Устройство управления оттаиванием воздухоохладителя холодильной машины

 

Изобретение относится к холодильной технике и может быть использовано в холодильно-нагревательных машинах с автоматической оттайкой, предназначенных для поддержания температурного режима в помещениях. Целью изобретения является снижение расхода 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 температуры наружного воздуха. Сигнал прогноза температуры внутреннего воздуха 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 интервала прогнозирования передним фронтом генератора 10 импульсов. В блоке 18 разности осуществляется полное исключение импульсных помех, а флюктуационные помехи сглаживаются в генераторе 19 за счет операции интегрирования. С выхода сумматора 20 на дополнительный вход блока 3 управления поступает сигнал прогнозируемого значения температуры в хранилище с учетом влияния температуры наружного воздуха. Блок 3 управления включает компрессор 4 только в момент времени, когда прогнозируемое значение температуры в хранилище, корректируемое с учетом температуры наружного воздуха, достигает заданного уровня. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„È7È

А2 (511 4 F 25 D 21/02

1 !

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К Д BTGPCHGMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (61) 1041834

{21) 4297578/28-13

{22) 14.08.87

{46) 07.04.89. Бюл. 9 13

{71) Ленинградский электротехнический институт им, В.И. Ульянова (Ленина) и Научно-исследовательский и проектно-технологический институт механизации и электрификации сельского хозяйства (72) В.П. Власов, М,А. Мариненко, В.А. Васильев, О.В. Воротынский, В.Ф. Михеев, В.Б,Скуратов и Г,И. Ласточкина

{53) 621.57.048{088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

9 !041834, кл. F 25 D 21/02, 1982. (54) УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ОТТАИВАНИЕМ ВОЗДУХООХЛАДИТЕЛЯ ХОЛОДИЛЬНОЙ

МАШИНЫ (57) Изобретение относится к холодильной технике и может быть использовано в холодильно-нагревательных машинах с автоматической оттайкой, предназначенных для поддержания температурного режима в помещениях. Целью изобретения является снижение расхода электроэнергии. При управлении включением и выключением компрессора 4 и нагревателя 5 при оттаивании воздухоохладителя холодильной машины в блоке 3 управления используется прогнозируемое значение темпе- Я ратуры внутри хранилища с учетом тем!

47!033 пературы наружного воздуха. Сигнал

-прогноза температуры внутреннего воз— духа хранится во втором блоке 28 памяти и подается на вход сумматора 20, на другой вход которого подаетсясигнал коррекции прогноза с учетом температуры наружного воздуха, вырабатываемый в генераторе 19, который запускается в начале каждого интервала прогнозирования передним фронтом генератора 10 импульсов. В блоке 18 разности 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. Ф 1041834.

Целью изобретения является сниже.- .!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- 20 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 !2 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, З5 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 управления поступает сигнал прогнозируемого значения температуры в хранилище с учетом влияния температуры наружного воздуха, Блок 3 управления включает компрессор 4 только в момент времени, когда прогнозируемое значение температуры в хранилище, корректируемое с учетом температуры наружного воздуха, достигает заданного уровня. I ил, подсоединен к вентилятору 7. При этом выход схемы И 14 соединен с входом блока 2 оттайки, В устройство введены последовательно соединенные датчик 17 температуры -наружного воздуха, первый блок

18 разности, генератор 19 линейно изменяющегося напряжения и первый сумматор 20,выход которого соединен с дополнительным входом блока 3 управления, последовательно соединенные первый блок 21 памяти, второй блок 22 разности, блок 23 ограничения, блок

24 умножения и второй сумматор 25, один. выход которого подключен к второму входу первого сумматора 20. Также устройство содержит блок 26 среднеквадратичного отклонения, блок 27 определения параметра сглаживания и второй блок 28 памяти. При этом входы первого блока 21 памяти, блока 26 определения среднеквадратичного от-. клонения, блока 27 определения параметров сглаживания, второго блока 28 памяти и второй вход генератора 19 линейно 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 которого объединен с входом блока 26 определения среднеквадратичного отклонения, выход которого подключен к второму . входу блока 23 ограничения, второй

