Регистрация / Вход
Прислать материал

Увеличение энергетической эффективности компрессионных холодильников, на основе компьютерной диагностики его подсистем

Сведения об участнике
ФИО
Урунов Салават Рашидович
Вуз
Институт сферы обслуживания и предпринимательства (филиал) федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования "Донской государственный технический университет" в г. Шахты Ростовской области
Тезисы (информация о проекте)
Область наук
Машиностроение. Энергетика
Раздел области наук
Тяжелое и среднее машиностроение
Тема
Увеличение энергетической эффективности компрессионных холодильников, на основе компьютерной диагностики его подсистем
Резюме
Работа посвящена вопросам энергоэффективности компрессионных холодильников. Решается задача поддержания этих холодильников в исправном техническом состоянии на протяжении всего периода их эксплуатации. Для этого предложен метод компьютерной диагностики его подсистем и выявление отклонения показателей работы от паспортных значений холодильной машины. Предложены новые подходы и алгоритмы непрерывного мониторинга теплоэнергетических показателей холодильника в период его эксплуатации с учетом внешних факторов, вызывающие естественные изменения показателей работы холодильника.
Ключевые слова
компрессионный холодильник, энергоэффективность, эксплуатационные факторы, температурные режимы, программное обеспечение, программируемый контроллер
Цели и задачи
1. Цель научной работы.
Разработка технологии увеличения энергоэффективности компрессионных холодильных приборов в процессе их эксплуатации с применением современных микропроцессорных и компьютерных технологий
2. Краткое изложение тематики работы (основная часть).
Задачи энергосбережения включают рациональную эксплуатацию машин, приборов, и другого энергопотребляющего оборудования. К числу таких машин относятся компрессионные холодильники относительно небольшой мощности, называемые малыми ходильными машинами.
Эти аппараты широко используются в торговле, в быту, в пищевых производствах, в медицине, на предприятиях общественного и быстрого питания, в гостиничном и ресторанном бизнесе. Большой парк эксплуатируемых холодильников, объясняет наличие многочисленных исследований, посвященных их энергоэффективности.
Малая холодильная машина компрессионного типа в отличии многих других машин и приборов, используемых в производствах и повседневной жизнедеятельности людей, постоянно подключена к электросети и постоянно потребляет электроэнергию. С течением времени начинают сказываться различные факторы, влияющие на техническое состояние холодильника, и как правило, при этом ухудшаются его теплоэнергетические показатели. Увеличивается удельное энергопотребление, и нарушаются тепловые режимы в камерах.
При эксплуатации холодильника каждый пользователь источника холода не обращает внимания на изменение эксплуатационных показателей холодильного агрегата, так как холодильник, не имеет средств измерения и информирования пользователя об ухудшении его эксплуатационных показателей.
Поэтому разработка метода измерения и оценки теплоэнергетических показателей малой холодильной машины в период эксплуатации является актуальной задачей.
Известные способы определения текущей энергетической эффективности холодильника основаны на обязательном участии человека в процессе измерений тех или иных характеристик холодильника, и предусматривают использование для этого специальные стенды, в условиях специальных лабораторий. Целесообразным является разработка способа и устройства мониторинга за энергопотреблением малой холодильной машины в период эксплуатации. При этом были сформулированы следующие условия этого мониторинга:
Разработать модуль, обеспечивающий возможность оперативного подключения к эксплуатируемому холодильнику, и удобный интерфейс для выявления существенных изменений теплоэнергетических показателей малой холодильной машины и информирование пользователя об этих изменениях.
В основу устройства положен программируемый контроллер, связанный с датчиками, характеризующими теплоэнергетические характеристики работающего холодильника. Контроллер выполняет управление процессом диагностики, по определенному алгоритму, который и определяет способ оценки технического состояния исследуемого холодильника.
В настоящее время разрабатываются различные алгоритмы для выполнения сравнения текущих показателей работы холодильника с первоначальными показателями.
Один из таких алгоритмов приведен в работе. В этом алгоритме предложена последовательность и содержание действий, по измерению текущего состояния подсистем холодильника и сравнение показателей работы холодильника до и после регламентированного периода эксплуатации.
3. Основные результаты научного исследования (научные, практические).
Исследование влияние эксплуатационных факторов и эксплуатационных воздействий на компрессионные холодильники, в частности исследование влияние этих факторов на удельное энергопотребление, которое является основным показателем энергетической эффективности исследуемого объекта
4. Заключение, выводы.
Разработан алгоритм и устройство, обеспечивающие выявление нарушений в системах компрессионных холодильников, которые приводят к увеличению их удельного энергопотребления.
5. Наличие документа об использовании научных результатов.
Результаты исследований включены в отчет о научно-исследовательской работе по теме: «Разработка, механизация и автоматизация машин, агрегатов, процессов жилищно-коммунального хозяйства и сферы услуг» Г-7.11.МР. № гос.регистрации 0120.115 5820. ИСОиП (филиал) ДГТУ в г. Шахты 2016.
Материалы исследования использованы при подготовке патента на изобретения № 2570533 С1 Российская Федерация, МПК F25D11/02. Бытовой холодильник с подвижным конденсатором / Лемешко, М. А., Кожемяченко, А. В., Урунов, С. Р.; заявитель и патентообладатель ФГБОУ ВПО «ДГТУ». –№ 2014154241/06,; заяв. 29.12.2014; опубл. 10.12.2015 Бюл. №34.
А также результаты исследования использованы в заявках на изобретения «Стенд для исследования теплоэнергетических характеристик малых холодильных машин», «Компрессионный холодильник с принудительным воздушным охлаждением конденсатора». Результаты исследований опубликованы в 13 (тринадцати) ведущих научных журналах, 3 (три) из которых входят перечень ВАК, а также были представлены на конкурсах по программе "У.М.Н.И.К".
Введение

