CC BY
28
Библиографический список
1. Организация учета электроэнергии на предприятии -первый шаг на пути к эффективному управлению энергоресурсами [Электронный ресурс]. URL: http://www.en-pro.ru/press/detail/620/ (10.03.2014).
2. Об утверждении тарифов на электрическую энергию для потребителей ОАО «Дальневосточная энергетическая компания», ООО «Энергокомфорт. Единая Амурская сбытовая компания», ООО «Районные электрические сети» на 2013 год [Электронный ресурс]. Доступ из справ.-правовой системы «Гарант».
3. О функционировании розничных рынков электрической энергии, полном и (или) частичном ограничении режима потребления электрической энергии [Электронный ресурс]. Постановление правительства РФ от 04.05.2012 № 442. Доступ из справ.-правовой системы «Консультант Плюс».
4. Стружков П.В. Способы экономии электроэнергии на производстве и повышение конкурентоспособности выпускаемой продукции // Энергосовет. 2013. № 2 (27).
5. Макоклюев Б.И. Анализ и планирование электропо-
требления. М.: Энергоатомиздат, 2008. 248 с.
6. Васильев Н. Прогноз развития электроэнергетики России // ЭнергоРынок. 2012. № 6.
7. Макоклюев Б., Цуприк Н., Антонов А., Артемьев А., Федоров Е., Ванькевич Д. Формирование и планирование электропотребления, балансов электроэнергии Дальневосточной энергетической компании (ДЭК) // ЭнергоРынок. 2009. № 6.
8. О ценообразовании в области регулируемых цен (тарифов) в электроэнергетике [Электронный ресурс]. Постановление правительства РФ от 29.12.2012 № 1178. Доступ из справ.-правовой системы «Консультант Плюс».
9. Об утверждении тарифов на электрическую энергию для потребителей ОАО «Дальневосточная энергетическая компания», ООО «Энергокомфорт. Единая Амурская сбытовая компания», ООО «Районные электрические сети» на 2013 год [Электронный ресурс]. Приказ управления государственного регулирования цен и тарифов Амурской области от 14.08.2013 № 134-пр/э. Доступ из справ.-правовой системы «Гарант».
УДК 621.5746 + 64.06
К ВОПРОСУ ЭКСПЛУАТАЦИОННОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ БЫТОВЫХ ХОЛОДИЛЬНЫХ ПРИБОРОВ
© Д.В. Русляков1, О.Б. Тихонова2, В.А. Першин3, Я.С. Давыдов4
Донской государственный технический университет, 346527, Россия, г. Шахты, ул. Шевченко, 147.
В институте сферы обслуживания и предпринимательства ДГТУ рассмотрены вопросы обеспечения эксплуатационной эффективности бытовых холодильных приборов (БХП). Приведены теоретические положения по созданию обобщенной и частных математических моделей количественной оценки результативности работы БХП. Расчетным методом установлены значения критериев эксплуатационной эффективности термодинамических процессов бытовых холодильных приборов компрессионного типа. Ил. 1. Табл.1. Библиогр. 9 назв.
Ключевые слова: эксплуатационная эффективность; количественная оценка; бытовые холодильные приборы компрессионного типа.
TO OPERATIONAL EFFICIENCY OF HOUSEHOLD REFRIGERATING APPLIANCES D.V. Ruslyakov, O.B. Tikhonova, V.A. Pershin, Ya.S. Davydov
Don State Technical University,
147 Shevchenko St., Shakhty, 346527, Russia.
Problems of ensuring operational efficiency of household refrigerating appliances are considered in the institute of Service Sector and Entrepreneurship of Don state technical university. Theoretical provisions on creation generalized and private mathematical models of quantitative assessment of household refrigerator operational efficiency are provided. A calculation method has been used to determine the values of thermodynamic process performance criteria of household compression-type refrigerators. 1 figure. 1 table. 9 sources.
Key words: operational efficiency; quantitative assessment; household compression-type refrigerating appliances.
