СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ БЫТОВОГО ХОЛОДИЛЬНОГО ПРИБОРА
METHOD FOR DETERMINING TECHNICAL STATE OF DOMESTIC REFRIGERATING EQUIPMENT

Изобретение относится к холодильной технике, а именно к средствам и способам определения технического состояния бытовых холодильных приборов (БХП). Изобретение может найти применение при оценке технического состояния БХП перед ремонтом или после ремонта, а также при диагностировании, оценке его соответствия техническим требованиям или стандартам.
Заявляемый способ определения технического состояния БХП может найти применение при модернизации и сравнительных испытаниях однотипных бытовых холодильных приборов, преимущественно компрессионного типа.
Известны способы и устройства для определения технического состояния и диагностики БХП.
Например, способ определения технического состояния бытового холодильного прибора путем определения его холодопроизводительности на стендах, имеющих теплоизолированные камеры и калориметр [Стенд для испытания герметичного холодильного агрегата. А.С. SU №1315762, 07.06.1987. И.В.Болгов, В.В.Левкин, А.В.Кожемяченко, С.Н.Алёхин, С.В.Минаков] /1/. Сущность этого метода заключается в измерении холодопроизводительности работающего холодильного агрегата при постоянных внешних условиях.
Способ определения холодопроизводительности в теплоизолированной камере осуществляется путем ручного регулирования мощности нагревателя колориметра, размещенного в одной теплоизолированной емкости с испарителем исследуемого работающего агрегата. При этом добиваются теплового равновесия (теплового баланса) вырабатываемого холода и компенсирующего тепла. Полученное значение мощности нагревательного элемента при тепловом установленном равновесии характеризует холодопроизводительность агрегата. Полученная испытаниями фактическая холодопроизводительность сравнивается с ожидаемой, полученной расчетным путем или с холодопроизводительностью эталонного (образцового) однотипного БХП. По сходимости или отличию этих показателей оценивается техническое состояние исследуемого БХП.
Этот способ применим также для оценки состояния (или испытания) какой-либо подсистемы БХП, например конденсатора или испарителя.
Оценка подсистемы выполняется путем сравнения фактической и эталонной холодопроизводительностей холодильного агрегата.
Недостатком рассмотренного способа оценки технического состояния бытового холодильного прибора на калориметрических стендах и в теплоизолированной камере является громоздкость стенда, длительность испытаний, ручное управление процессом измерений путем вращения вентилей, снятие показателей по шкальным манометрам, а также то, что измерения имеют относительно высокую погрешность.
Известен также способ и диагностическая система для бытовых электроприборов, заключающийся в размещении в холодильной камере нескольких датчиков измерения напряжения различных компонентов бытового холодильного прибора [Заявка №2005121143/28 от 02.12.2003. Диагностическая система для бытовых электроприборов] /2/. По отличию измеренных показаний напряжений от эталонных судят о техническом состоянии бытового холодильного прибора и его основных элементах.
Недостатком такого способа является ограниченность в диагностировании температурных режимов и не выполнение измерений для определения коэффициента рабочего времени (КРВ) - являющимся интегральным показателем состояния всех подсистем БХП. При этом способе не определяется холодопроизводительность и не учитывается влияние температуры окружающей среды.
Известен также способ определения технического состояния БХП, с использованием специальных стендов. Например, способ, реализуемый на переносном стенде «СХ-2» [Лепаев Д.А. Ремонт бытовых холодильников. М.: Легпромбытиздат, 1989, с.255-258] /3/. При использовании этого стенда определяется величина напряжения питания потребляемого тока, проверяется изоляция на пробой, измеряется активное сопротивление обмоток, сопротивление изоляции; определяется коэффициент рабочего времени, измеряется температура в трех точках охлаждаемого отделения. Существенным является измерение на этом стенде времени работы мотор-компрессора и времени нахождения его в выключенном состоянии, что позволяет вычислять коэффициент рабочего времени (КРВ) бытового холодильного прибора. КРВ косвенно характеризует производительность агрегата в целом и герметичность холодильного шкафа. Прибор позволяет реализовать способ измерения температур в холодильном и морозильном отделениях БХП. Вывод о технического состояния бытового холодильного прибора, при этом способе, выполняется на основании сравнения КРВ исследуемого холодильного прибора с КРВ эталонного холодильного прибора или с показателями заведомо исправного однотипного БХП.
