СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ПОДСИСТЕМ КОМПРЕССИОННОГО БЫТОВОГО ХОЛОДИЛЬНОГО ПРИБОРА
METHOD OF DETERMINING TECHNICAL CONDITION OF SUBSYSTEMS OF COMPRESSOR HOUSHOLD REFRIGERATING UNIT

Изобретение относится к холодильной технике, в частности, к методам и способам определения технического состояния подсистем компрессионных холодильных машин, преимущественно бытовых холодильных приборов (БХП), и может найти применение для определения технического состояния их подсистем при сервисном обслуживании, при ремонте холодильников в сервисных центрах, при исследовании или диагностике модернизируемых подсистем холодильного агрегата. Способ применим также для использования в модулях самодиагностики БХП.
Известны способы и устройства для определения технического состояния и диагностики бытовых холодильных приборов. Одним из способов определения технического состояния бытового холодильного прибора является способ его испытания с применением специальных стендов, обеспечивающих измерение одной или нескольких характеристик работы холодильника. Например, способ, реализуемый на переносном стенде СХ-2 (Лепаев Д.А. Ремонт бытовых холодильников. М.: Легпромбытиздат, 1989, с.255-258) /1/. При использовании этого стенда измеряется время работы хладонового компрессора и время нахождения его в выключенном состоянии. На основании результатов измерений в регламентируемых условиях, например, согласно ГОСТ 16317-87 «Приборы холодильные электрические бытовые. Общие технические условия» /2/, вычисляется коэффициент рабочего времени (КРВ) компрессора, значение которого сравнивается с КРВ эталонного холодильника или с регламентируемыми эталонными значениями КРВ для конкретных моделей холодильника. Одновременно с КРВ измеряется температура в камерах холодильника, которая сравнивается с регламентируемыми значениями температуры для конкретных режимов испытания БХП, в соответствие с климатическим классом БХП, согласно ГОСТ 30204-95. Эксплуатационные характеристики БХП. Методы испытаний /3/.
Прибор обеспечивает так же измерение потребляемой мощности, текущее и пусковое значение тока, потребляемого БХП, значение питающего напряжения. Эти характеристики так же используются для сравнения испытываемого холодильника с эталонным или для оценки технического состояния его подсистем в сравнении с эталонным.
Достоинством этого способа является то, что измерения позволяли вычислять один из важных энергетических показателей работы хладонового компрессора его КРВ, являющийся интегральной оценкой технического состояния всего холодильника, а измерение температур в камерах-делать оценку технического состояния всех подсистем, влияющих на холодопроизводительность и температуру в камерах. При этом способе вывод о техническом состоянии бытового холодильника или его подсистемы выполняется на основании сравнения показателей работы холодильника: температур в камерах, динамикой их изменения, КРВ компрессора исследуемого холодильного прибора с однотипными показателями работы эталонного холодильного прибора или с показателями работы заведомо исправного однотипного нового холодильного прибора.
Описанный способ дает ориентировочную оценку технического состояния бытового холодильного прибора и его подсистем, не автоматизирован и предусматривает обязательное участие специалиста в измерениях и сравнении характеристик и показателей работы холодильника и его подсистем.
Другим методом определения технического состояния БХП и его подсистем является определение его холодопроизводительности на стендах, имеющих теплоизолированные камеры и калориметр, например (Стенд для испытаний герметичного холодильного агрегата А.с. SU 1315762. Опуб. 08.02.87. И.В. Болгов, В.В. Левкин, А.В. Кожемяченко, С.Н. Алехин, С.В. Минаков) /4/. Сущность этого метода заключается в измерении холодопроизводительности работающего холодильного агрегата при постоянных внешних условиях и сравнении заведомо исправной подсистемы с испытываемой подсистемой по холодопроизводительности.