1Русляков Дмитрий Викторович, кандидат технических наук, доцент кафедры машин и оборудования бытового и жилищно -коммунального назначения, тел.: 89085065574, e-mail: ruslyakof@yandex.ru
Ruslyakov Dmitry, Candidate of technical sciences, Associate Professor of the Department of Housing and Utilities Machines and Equipment, tel.: 89085065574, e-mail: ruslyakof@yandex.ru
2Тихонова Ольга Борисовна, кандидат технических наук, доцент кафедры машин и оборудования бытового и жилищно -коммунального назначения, тел.: 89185516113 e-mail: tudd@mail.ru
Tikhonova Olga, Candidate of technical sciences, Associate Professor of the Department of Housing and Utilities Machines and Equipment, tel.: 89185516113, e-mail: tudd@mail.ru
3Першин Виктор Алексеевич, доктор технических наук, профессор кафедры машин и оборудования бытового и жилищно-коммунального назначения, тел.: 89185124147, e-mail: pershin@sssu.ru
Pershin Victor, Doctor of technical sciences, Professor, Professor of the Department of Housing and Utilities Machines and Equipment, tel.: 89185124147, e-mail: pershin@sssu.ru
"Давыдов Ярослав Сергеевич, студент, тел.: 89085065574, e-mail: ruslyakof@yandex.ru Davydov Yaroslav, Student, tel.: 89085065574, e-mail: ruslyakof@yandex.ru
В условиях конкуренции и разобщенности участников жизненного цикла бытовой техники отсутствует системный подход к решению проблемы формирования, достижения, контроля и поддержания ее эксплуатационной эффективности, а специализированные средства фирм-производителей, способы измерений, расчетов, испытаний не всегда доступны, рентабельны и малоэффективны для их использования сервисными, торговыми центрами и потребителями [1].
Для системного решения проблемы обеспечения эксплуатационной эффективности бытовых холодильных приборов (БХП) нужны интерактивные методы, такие как метод CALS-технологий [2]; метод технологической поддержки; метод логистической поддержки; метод информационной поддержки; метод обучения; метод диагностики; метод модернизации.
В общем случае методика разработки моделей оценки и принятия решений эксплуатационной эффективности БХП включает такие этапы:
- формирование функциональной зависимости критерия эксплуатационной эффективности от параметров, определяющих эту эффективность по конкретному термодинамическому процессу;
- получение математического выражения для частных критериев подобия термодинамического процесса;
- определение состава и области определения значений параметров процесса по исходному аналогу;
- расчет значения критерия подобия термодинамического процесса по аналогу;
- формирование обобщенной модели оценки и анализа эксплуатационной эффективности по термодинамическому процессу для условий однозначности аналога;
- формирование из обобщенной модели частных (целевых) моделей для оценки эксплуатационной эффективности БХП на конкретном этапе его жизненного цикла;
- разработка алгоритма оценки и (или) анализа эксплуатационной эффективности БХП на конкретном этапе его жизненного цикла с использованием рекомендуемых интерактивных средств;
- определение векторов оптимальности изменения критериев эффективности при одно- и многокритериальных задачах принятия решений.
В качестве базовых методов количественной оценки и обеспечения эксплуатационной эффективности БХП приняты метод подобия функционирования технических систем [3] и термодинамический метод исследования тепловых процессов [4, 5].
Для определения граничных значений условия ограничений ^ в области допустимых значений параметров можно использовать метод максимума - минимума или вероятностный метод. Следует, однако, отметить очевидную некорректность метода максимума - минимума, т.к. маловероятно, что одновременно все указанные параметры будут иметь или наилучшие, или наихудшие значения. Поэтому в модели (1) для БХП, принятого за эталонный аналог, рекомендованы значения всех коэффициентов к = 1. Это же
условие принимается и для БХП, полностью соответствующего исследуемому прибору в его исходном техническом состоянии.
При определении типовых значений критериев эффективности при заводских параметрических испытаниях модель используется полностью, с проведением статистической обработки результатов на оптимальность и область допустимых значений критериев подобия у. . При исследовании эксплуатационной
эффективности БХП по аналогу на постпроизводственных этапах жизненного цикла вся правая часть модели (1) замещается значением у , полученным при экспериментальной отработке аналога, т.е. зависимость (1) представляется в виде у . = у , где у .а
- численное значение критерия по аналогу.
Термодинамический метод исследования эксплуатационной эффективности БХП позволяет использовать в качестве критерия у. или симплексы - отношения одноразмерных термодинамических параметров (температуры или разности температур) или безразмерные комплексы параметров [4].
I (n m С)_
>, п ъ-ы: )-Kt -v*
ixel,n; izel,m; ■
gj = {< = >}/:, ;
i=(n,m,C)
KJ= II kMU„i,y
Fyj = max(min) • (А}К}) ^ y]a;
У ja 1 П лц ■ Oa • zji, ■ sfis). i-1
где x , z. , s, - параметры j-х подсистем бытового
lx lz ls
холодильного прибора, соответственно термодинамического процесса, конструктивных и внешних воздействий; 7Tß - численные значения критериев подобия эксплуатационной эффективности j-х подсистем по i-м параметрам; k.. - значения коэффициентов, определяющих области определения (изменения значений) i-х параметров в процессе жизненного цикла БХП.