Недостатком данного способа является то, что при определении технического состояния с применением вышеназванного стенда не учитывается влияние температуры окружающего воздуха, которая влияет на величину КРВ. Описанный способ дает ориентировочную оценку технического состояния БХП.
В качестве прототипа предлагаемого изобретения принимаем вышеописанный способ определения технического состояния БХП, реализуемый на стенде «СХ-2». Недостатком способа по прототипу является необходимость участия исполнителя в выполнении измерений, необходимости в «ручной» обработки результатов измерений вычислительной КРВ, т.е. процесс измерений и оценка технического состояния бытовых холодильных приборов не автоматизирован.
Другим недостатком способа по прототипу является влияние на показатель технического состояния КРВ - температуры окружающего воздуха.
На время работы компрессора от включения его до отключения влияет температура окружающего воздуха, от которой зависит КРВ, используемый для оценки технического состояния БХП.
Задачей изобретения является устранение указанных недостатков, а именно обеспечение автономности процесса определения технического состояния бытового холодильного прибора, увеличение достоверности оценки его технического состояния и упрощения способа.
Задача решается тем, что техническое состояние БХП оценивается по скорости понижения температуры в отделениях бытового холодильного прибора, за установленный промежуток времени или по промежутку времени работы компрессора от включения до достижения в отделении(ях) установленного значения температуры. При этом сравнивается скорость охлаждения исследуемого БХП со скоростью охлаждения эталонного (заведомо исправного) БХП. По расхождению скоростей охлаждения судят о техническом состоянии исследуемого БХП.
Скорость охлаждения в исследуемом отделении БХП может сопоставляться с расчетным значением скорости охлаждения в идеализированных условиях.
Способ предусматривает операции размещения в исследуемых отделениях БХП датчиков температуры, а также размещение датчика температуры окружающего воздуха, подключение устройства учета времени работы компрессора и использования интерфейса для сбора и обработки информации, процесс измерений, процесс вычислений и индикацию технического состояния БХП.
При этом датчики температуры могут быть съемными или вмонтированными в подсистемы БХП. Устройство учета времени работы компрессора от включения до отключения может быть выполнено в виде электронного счетчика, управляемого температурным реле.
Сущность изобретения поясняется графиками процесса охлаждения, приведенными на фиг.1 и 2.
Основой заявленного способа определения технического состояния БХП является результат исследований скорости охлаждения БХП при различных температурах окружающего воздуха, при условии, что охлаждение начинается с температуры внутри охлаждаемого отделения, равной температуре внешней среды. Исследованиями установлено, что на определенном интервале изменения температуры в охлаждаемом отделении скорость охлаждения может быть описана линейной функцией.
На фиг.1 приведены графики зависимости температур в охлаждаемом отделении БХП от времени работы компрессора при различных температурах окружающего воздуха. На фиг.2 - графики зависимости температур в охлаждаемом отделении для эталонного и исследуемого БХП от времени работы компрессора за определенный промежуток времени. На фиг.3 приведены графики изменения температур эталонного и исследуемого БХП, при обеспечении заданной температуры в охлаждаемом отделении.
Как видно на графиках (фиг.1), зависимости температуры от времени работы компрессора при различных температурах окружающего воздуха на некотором диапазоне изменения температур - линейна, а скорость охлаждения (угол наклона линии) одинакова при различных температурах окружающего воздуха. Таким образом, измеряя скорость охлаждения при любых температурах окружающего воздуха, можно судить о техническом состоянии бытового холодильного прибора. Скорость охлаждения определяет холодопроизводительность холодильного агрегата, емкость охлаждаемого отделения, объем охлаждаемого продукта и техническое состояние всех подсистем БХП.
При диагностике или при определении технического состояния БХП отделения не загружается продуктами. Таким образом, для каждого объема охлаждаемого отделения нового (эталонного) и испытываемого бытового холодильного прибора скорость охлаждения характеризует техническое состояние всех его подсистем в совокупности, а по отклонению фактической (измеренной) скорости охлаждения от эталонной (измерений на новом или эталонном однотипном БХП) оценивается его техническое состояние.
