Методологические основы обеспечения технического состояния бытовых холодильных приборов в процессе их жизненного цикла (14.09.2009)

Автор: Кожемяченко Александр Васильевич

В основе теоретических принципов метода создания системы обеспечения технического состояния заложен метод подобия технического состояния БХП (ПТС БХП), базирующийся на основе метода подобия функционирования технических систем (ПФТС).

На основе этого положения установлено, что система обеспечения технического состояния БХП должна включать: структурно-функциональные модели; математические модели подобия технического состояния их подсистем; модели принятия решений в составе алгоритмов и компьютерных программ. При этом рекомендуется использовать методы анализа размерностей, методы регрессионного анализа, экспертных оценок.

Сформированы принципы синтеза критериев и индикаторов подобия технического состояния БХП, как обобщенных параметров их технического состояния. Установлено, что к критериям технического состояния БХП относятся частные (определяющие и обобщенные) критерии, индикаторы и инварианты подобия технического состояния.

Получены математические модели для условий подобия технического состояния подсистем БХП и их аналогов с последовательным и параллельным объединением их подсистем.

Установлены необходимые и достаточные условия подобия технического состояния БХП, к которым отнесены: функциональное и размерное соответствие комплексов параметров задающих и возмущающих (управляющих) воздействий подсистем БХП их соответствующим выходным характеристикам; подобие технического состояния подсистем их аналогу (в частном случае самой подсистеме или ее заданному техническому состоянию); подобие технического состояния исследуемой системы БХП техническому состоянию ее аналога; условия однозначности аналога и исследуемой системы БХП; наличие целевой модели подобия технического состояния системы, соответствующей конкретной задаче исследования технического состояния БХП на определенном этапе ЖЦ.

Основным принципом формирования моделей технического состояния БХП является необходимость учета в критериальных выражениях этих моделей выходных характеристик (yi) (например, давление и температура хладагента) подсистем БХП, всех существенных для описания i-х подсистем входных параметров (хi) (например, пусковой ток и напряжение), возмущающих и управляющих воздействий (Sк) (например, температура окружающего воздуха), структурных и технологических параметров (zi) (например, диаметр, длина, удельная теплоемкость, плотность хладагента) и времени (?) (например, продолжительность холодильного цикла) (рисунок 1).

Рисунок 1 – Последовательное соединение обеспечивающей и реализующей подсистем

- sij) реализующей подсистемы, которые обеспечивают и определяют состав и область допустимых значений ее выходных характеристик yi. Таким образом, должно соблюдаться условие функционального соответствия объединяемых в систему подсистем:

) – символ соответствия. Это первое условие подобия технического состояния систем рассматриваемого вида – одной и той же подсистемы на разных этапах ее жизненного цикла или технических состояний подсистем-аналогов различных холодильных приборов одного и того же класса на конкретном этапе их ЖЦ.

Условие подобия технического состояния подсистем для рассматриваемой системы должно включать постоянство параметрического состава и значений соответственных критериев подобия технического состояния:

, (2)

а также равенство единице соответственных комплексов масштабов изменения независимых параметров, входящих в эти критериальные выражения:

В выражениях (2) и (3) (формы записи частных критериев и индикаторов подобия) ?i и Сi – соответственно, символы обозначений критерия и масштаба изменения i-ых величин.

Совокупность выражений (2) и (3) – это есть второе условие подобия технического состояния систем рассматриваемого вида.

Аналогично обоснованы третье и четвертое условия подобия технического состояния БХП: третье условие – подобие технического состояние бытового холодильного прибора, как комплекса подсистем; четвертое условие – подобие технического состояния системы-оригинала и системы-аналога.

Разработаны структурно-функциональные, математические модели подобия технического состояния подсистем БХП, а также модели принятия решений при управлении их техническим состоянием.

Бытовой холодильный прибор структурно представляется, как система, состоящая из подсистем высшего уровня (ВУ) и низшего уровня (НУ), объединяемых функциональными связями «выход-вход». К подсистемам ВУ, например, в бытовом компрессионном холодильном приборе (БКХП) отнесены: хладоновый компрессор, конденсатор, испаритель, капиллярная трубка, фильтр-осушитель, приборы автоматики. К подсистемам НУ – шкаф, рабочие вещества, окружающая среда, трубопроводы.

Наиболее сложной подсистемой в БКХП является «хладоновый компрессор», которая представлена в виде подсистем НУ: «компрессор», «электродвигатель», «рабочие вещества», «кожух», «окружающая среда».

Структурно-функциональные модели устанавливают в БХП состав подсистем i-го уровня, входящих в систему j-го типа бытового холодильного прибора и определяют в зависимости от поставленной задачи исследования составы внутренних параметров выходных характеристик, входных, возмущающих и управляющих воздействий, а также функциональные зависимости, определяющие тот или иной исследуемый процесс в подсистеме холодильного прибора.

Математические модели подобия технического состояния подсистем БХП включают: функциональные зависимости (таблица 1) выходных

Т а б л и ц а 1 – Система функциональных зависимостей выходных характеристик от определяющих их параметров в подсистемах БКХП

темы БКХП

Процесс

Функциональная зависимость

Фильтр

параметров подсистем от определяющих их состояние параметров, показателей; частные и обобщенные индикаторы подобия технического состояния подсистем; условия однозначности и соответствующие базы данных значений параметров аналога для данного типа холодильных приборов; численные значения критериев подобия технического состояния подсистем; обобщенные критериальные выражения.

– коэффициент рабочего времени; ?i – зазор; hi – высота подъема клапана; Ii – ток; Ui – напряжение; Мi – момент; Ri - сопротивление; cos ? – коэффициент мощности; ?э – электрический коэффициент; f – частота электрического тока; ? – плотность электрического тока.

В качестве примера приведена методика формирования и исследования составных частей математической модели технического состояния подсистемы «конденсатор» БКХП, которая включает две подсистемы низшего уровня: «рабочее вещество» и «змеевик конденсатора», взаимодействующие с подсистемой «внешняя окружающая среда».

Получены частные выражения и численные значения критериев подобия технического состояния процесса массопереноса в подсистеме «конденсатор».

При этом в качестве независимых параметров приняты Gа (массовая производительность агрегата); Твх (температура хладагента на входе в конденсатор); ?х (коэффициент поверхностного натяжения хладагента); Lк (длина змеевика конденсатора).

от определяющих ее параметров (таблица 1) обобщенная математическая модель процесса массопереноса в подсистеме «конденсатор» включает:

- частные выражения для критериев подобия технического состояния процесса массопереноса подсистемы «конденсатор»:

- численные значения ?i критериев, рассчитанные путем подстановки в (4) условий однозначности подсистемы-аналога (таблица 2).

EMBED E???????

Т а б л и ц а 2 – Условия однозначности процесса массопереноса

подсистемы-аналога «конденсатор»

Параметр Услов-

начение Размер-

ность Значение

0,18·10-6 0 -1 2 0


загрузка...