Метод определения холодопроизводительности в теплоизолированной камере осуществляется путем ручного регулирования мощности нагревателя калориметра, 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. Фактическая холодопроизводительность холодильника, полученная при использовании эталонных подсистем БХП, сравнивается с холодопроизводительностью холодильника при использовании испытываемой подсистемы. По сходимости или отличию этих показателей оценивается техническое состояние исследуемой подсистемы.
Недостатком рассмотренного способа оценки технического состояния БХП на калориметрических стендах и в теплоизолированной камере является громоздкость стенда, длительность испытаний, ручное управление процессом измерений, снятие показателей по шкальным манометрам, а также то, что измерения имеют относительно высокую погрешность.
Известен также метод определения работоспособности и технического состояния бытового электроприборов, путем прямого измерения напряжений на различных элементах электроприбора, сравнение значений напряжений эталонных с фактически измеренными (Диагностическая система для бытовых электроприборов. Заявка RU №2005121143, Опуб. 20.01.2006, Бюл. №02)/5/. Для измерений и сравнения напряжений на различных подсистемах электроприборов, в том числе холодильников и морозильников, используется аналогово-цифровой преобразователь, вычислитель и интерфейс, интегрированные в систему управления испытываемого бытового электроприбора.
Сравнивая фактические измерения значения напряжений с опорными, принимается решение о техническом состоянии БХП.
Недостатком такого способа является то, что измерение напряжений на различных элементах необязательно характеризует техническое состояние отдельной подсистемы БХП. Значение напряжений на отдельных элементах БХП зависит от условий испытаний и без регламентирования этих условий оценка технического состояния БХП по этому способу будет ориентировочной и требует дополнительных действий для достижения цели по этому способу.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому способу является способ определения технического состояния подсистем бытовых компрессионных холодильников (Способ определения технического состояния подсистем бытовых компрессионных холодильников. Патент RU №2354899. Опубл. 10.05.2009. Першин В.А., Кожемяченко А.В., Русляков Д.В., Алехин А.С.) /6/, в котором измеряют диагностические параметры: температуру воздуха и температуру хладона в точках подсистем холодильного агрегата, а значения искомых параметров бытового компрессионного холодильника определяют косвенным путем, путем подстановки результатов прямых измерений параметров в расчетные зависимости, при этом измеряют температуру окружающего воздуха, рассчитывают значение давления или другой температуры хладона в исследуемых подсистемах по соответствующим выражениям инвариантов подобия функционирования холодильного агрегата, сравнивают рассчитанные значения давления или температуры с их соответственными нормативными значениями и делают вывод о соответствии технического состояния подсистем их заданному состоянию.
Для определения технического состояния подсистем БХП и расчета действительных значений давления хладона или температур используют математические выражения для инвариантов подобия функционирования подсистем холодильного агрегата.
Недостатком такого способа определения технического состояния подсистем бытовых компрессионных холодильников является использование метода частичных измерений параметров, характеризующих техническое состояние не всех подсистем БХП. Измерение нескольких и вычисление параметров и вычисление других параметров на основе инвариантов подобия функционирования усложняет получение показателей технического состояния подсистем БХП. При этом уменьшается достоверность показателей технического состояния, так как прямые измерения более достоверны в сравнении с косвенными, получаемыми расчетным путем. Кроме того, такой способ не может быть автоматизирован, так как в этом способе требуется выполнение относительно сложных расчетов, на основе анализа полученных результатов.
Задачей изобретения является устранение отмеченных недостатков, а именно: обеспечение автономности выполнения процесса оценки технического состояния подсистем БХП по результатам измерения и оценки локальных характеристик отдельных подсистем БХП, упрощение процесса оценки, повышение достоверности заключения о техническом состоянии их отдельных подсистем.
