Устройство управления оттаиванием воздухоохладителя холодильной машины Советский патент 1989 года по МПК F25D21/02 

1

Изобретение относится к холодильной технике и может быть использовано в колодильно-нагревательных машинах с автоматической оттайкой, ..предназначенных для поддержания температурного режима в помещениях, и является усовершенствованием устройства по авт. св. № 1041834.

Целью изобретения является сниже- ние расхода электроэнергии.

На чертеже изображена схема уст-- ройства управления оттаиванием воздухоохладителя холодильной машины.

Устройство содержит холодильную машину 1, включающую блок 2 оттайки, соединенный выходом с блоком 3 управления, первый и второй выходы которого подключены к компрессору 4 и нагревателю 5, соединенньм с воздухоох- ладителем 6, сообщенным с вентилятоп ром 7. При этом выходы блока Э управления .одновременно соединены с соответствующими входами двух схем И 8 и 9, вторые входы которых соединены с выходом генератора 10 импульсов, входы которого соответственно подключены к датчику 1I относительной влажности и датчику, 12 температуры внутреннего воздуха. Выходы двух схем И 8 и 9 соответственно подключены к суммирующему и вычитающему входам реверсивного счетчика 13, соединен- ноге выходом с одним из входов третьей схемы И 14, второй вход которой подключен к пороговому элементу 15, последовательно соединенному с измерителем 16 мощности, вход которого

подсоединен к вентилятору 7. При этом выход схемы И 14 соединен с входом блока 2 оттайки.

В устройство введены последова- тельно соединенные датчик I7 температуры наружного воздуха, первый блок 18 разности, генератор 19 линейно изменяющегося напряжения и первый сумматор 20,выход которого соединен с дополнительным входом блока 3 уп- равления, последовательно соединенны первый блок 21 памяти, второй блок 2 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 иМпуль- сов; выход второго сумматора 25 подсоединен к второму входу второго блока 28 Яамяти, выход которого подключен к второму входу второго сумматора 25 и к второму входу второго.блока 22 разности, первьй вход которого объединен с входом блока 26 определения среднеквадратичного отклонения , выход которого подключен к второму входу блока 23 ограничения, второй

14710336

где сигнал eCt, ) подвергается нели- нейному прейбразованию:

e(t, ), ecnH|e(t, )

C,e(tH+, ) .

S.srgn(e(tK4.,, если|е(С,., )

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.

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 несложную в реализации процедуру

.(t ) -y(t: ) , (2) : j lTk lTk где через medfy. обозначен средний

J, (И (я

член упорядоченного ряда у ky k. . . . . , т.е. в определении величины не участву1от наблюдения, в которых присутствуют импульсные помехи, так как они окажутся на концах упорядоченного ряда. На выходе блока 23 ограничения будет сигнал, пропорцио- нальный приращениям полезного сигнала x(t) (температуры наружного воздуха) за интервал прогнозирования приращениям флуктуационной помехи, величина-которых меньше S. Для снижения влияния оставшихся флук- туационных помех выходной сигнал блока 23 iECt ) умножается в блоке 24 умножения на коэффициентoi l, причем, чем меньшес4, тем меньше вес последнего наблюдения у(t ) в формировании оценки полезного сигнала xCtj,, ) и больший вес приобретают оценки на предыдущих шагах прогнозирования Ct) (t, ),, . .x(tjj). В предлагаемом устройстве величина oi определяется автоматически в блоке 28 в зависимости от приращений (t,). С учетом того, что температура в хранилище изменяется медленно, параметр сглаживания имеет значения 0,-0,4« Величины 5,Ы. H x(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 умноженияо - Ct ) поступает на вход сумматора 25, яа другой вход которого пост.упает сигнал оценки полезного сигнала на предьщу- щем такте прогнозирования x t) и в

результате суммирования на выходе сумматора 25 формируется новая оцен10 ка полезного сигнала x(t|), которая и принимается за прогнозируемое значение температуры внутреннего воздуха на следующий интервал прогнози-/ рования .. Сигнал прогноза темпе15.ратуры внутреннего.воздуха x(t,) хранится во втором блоке 28 памяти и подается на вход сумматора 20, на другой вход которого подается сигнал коррекции прогноза с учетом темпера20 туры нарз жного воздуха. Сигнал коррекции вырабатьшается в генераторе 19, который запускается в начале казедого интервала прогнозирования передним фронтом генератора 10, причем

