характерных резкимиизменениями температуры наружного воздуха, целесообразно выбирать этот интервал неболь 5 О шим 0,5-1,5 ч, Блок 3 управления включает компрессор 4 только в тот моментвремени (от С+, до С+ ), когда прогнозируемое значение температуры воздуха в хранилище, скорректируемое с55 учетом температуры наружного воздухах(Ск+) ) с достигает заданного уровня (х ). Воздух, проходящий черезвоздухоохладитель 6, начинает снижатьтемпературу в хранилище и одновремен(1)где у(1 ) - значение зашумленногоисследуемого процесса(выход блока 12);х(С) - сглаженная оценка процесса (выход блока 26);в . параметр сглаживания; и 11) (х) - функция отбраковки импульсных помех.С выхода датчика 12 напряжениеу хЕ), состоящее иэ аддитивной смесиполезной составляющей х(Т) и помехи,), поступает на вход первого блока 21 памяти и при поступлении переднего фронта управляющего импульса от 50генератора 10 импульсов происходитзапись входного сигнала, т.е. на вы"ходе блока 21 установится сигналУ( ),+,), который сравнивается в бло-.ке 22 разности со значением оценкиполезного сигнала на предыдущем тактеработы х(й),-=Т+ с - интервал прогнозирования и результатсравнения е(г.+,)=у(1+1)-х) поступает на вход блока 23 ограничения,выход которого через блок 27 определения параметра сглаживания соединен с вторым входом блока 24 умножения .Причем вход первого блока 21 памяти и второй вход первого блока 18разности подключены к датчику 12 температуры воздуха.Холодильная машина ХИ 1, включающаяв себя блок 2 оттайки, блок 3 управления, компрессор 4, нагреватель 5,воздухоохладитель 6 и вентилятор 7,предназначена для поддержания заданного температурного режима в хранилище. Блок 3 управления вырабатываетуправляющие сигналы в соответствиис прогнозируемым значением температуры в хранилище и с учетом температурынаружного воздуха. Все блоки холодильной машины 1 имеют структуру ивыпускаются в промышленности (напри -, мер, ХМ.6).Генератор 10 импульсов предназначен для генерирования прямоугольныхимпульсов на первом выходе, причемчастота этих импульсов зависит отуровня напряжений на его входах. Кроме того, генератор 1 О формирует навтором выходе прямоугольные импульсы, задающие такт прогнозирования.Период следования устанавливаетсяоператором и может изменяться от нескольких минут до нескольких часов.Генератор 1 О может быть построен наоснове типовых преобразователей напряжение-частота и на основе счетчиков импульсов.Датчик 11 относительной влажностии датчики 12 и 17 температуры предназначены для преобразования неэлектрических величин в электрические, Онвыпускаются в промышленности.Блоки 18 и 22 разности предназначены для формирования сигнала, пропорционального разности входных величинстроятся на основе типовых элементов,Генератор 19 линейно изменяющегося напряжения предназначен для формирования сигнала коррекции, начальный уровень и скорость изменения которого зависят от уровня входного сигнала. Запуск и обнуление генератора 19 осуществляются по переднему и заднему фронтам управляющего сигнала. Генератор 19 строится на основе типовых интеграторов. Сумматоры 20 и 25, блоки 21 и 28памяти, блок 23 ограничения, а такжеблок 24 умножения построены на основе типовых интегральных схем.Блок 26 определения среднеквадра,тического отклонения предназначен длявыработки сигнала Я.Блок 27 предназначен для опреде ления параметра сглаживания и формирует на выходе сигнал, пропорциональ-.ный входному в момент прихода управляющего импульса.Предлагаемое устройство работает 15 следующим образом. Для управлениявключением и выключением компрессора 4 и нагревателя 5 в блоке 3 управления используется не текущее значение температуры в хранилище, а про -гнозируемое значение температуры внутри хранилища с учетом температурынаружного воздуха. С датчика 12 снимается нормированное напряжение, пропорциональное температуре воздухавнутри хранилища. Из-за длинных линий к датчику возникают помехи какфлюктуационного, так и импульсноготипа, поэтому для построения прогноза в устройстве предлагается алгоритмустойчивого (к изменению свойств по. -мех) экспоненциального сглаживанияно образовывать иней на стенках воздухоохладителя б. Сигнал о начале охлаждения с первого выхода блока 3 откроет схему И 8, в результате чего импульсы с генератора 10 пройдут на суммирующий вход реверсивного счетчи - ка 13, в котором накапливается время, пока холодильнонагревательная машина 1 работает в режиме охлаждения. При снижении величины х д)довКф сюор уровня х - 6 ), где б, - величина гистерезиса, необходимая для устой - чивой работы, блок. 3 отключает компрессор 4 и счет импульсов в ревер сивном счетчике 13 прекращается4При снижении величины х 1 +, ) ниже допустимой нормы (х ) блокзаА включает нагреватель 5 и теплый воздух, проходящий через воздухоохлади тель 6, начинает повышать температуру в помещении и одновременно частично оттаивать иней. Сигнал с второго выхода блока 3 открывает схему И 9, в результате чего импульсы от гене ратора 1 О пройдут на вычитающий вход счетчика 13, т.е. в нем вычитаются импульсы, количество которых пропорционально времени работы нагревателя. физические свойства воздуха учитыва ются тем, что частота следования импульсов генератора 10 является функцией относительной влажности и температуры воздуха внутри помещения у которые снимаются с датчиков 1 1 и 12 соответственно. По мере увеличения толщины образующегося инея умень,шается "живое" сечение воздухоохладитЕля и производительность вентилятора 7, а следовательно, и потребляемая,40 вентилятором мощность.При снижениимощности до величины, задаваемой поро-говым элементом 15, последний сра. батывает и выдает разрешающий сигнал на схему И 14, которая выдает сигнал 45 на включение блока 2 оттайки при одновременном наличии сигналов от блоков счетчика 13 и порогового элемента 15. 50Таким образом, в предлагаемом устройстве включение и выключение компрессора 4, нагревателя 5 и блока 2 оттайки происходят в соответствии с предсказанными значениями температуры воздуха в хранилище с учетом температуры наружного воздуха, что позволяет снизить затраты электроэнергии и повысить ресурс работы холодильно-нагревательной машины за счет того, что в предлагаемом устройстве приходится преодолевать меньшую тепловую инерцию массы храняющейся продукции.Формула изобретенияУстройство управления о ттаиванием воздухоохладителя холодильной машины йо авт.св.9 1041834, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью снижения расхода электроэнергии, в устройство введены последовательно соединенные датчик температуры наружного воздуха, первый блок разности, генератор линейно изменяющегося напряжения и первый сумматор, выход которого связан с вторым входом блока управления, последовательно соединенные первый блок памяти, второй блок разности, блок ограничения, блок умножения и второй сумматор, один выход которого подсоединен к второму входу первого сумматора, а также блок определения среднеквадратичного отклонения, блок определения параметра сглаживания и второй блок памяти", при этом входы первого блока памяти, блоков определения среднеквадратичного отклонения, параметров сглаживания, зторого блока памяти и генератсра линейно изменяющегося напряжения подключены к выходу генератора импульсов, выход второго сумматора подсоединен к второму входу второго блока памяти,вьжод которого подключен к второму входу второго сумматора и к второму входу второго блока разности, первый вход которого объединен с входом блока определения среднеквадратичного отклонения, выход которого подключен к второму входу блока ограничения, выход которого через блок определения параметра сглаживания соединен с вторым входом блока умножения, причем вход первого блока памяти и второй вход первого блока разности подключены к датчику температуры воздуха.