5 1471033

6 где сигнал e (t <+„) подвергается нели- нейному преобразованию; если } е (},+, ) (< S

e(t „), Q(e(t„, ))S эгдп (е (t к+„ если(е(t„„)1) S где S " среднеквадратическое отклонение, которое определяется в блоке 26 определения среднеквадратичного отклонения. На вход блока 26 поступают зашумленные значения входного процесса y(t), а для определения величины S необходимо использовать устойчивую (к большим импульсным помехам) процедуру, например, можно взять не.I сложную в реализации процедуру

s ed(тей(у(е;))-y(t )}, <2)

j=l yk i-=1,k где через med)y 1 обозначен средний

° .) 1 1 (а) член упорядоченного ряда у ) y Ñ»... ...ау, т. е. в определении величины (к) 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 x(t) (температуры наружного Воэ духа) за интервал прогнозирования

Т +<и приращениям флуктуационной .помехи, величина. которых меньше S °

Цля снижения влияния оставшихся флуктуационных помех выходной сигнал блока 23 f(t ) умножается в блоке 24 умножения на коэффициентаС 1, причем, чем меньшее ., тем меньше вес последнего наблюдения y(t ) в формирова<+I л нии оценки полезного сигнала х,t ) и больший вес приобретают оценки на предыдущих шагах прогнозирования х, )-„), х; :г- „», ),... х, „) . В предлагаемом устройстве величина о!. определяется автоматически в блоке 28 в зависимости от приращений E(t ). С учетом того, что температура в хранилище изменяется медленно, параметр сглаживания имеет значения 0,1-0,4.

Величины S, Ы. и х,t ) фиксируются соответственно в блоках 26-28 в конце интервала прогнозирования, т.е. по заднему фронту управляющего импульса от генератора 10. Выходной сигнал блока 24 умножения < - 8(t; ) поступает на вход сумматора 25, на другой вход которого поступает сигнал оценки полезного сигнала на предыдущем такте прогнозирования х,t„) и в результате суммирования на выходе сумматора 25 формируется новая оценА

1р ка полезного сигнала х, t „„), которая и принимается за прогнозируемое значение температуры внутреннего воздуха на следующий интервал прогнози-. рования Тк,, Сигнал прогноза темпел, 15, ратуры внутреннего . воздуха х; t ) 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. Сигнал коррекции вырабатывается в генераторе

19., который запускается в начале каждого интервала прогнозирования передним фронтом генератора 10, причем

25 степень и знак наклона зависят от знака и величины текущей разности между температурой наружного и внутреннего воздуха, снимаемых с датчиков

17 и 12 соответственно. Причем в бло3р ке 18 разности осуществляется полное исключение импульсных помех, так как они жестко зависимы и наводятся на лилинии от датчиков 12 и 17, а флуктуационные помехи независимы и не исключаются в блоке 18 разности, но они сгладятся в генераторе 19 за счет операции интегрирования. Таким образом, с выхода сумматора 20 на дополнительный вход блока 3 управления поступит

4р сигнал прогноэируемого значения тем— пературы в хранилище с учетом влияния температуры наружного воздуха, т.е. скорректированное значение х(t „+, )

К+1 скор

Интервал п рог но за зада е тся в г ене ра45 торе. 10 импульсов например, для осеннего и весеннего периодов хранения, характерных ре экими изменениями температуры наружного воздуха, целесообразно выбирать этот интервал неболь5р шим 0,5-1,5 ч. Блок 3 управления включает компрессор 4 только в тот момент времени (от tz до t„+ ), когда прогнозируемое значение температуры воздуха в хранилище, скорректируемое с

ytIeToM температуры HRpy)KHQI О Воэдухя

x;t +, ) „достигает заданного уровня (х ) . Воздух, проходящий через воздухоохладитель 6, начинает снижать температуру в хранилище и одновремен147) 033 х („, )-х(х„)+ы: (у(х„, )-х(Х„)), (1) где у(1,) — значение зашумленного исследуемого процесса (выход блока 12);

x(t„) — сглаженная оценка процесса (выход блока 26);

К вЂ . параметр сглаживания; и y fz) — функция отбраковки импульсных помех.