Модификации такого способа позволяют испытывать различные подсистемы БХП - холодильный агрегат, герметичный мотор-компрессор, фильтр-осушитель и другие элементы подсистемы бытового холодильного прибора.
В каждом случае вывод о техническом состоянии исследуемой подсистемы бытового холодильного прибора является ее интегральной оценкой - по соответствию фактической и эталонной скоростям охлаждения.
Скорость охлаждения (фиг.2) определяется по выражению
где ΔT - диапазон температур от начального значения (равного температуре окружающего воздуха) до конечного, измеренного через установленное время работы компрессора τ.
Для эталонного бытового холодильного прибора скорость охлаждения равна , для испытываемого БХП скорость охлаждения равна  отклонение скорости охлаждения в испытываемом БХП от скорости охлаждения в эталонном БХП равно
По величине этого отклонения определяется техническое состояние исследуемого бытового холодильного прибора.
э
и
охл
э
и
охл
и
э
Косвенно скорость охлаждения можно определять (фиг.3) при одинаковом диапазоне изменения температур (ΔT=ΔT) временем работы компрессора, затрачиваемым для охлаждения холодильного отделения до заданного (T) значения температуры, т.е. измерять τ и τ, а техническое состояние БХП при этом определяется величиной Δτ=τ-τ.
э
и
э
и
Также скорость охлаждения можно косвенно определить (фиг.2) путем задания одинакового периода времени работы компрессора для эталонного и для испытываемого БХП, т.е. при τ=τ=τ, тогда техническое состояние БХП определяется ΔT=ΔT-ΔT - по отличию времени, затрачиваемого на охлаждение сравниваемых БХП.
Основным отличительным признаком заявленного способа определения технического состояния БХП является использование в способе «скорости охлаждения».
Другим отличительным признаком является «сравнение скоростей охлаждения». Сравнение скоростей охлаждения может выполнятся на основе:
- сведений о скоростях охлаждения (без загрузки продуктов) нового БХП до начало его эксплуатации и после истечения определенного срока эксплуатации;
- сведений о скорости охлаждения в однотипном БХП - эталоне, заведомо исследованном и исправном;
- сведений об ожидаемой скорости охлаждения на основе теплотехнических расчетов;
- сведений, полученных с применением критериев подобия.
Измерение скорости охлаждения можно осуществлять в процессе цикла или после размораживания и включения компрессора в цикл.
Измерение скорости охлаждения дает лучший результат, когда температура в охлаждаемом отделении (перед включением компрессора) будет приближена к температуре окружающего воздуха, например при «оттаивании» и «разморозки».
Предложенный способ позволяет упростить процесс измерения и исключить присутствие оператора при снятии характеристик бытового холодильного прибора.
В аналогах и прототипе оператор управляет приборами регулирования и визуально контролирует параметры процесса по показанию манометров, при этом допускаются ошибки и погрешности.
В предложенном способе исключено влияние человеческого фактора на результат диагностирования. Кроме того, в предложенном способе упрощен процесс определения технического состояния БХП, т.к. отсутствует необходимость управления вентилями и следить за показателями приборов.
По степени расхождения измеренных и эталонных показателей может быть определена степень дефектности БХП и целесообразность его ремонта.
Предложенный способ исключает необходимость применения для оценки технического состояния БХП специальных калориметрических стендов, при этом исключается влияние на оценку температуры окружающего воздуха.
Предложенный способ относительно легко автоматизировать и использовать для систем оперативной диагностики БХП.
Предложенный способ может быть применен при исследовании БХП, например при исследовании различных хладагентов, конструкций испарителей, конструкций конденсаторов, для оценки теплоизоляции холодильного шкафа, а также для оперативной диагностики БХП на месте его эксплуатации с использованием переносных персональных компьютеров. Способ может быть реализован в блоках самодиагностики БХП.
Использованные источники
1. Стенд для испытания герметичного холодильного агрегата. А.С. SU №1315762. И.В.Болгов, В.В.Левкин, А.В.Кожемяченко, С.Н.Алёхин, С.В.Минаков.
2. Заявка №2005121143/28 от 26.0120. Диагностическая система для бытовых электроприборов.
3. Лепаев Д.А. Ремонт бытовых холодильников. М.: Легпромбытиздат, 1989, с.255-258.