Реализуемая в настоящее время государственная программа РФ по энергоэффективности и энергосбережению, включает вопросы мониторинга энергетических показателей различных потребителей в период эксплуатации. При разработке деклараций на энергоэффективность гражданских и промышленных объектов предусматривается оценка энергетической эффективности используемого оборудования, функционирование которого обусловлено потреблением электроэнергии. Актуальным является вопрос мониторинга энергетических показателей холодильной техники в период её эксплуатации при учете современных достижений микропроцессорных и компьютерных технологий. В работе решена задача мониторинга энергоэффективности холодильников в период их эксплуатации

Методы и материалы

В исследованиях использованы методы физического моделирования, аналитические исследования и экспериментальные исследования. Проведены натурные исследования влияния на энергопотребление компрессионного холодильника типичных нарушений условий его эксплуатации и выявлена степень влияния факторов внешнего воздействия на работу компрессионного холодильника на его теплоэнергетические показатели. Сделан анализ теоретического цикла компрессионного холодильника при моделировании нарушений его функционирования. Получена зависимость энергетической эффективности компрессионного холодильника от способа охлаждения его конденсатора. На основании результатов экспериментальных исследований предложен и разработан новый способ охлаждения и конструкция конденсатора компрессионного холодильника. Впервые в холодильной технике предложен динамический конденсатор, который обеспечивает теплоотвод, за счет его подвижности (колебаний). Конструкция такого конденсатора защищена патентом. Разработан метод мониторинга энергетических показателей бытовых холодильников в период эксплуатации. Этот метод заключается в измерении показателей работы компрессионного холодильника через определенные промежутки времени и сравнение этих показателей с паспортными значениями. Для этого разработан алгоритм и программа контроллера для компьютерной диагностикой технического состояния и теплоэнергетических показателей работы компрессионного холодильника в период эксплуатаци