25 степень и знак наклона зависят от знака и величины текзпдей разности между температурой наружного и внутреннего воздуха, снимаемых с датчиков 17 к 12 соответственно. Причем в бло30 кё 18 разности осуществляется полное исключение импульсных помех, так как они жестко зависимы и наводятся на ли- линии от датчиков 12 и 17, а флуктуа- ционные помехи независимы и не исклю2g чэются в блоке 18 разности, но они сгладятся в генераторе 19.за счёт операции интегрирования. ТакИм образом, с выхода сумматора 20 на дополнительный вход блока 3 управления поступит

40 сигнал прогнозируемого значения температуры .в хранилище с учетом влияния температуры наружного воздуха, т.е. скорректированное значение x(t ц, ) . Интервал прогноза задается в генера45 торе. 10 импульсов например, для осеннего и весеннего периодов хранения, характерных ре зкими изменениями температуры наружного воздуха, целесооб- разно выбирать этот интервал неболь50 шим 0,5-1,5 ч. Блок 3 управления включает компрессор 4 только в тот момент времени (от t., до ), когда про- гнозируемое значение температуры воздуха в хранилище, скорректируемое с

55 учетом температуры наружного воздуха

x-Ctk-i-t )

скор

достигает заданного уровня (х,д,). Воздух, проходящий череЭ воздухоохладитель 6, начинает снижать температуру в хранилище и одновременучетом температуры наружного воздуха

x-Ctk-i-t )

скор

достигает заданного уровня (х,д,). Воздух, проходящий череЭ воздухоохладитель 6, начинает снижать температуру в хранилище и одновременвыход которого через блок 27 определения параметра сглаживания соединен с вторым входом блока 24 умножения ,

Причем вход первого блока 21 па- мяти и второй вход первого блока 18 разности подключены к датчику 12 температуры воздуха.

Холодипьная машина ХМ1, включающая in в себя блок 2 оттайки, блок 3 управления, компрессор 4, нагреватель 5, воздухоохладитель 6 и вентилятор 7, предназначена для поддержания заданного температурного режима в хранили-J5 ще. Блок 3 управления вырабатывает зшравляющие сигналы в соответствии с Прогнозируемым значением температуры в хранилище и с учетом температурь наружного во здзоса. Все блоки холо- jQ дильной машины 1 имеют структуру и выпускаются в промышленности (напри- мер, ХМ-16).

Генератор 10 импульсов предназначен для генерирования прямоугольных 25 импульсов на первом выходе, причём частота этих импульсов зависит от уровня напряжений на его входах. Кроме того, генератор 10 формирует на втором выходе прямоугольные импуль- n сы, 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 I1 относительной влажности и датчики 12 и 17 температуры предназначены для преобразования неэлёкт- рических величин в электрические. Они ыпускаются в промышленности.

Блоки 18 и 22 разности предназначеы для формирования сигнала, пропор- .- ионального разности входных величин, троятся на основе типовых элеменов .

Генератор 19 линейно изменяющегося напряжения предназначен для формиро- вания сигнала коррекции, начальный уровень и скорость изменения котород о зависят от уровня входного сигнала. Запуск и обнуление генератора 19 осуествляются по переднему и заднему ронтам управляющего сигнала. Генеатор 19 строится на основе типовых : нтеграторов.

35

in J5 jQ

5 n

-

5

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 вьфаботки сигнала S.

Блок 27 предназначен для определения параметра сглаживания и формирует на выходе сигнал, пропорциональный 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 ли- . НИИ к датчику возникают помехи как флюктуационного, так и импульсного типа, поэтому для построения прогноза в устройстве предлагается алгоритм устойчивого (к изменению свойств помех) экспоненциального сглаживания

х(Ц, )x{t,)-b.(t,, )-x(t,) ,

(О

где y(t,j) - значение зашумленного исследуемого процесса (выход блока 12); x(t) - сглаженная оценка процесса (выход блока 26); « - параметр сглаживания; У(z) - функция отбраковки импульсных помех.