Поставленная задача решается тем, что способ определения технического состояния подсистем БХП, включающий выполнение нормативных условий испытания холодильника в зависимости от его класса и модели, при нормативном значении температуры окружающей среды, выполняется в следующей последовательности: перед началом эксплуатации бытового холодильного прибора измеряются локальные характеристики подсистем БХП, вычисляются показатели технического состояния отдельных подсистем, которые принимаются за базовые значения, выполняется запись (регистрация) этих показателей; по истечению нормированного периода эксплуатации выполняются последующие проверочные измерения этих же локальных характеристик и вычисляются эти же локальные показатели, которые сравниваются с базовыми; а по сходимости или расхождению этих показателей оценивается техническое состояние каждой подсистемы холодильного прибора, при этом для записи результатов измерений характеристик, вычисления показателей технического состояния подсистем БХП, выполнение операций сравнения и управления подпрограммами по обеспечению нормированных условий измерений используется контроллер системы управления БХП.
К локальным характеристикам относятся температуры на поверхности испарителя, косвенно характеризующих температуры хладагента на входе в испаритель и на выходе из испарителя, температуры на поверхности конденсатора, косвенно характеризующих температуру хладагента на входе и выходе конденсатора, температуру хладагента на входе и выходе из фильтр-осушителя, косвенно которую можно измерить на входном и выходном патрубке, температуру хладагента на входе и выходе капиллярной трубки, косвенно измеряемых на поверхности капиллярной трубки, температуру на патрубках входа и выхода компрессора, косвенно характеризующих температуру хладагента на измеряемых участках, температуру на поверхности компрессора. К локальным характеристикам так же относятся перепады давлений на каждом элементе по контуру холодильного агрегата, в том числе:
на компрессоре (компрессорах), на конденсаторе, на фильтр-осушителе, на испарителе (испарителях). Однако использование этих характеристик требует включение в контур циркуляции хладагента измерительных датчиков давления.
В качестве локальных характеристик локальной подсистемы могут быть использованы расходы жидкой и газообразной фазы по контуру циркуляции хладагента. Измерение температур и расхода хладона может выполняться накладными измерителями-преобразователями без включения в герметичный контур измерительных датчиков. Локальные характеристики не являются нормированными и могут теоретически рассчитываться вероятностно. Однако для нормированных условий испытаний измерение этих характеристик на новом (эталонном)холодильнике и дальнейшие измерения этих характеристик после нормированного периода эксплуатации, в результате сравнения эталонных и фактических значений этих характеристик, позволяет выявить локальные показатели технического состояния подсистем холодильного агрегата.
Сущность изобретения поясняется алгоритмом способа определения технического состояния подсистем холодильного прибора, приведенного на чертеже.
Первым этапом определения технического состояния подсистем БХП выбор оцениваемых подсистем БХП и определение типа используемых характеристик: температур и/или давления.
Вторым этапом является крепление датчиков и настройка измерительной системы. Если измерительная система вмонтирована в БХП, этот этап не выполняется.
Третьим этапом является создание нормативных условий испытания бытового холодильного прибора (БХП). Согласно ГОСТ 16317-87 /2/ и ГОСТ 30204-95 /3/ создаются условия испытания нового изделия - БХП, которые включают поддержание температуры окружающего воздуха плюс 25°С, работу холодильника без загрузки продуктами или имитаторами продуктов, без открывания дверей холодильного шкафа.
Четвертым этапом является измерение опорных (эталонных) локальных характеристик технического состояния подсистем БХП.
Пятым этапом определения технического состояния подсистем БХП является запись измеренных значений локальных характеристик и показателей в энергонезависимую память контроллера системы управления БХП в соответствующие адресные ячейки памяти с возможностью считывания содержания ячеек и выполнения вычислений показателей технического состояния подсистем БХП, например перепад температур и/или перепад давлений.
Шестым этапом является включение таймера регламентируемого периода эксплуатации БХП. Таким периодом может быть полгода или год текущего времени или времени работы БХП, или число пусков компрессора из расчета этого числа за регламентируемый период эксплуатации.
Период работы БХП до первых контрольных измерений состояния подсистем может изменяться в зависимости от прогнозируемой надежности эксплуатируемого холодильника, наличия новых малоизученных элементов, которые увеличивают вероятность ухудшения технического состояния отдельной подсистемы, что влияет на установление периодичности выполнения контрольных измерений.