С выхода датчика 12 напряжение у,t) состоящее иэ аддитивной смеси полезной составляющей x(t) и помехи ,t), поступает на вход первого блока 21 памяти и при поступлении переднего фронта управляющего импульса от

50 генератора 10 импульсов происходит запись входного сигнала, т.е. на вы" ходе блока 21 установится сигнал у(„ ), который сравнивается в блоке 22 разности со значением оценки полезного сигнала на предыдущем такте работы х(t„), t„„ - „=Т„+ (, — интервал прогнозирования и результат сравнения е(t „+,)=y(t„+1)-х t„) 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 18 разности подключены к датчику 12 температурыры воздуха .

Холодильная машина XN1 включающая в себя блок 2 оттайки, блок 3 управления, компрессор 4, нагреватель 5, воздухоохладитель 6 и вентилятор 7, предназначена для поддержания задан— ного температурного режима в хранилище. Блок 3 управления вырабатывает управляющие сигналы в соответствии с прогнозируемым значением температуры в хранилище и с учетом температуры наружного воздуха. Все блоки холодильной машины 1 имеют структуру и выпускаются в промышленности (напри—, мер, XN-1.6).

Генератор 10 импульсов предназначен для генерирования прямоугольных импульсов на первом выходе, причем частота этих импульсов зависит от уровня напряжений на его входах. Кроме того, генератор 1О формирует на втором выходе прямоугольные импульсы, задающие такт прогнозирования.

Период следования устанавливается оператором и может изменяться от нескольких минут до нескольких часов.

Генератор 10 может быть построен на основе типовых преобразователей напряжение-частота и на основе счетчиков импульсов.

Датчик 1) относительной влажности и датчики 12 и 17 температуры предназначены для преобразования неэлект рических величин в электрические. Он выпускаются в промышленности.

Блоки 18 и 22 разности предназначе ны для формирования сигнала, пропорционального разности входных величин строятся на основе типовых элементов.

Генератор 19 линейно изменяющегося напряжения предназначен для формирования сигнала коррекции, начальный уровень и скорость изменения ко то ро го 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 28 памяти, блок 23 ограничения, а также блок 24 умножения построены на основе типовых интегральных схем.

Блок 26 определения среднеквадра,тического отклонения предназначен для выработки сигнала S

Блок 27 предназначен для опреде10 ления параметра сглаживания и формирует на выходе сигнал, пропорциональ-. ный входному в момент прихода управляющего импульса.

Предлагаемое устройство работает следующим образом. Для управления включением 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 температуры наружного воздуха. С датчика 12 снимается нормированное напряжение, про(порциональное температуре воздуха внутри хранилища. Из-за длинных линий к датчику возникают помехи как флюктуационного, так и импульсного типа, поэтому для построения прогноза в устройстве предлагается алгоритм устойчивого (к изменению свойств по.— мех) экспоненциального сглаживания

1471033 но 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 EO пройдут на суммирующий вход реверсивного счетчи— ка 13, в котором накапливается время, пока холодильнонагревательная машина 1 работает в режиме охлаждения.

При снижении величины х,t +,) „ до в К+ < сиор уровня (х — 6 ), где Q — величина гистерезиса, необходимая для устой— чивой работы, блок. 3 отключает компрессор 4 и счет импульсов в ревер-. 15 сивном счетчике 13 прекращается °

Д

При снижении величины х „+, ) ниже допустимой нормы (х -) блок зад включает нагреватель 5 и теплый воздух, проходящий через воздухоохлади- 20 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 имп уль сы от гене- 25 ратора 10 пройдут на вычитающий вход счетчика 13, т.е. в нем вычитаются импульсы, количество которых пропорционально времени работы нагревателя.

Физические свойства воздуха учитыва- 30 ются тем, что частота следования импульсов генератора 10 является функцией относительной влажности и температуры воздуха внутри помещения. которые снимаются с датчиков 1 1 и 12 соответственно. По мере увеличения толщины образующегося инея умень,шается "живое" сечение воздухоохла дитЕля и производительность вентилятора 7, а следовательно, и потребляемая.40 вентилятором мощность. При снижении .. мощности до величины, задаваемой пороговым 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.

Таким 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 изобретения

Устройство управления оттаиванием воздухоохладителя холодильной машины йо авт.св.Р 1041834 о т л ич ающее с я тем, что, с целью снижения расхода электроэнергии, в устройство введены последовательно соединенные да тчик темпера туры 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.