С выхода датчика 12 напряжение y(t), состоящее и.з аддитивной смеси полезной составляющей x(t) и помехи r(t), поступает на вход первого блока 21 памяти и при поступлении переднего фронта управляющего импульса от генератора 10 импульсов происходит запись входного сигнала, т.е. на выходе блока 21 установится сигнал y(t (;+,) S который сравнивается в блоке 22 разности со значением оценки полезного сигнала на предыдущем такте работы x(tj,), t, -tj. - интервал прогнозирования и результат сравнения e(t ., )y(t + l)-x (t,) поступает на вход блока 23 ограничения,

1471033

но образовывать иней на стенках воздухоохладителя 6. 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 счетчика 13, в котором накапливается время, пока холодильнонагревательная машидо

на 1 работает в режиме охлалодения.

При снижении величины х t v )

, в скор

уровня (х -U), где i - величина

гистерезиса, необходимая для устойчивой работы, блок. 3 отключает компрессор 4 и счет импульсов в реверсивном счетчике 13 прекра-цается.

При снижении величины х (t , ) ниже допустимой нормы (х . ) блок 3

ЗЯА

включает нагреватель 5 и теплый воздух, проходящий через воздухоохладитель 6, начинает повышать температуру- в поме:цении и одновременно частично оттаивать иней. Сигнал с второго выхода блока 3 открывает схему И 9, в результате чего импульсы от генератора 10 пройдут на вычитающий вход счетчика 13, т.е. в нем вычитаются импульсы, количество которых пропорционально времени работы нагревателя Физические свойства воздуха учитываются тем, что частота следования импульсов генератора 10 является функцией относительной влажности и температуры воздуха внутри помещения, которые снимаются с датчиков II и 12 соответственно. По мере увеличения толщины образующегося инея умень ,шается живое сечение воздухоохла- дителя и производительность вентиляУстройство управления оттаивани- 15 ем воздухоохладителя холодильной ма шины по авт.св.№ 1041834, отличающееся тем, что, с целью снижения расхода электроэнергии, в устройство введены последовательно 20 соединенные датчик температуры нару ного воздуха, первый блок разности, генератор линейно изменяющегося напряжения и первый сумматор, выход которого связан с вторым входом бло ка управления, последовательно соединенные первый блок памяти, второ 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 определе ния параметра сглаживания и второй блок памяти, при этом входы первого 35 блока памяти, блоков определения среднеквадратичного отклонения, параметров сглаживания, второго блока памяти и генератс ра линейно изменяю щегося напряжения подключены к выхо

тора 7, а следовательно, ипотребляемая дО ДУ генератора импульсов, выход вто- вентилятором мощность. При снижении : мощности до величины,задаваемой поро- говым элементом 15, последний ера- батывает и выдает разрешающий сигнал

45

на схему И 14, которая вьщает сигнал 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 темпера50

рого сумматора подсоединен к второму входу второго блока памяти ,вьгход которого подключен к второму входу второго сумматора и к второму входу второго блока разности, первьй вход которого объединен, с входом блока определения среднеквадратичного отклонения, выход которого подключен к второму входу блока ограничения, выход которого через блок определени параметра сглаживания соединен с вто рым входом блока умножения, причем вход первого блока памяти и второй вход первого блока разности подключе ны к датчику температуры воздуха.

8

туры воздуха в хранилище с учетом температуры наружного воздуха, что позволяет снизить затраты электроэнергии и повысить ресурс работы хо- лодильно-нагревательной машины за счет того, что в предлагаемом устройстве приходится преодолевать меньшую тепловую инерцию массы храняющейся продукции.

Формула изобретения

Устройство управления оттаивани- ем воздухоохладителя холодильной машины по авт.св.№ 1041834, отличающееся 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, второго блока памяти и генератс ра линейно изменяюегося напряжения подключены к выхо

У генератора импульсов, выход вто-

ДУ генератора импульсов, выход вто-

рого сумматора подсоединен к второму входу второго блока памяти ,вьгход которого подключен к второму входу второго сумматора и к второму входу второго блока разности, первьй 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.