По истечении установленного периода эксплуатации выполняется седьмой этап определения технического состояния БХП, который заключается в создании регламентированных условий испытания, аналогичных условиям третьего этапа.
Такие условия могут быть созданы принудительно или выполнены в период размораживания и/или уборки в холодильном шкафу. Основным регламентированным условием для проведения следующего этапа является установление регламентированного значения температуры окружающего воздуха. Например, с использованием кондиционера или сплит-системы.
Восьмой этап включает контрольные измерения значений соответствующих локальных характеристик и вычисление локальных показателей технического состояния подсистем БХП. Показатели оценки технического состояния подсистем БХП включают показатели, принятые на первом этапе диагностирования.
При этом результаты контрольного измерения локальных характеристик и показателей размещаются в память контроллера системы управления БХП, во вторую группу ячеек, соответственно с размещением значений измерений на пятом этапе.
Девятый этап включает сравнение локальных показателей технического состояния подсистем БХП, используя записи их значений из первой группы ячеек памяти и второй группы ячеек памяти, соответственно с наименованием оцениваемых параметров.
Десятый этап заключается в выводе на индикатор результатов измерений базового (эталонного значения) и контрольного значения локальных характеристик технического состояния подсистем БХП и/или вывод на индикатор результатов сравнения локальных показателей и/или вывод на индикатор только тех контрольных показателей, которые существенно отличаются от эталонных.
Одиннадцатый этап заключается в принятии решения об оценке технического состояния подсистем БХП по локальным показателям.
При этом отклонение значения каждого контрольного показателя от значения базового (эталонного) сравниваются с допустимыми отклонениями каждого показателя, внесенными в третью ячейку памяти контроллера управления БХП.
Если эти отклонения незначительны и не превышают установленных пределов, принимается решение о продолжении эксплуатации БХП без индикации результатов сравнения, при этом на индикатор могут быть выведены сообщения для пользователя о благополучном техническом состоянии подсистем БХП.
Двенадцатый этап предусматривает выявление критических отклонений и включение индикации о предаварийном состоянии подсистемы на панели контроллера БХП. Возможно также дистанционное информирование сервисного центра о критическом состоянии БХП конкретного пользователя.
Техническое состояние подсистем БХП определяется локальными показателями, которые выбираются производителем холодильника или специалистом по программированию контроллера системы управления БХП.
В зависимости от выбранного показателя или показателей в контроллер вводятся подпрограммы для измерения определенных локальных характеристик работы подсистем БХП и вычисления показателя/показателей технического состояния подсистемы/ подсистем БХП.
Заявленный способ определения технического состояния подсистем БХП обладает следующими преимуществами в сравнении с прототипом:
- упрощается процесс определения технического состояния подсистем БХП, т.к. не требуется дорогостоящих и громоздких калориметрических стендов;
- не требуется выполнять вычисления локальных характеристик подсистем через критерии, а непосредственно измерять эти характеристики, что минимизирует участие человека в процессе оценки технического состояния подсистем БХП и увеличивает достоверность оценки технического состояния подсистем;
- увеличивается точность и достоверность вывода о техническом состоянии отдельной подсистемы, так как исключаются погрешности нелинейностей в критериях подобия, а косвенные вычисления заменяются измерением фактических значений характеристики и показателей;
- способ обладает большей автономностью, т.к. обеспечивает возможность определять техническое состояние подсистем БХП без участия человека и с минимальными требованиями к условиям реализации способа;
- способ может быть использован в системе самодиагностики (преимущественно), также при стационарных испытаниях БХП в ремонтных мастерских, а также при ремонтах «на дому»;
- способ может стать основой выпуска БХП с электронным паспортом, где в заводских условиях при плановых заводских испытаниях в электронной памяти контроллера системы управления БХП будут сохранены интегральные и локальные характеристики нового прибора.
Разработанный способ базируется на результатах многолетних исследований коллектива авторов, частично отраженных в цитируемых источниках.