Описание и обсуждение результатов

Полученные результаты подтверждает целесообразность выполнения контроля теплолэнергетических показателей компрессионного холодильника, по скольку, это обеспечивает своевременное выявление существенных отклонений показателей работы от его паспортных значений. При этом число компрессионных холодильных, используемых в быту, в гостиничном и ресторанном бизнесе, на предприятиях общественного и быстрого питания весьма большое. Совокупное энергопотребление этих приборов, например, для города с населением 200 тыс.чел. составляет примерно 100 тыс. кВт*час/сутки или примерно 3 млн. кВт*час/сутки в месяц. Возможные эксплуатационные потери при этом могут составить до 10% от потребляемой мощности, т.е. 0,3 млн. кВт*час в месяц. Для условий стоимости электроэнергии – 3 руб/1 кВт*ч потери в денежном эквиваленте могут составить 0,9 млн. руб. в месяц. Для города с населением 1 млн. человек потери могут составить около 4,5 млн. руб. в месяц. Это существенные потери, которые необходимо исключить или минимизировать. Добиться такой цели можно путем мониторинга за техническим состоянием холодильника в период эксплуатации и  исключить причины, вызывающие увеличенное энергопотребление.

Разработанный метод текущего контроля над изменением энергопотребления компрессионного холодильника обладает следующими преимуществами в сравнении с другими вышерассмотренными способами:

- упрощается процесс определения текущего технического состояния прибора, т.к. не требуется дорогостоящих и громоздких калориметрических стендов;

- увеличивается точность и достоверность диагностики, так как исключаются погрешности нелинейностей в косвенных вычислениях показателей энергоэффективности;

- способ обладает большей мобильностью, т.к. обеспечивает возможность определять техническое состояние холодильника, общее (интегральное) без участия человека и с минимальными требованиями к условиям реализации способа;

- способ может быть использован в системе самодиагностики (преимущественно), так и при стационарных испытаниях холодильников в сервисных центрах, а также при ремонте их «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 (номинальные) характеристики нового прибора.

Разработанное устройство позволяет проверить исследования применимости блок схемы. Устройство обеспечивает выявление нарушений в системах компрессионных холодильных приборов, приводящих к увеличению удельного энергопотребления в период их эксплуатации. Из-за малых габаритных размеров устройства и простоты в эксплуатации, его легко можно встраивать в уже выпущенные компрессионные холодильные приборы, либо встраивать его в базовую комплектацию холодильной машины на заводе изготовителя

Используемые источники
2. Лемешко М.А., и др. Снижение энергопотребления бытового холодильного прибора путем интенсификации охлаждения конденсатора
4. Обеспечение требуемого технического состояния бытовых холодильных приборов на этапе технической эксплуатации / Кожемяченко А.В., Лемешко А.М.
10. Лемешко М.А. Технологии повышения энергетической эффективности бытовых холодильных приборов
13. Патент РФ № 2521424 Способ охлаждения конденсатора компрессионного холодильника.
14. Патент РФ № 2511804 Способ охлаждения герметичного компресорно-конденсаторного агрегата компрессионного холодильного прибора.
16. Пат. № 2570533 Бытовой холодильник с подвижным конденсатором / Лемешко, М. А., Кожемяченко, А. В., Урунов, С. Р.
17. Пат. № 2526143 Способ определения технического состояния подсистем компрессионного бытового холодильного прибора
Information about the project
Surname Name
Urunov Salavat Rashidovich
Project title
Increasing the energy efficiency of compression refrigerators on the basis of computer diagnostics subsystems
Summary of the project
The work is dedicated to energy efficiency compression refrigerators. The problem of maintaining these refrigerators in good technical condition for the entire period of their operation. There is provided a method of computer diagnostic subsystems and identify deviations from the performance of the certified value of the chiller. New approaches and algorithms for continuous monitoring of the heat power indicators of the refrigerator in its period of operation, taking into account external factors that cause natural variations in performance of the refrigerator.
Keywords
Compression refrigerator, energy efficiency, operational factors, temperature regimes, software programmable controller