В качестве критериев оценки эксплуатационной эффективности бытовых компрессионных холодильников приняты (в скобках показан вектор оптимизации критерия): критерий энергоэффективности - отношение часового расхода электроэнергии за рабочую часть цикла к разности температур в холодильной камере в моменты включения и выключения мотора
N •тч
компрессора (min), т.е. щ = рч ; критерии эффек-
(1)
тивности охлаждения среды в холодильной Е и моро-
AT
зильной j камерах (min), т.е. = —ам ; кри-
N
терий переохлаждения жидкого хладагента в конден-
АТпе
саторе (min), т.е. ] = -пер ; критерий эффективно-
сти (интенсивности) конденсации (max), т.е. у =
При однокритериальной задаче эксплуатационная эффективность холодильного прибора оценивается по эффективности одного из термодинамических процессов, в наибольшей степени отвечающих цели диагностики, сформулированной исследователем (например, установить характер и степень переохлаждения хладагента).
Эффективность процесса оценивается критерием оптимальности
Ar
F = max(nnumin) • (A,K ) ^ y
(3)
; критерий эффективности снятия перегрева в конден-
АТпе
саторе (max), т.е. к = —пер ; критерий перегрева
Тос
, AT
хладагента в компрессоре (min), т.е. ф = _сж . В
Тос
приведенных выражениях N - средняя мощность за период времени r рабочей части цикла; AT - величина изменения температуры хладагента в процессах и Тос - средняя температура окружающей среды
за время испытаний.
Модель (1) может быть использована как при од-нокритериальной задаче у = у оценки эксплуатационной эффективности БХП и принятия решения, так и при многократной задаче (у . = у,у2у .) . При многокритериальной задаче после определения зна-
yj v s ja<
то есть значение критерия эффективности yj исследуемого процесса должно сравниваться со значением аналогичного критерия по процессу-аналогу, вектор максимизации или минимизации которого априори известен. Степень приближения значения критерия y к значению уа будет определять степень эффективности исследуемого процесса по отношению к эффективности его аналога или его исходного (заданного) состояния.
С учетом опыта эксплуатации БХП установлены векторы оптимальности принятия решений при оценке их эффективности по критериям: критерий энергоэф-
N r,
фективности у =-— (min); критерии эффектив-
АТхк
ности охлаждения среды в холодильной Z и морозиль-
AT
ной j камерах, т.е. В( j) = -кам (max); критерий пе-
N
реохлаждения жидкого хладагента в конденсаторе,
AT,,
чений У,0>1), лицу, принимающему решение, те ^ = (тах); критерий эффективности (ин-
необходимо принять определенную стратегию анализа ситуации и выводов. Для этого обосновано использование критериев Вальда W или Сэвиджа S:
W = max min yja S = min max rja
T„
тенсивности) конденсации, т.е. у =
АТк
Ar
(max); кри-
1 < j 1 < j <f 1 < j <v.....1 < j <£,
, (2)
т.е. или принимается стратегия W, при которой наихудшее значение у. -критерия из всех ^критериев
должно быть не менее допустимого значения по аналогу, определяющего нижний порог заданной эффективности, или принимается стратегия Б, при которой гарантируется минимум максимального риска, установленного по аналогу: худшим считается не минимально допустимый уровень эксплуатационной эффективности, а максимальный риск ошибочно считать эксплуатационную эффективность достаточной для ее положительной оценки.
При исследовании эффективности БХП по аналогу на постпроизводственных этапах жизненного цикла вся правая часть модели (1) замещается значением
у , полученным при экспериментальной отработке
аналога, т.е. зависимость (1) представляется в виде
у. = у, где у - численное значение критерия по
аналогу.
терий эффективности снятия перегрева в конденсато-
АТпе
ре, т.е. к = -"ер (max); критерий перегрева хлада-
гента в компрессоре, т.е. ф =
Т
т
(min).
Кроме моделей количественной оценки предложено использование метода сравнения базовых (типовых) и реальных графиков термодинамических процессов (рисунок).
Аналогичные экспериментальные графики получены, с учетом влияния на эффективность различных факторов, для процессов: сжатия хладагента; переохлаждения жидкого хладагента в конденсаторе; охлаждения морозильной и холодильной камер; интенсивности конденсации.
Определены условия и области получения и применения графиков процессов при исследовании как отепленных, так и неотепленных холодильных приборов. При этом в качестве интерактивных средств [7] измерения параметров и показателей (температуры, влажности, мощности и т.д.) рекомендованы новейшие приборы.
Графики для анализа качества процесса снятия перегрева хладагента в конденсаторе неотепленного БХП (рабочая часть цикла)
Базовые значения некоторых критериев эксплуатационной эффективности термодинамических
процессов БХП компрессионного типа
Термодинамический процесс. Наименование критерия Математическое представление критерия и вектора оптимизации Базовое значение критерия по аналогу Состояние холодильного прибора
Процесс сжатия хладагента. Критерий сжатия ЛТсж . , X =-— = гает Тос X — тш 0,94 Отепленный
Процесс снятия перегрева хладагента в конденсаторе. Критерий снятия перегрева лТ И = —пр = гает Тс И —> тах 0,55 Неотепленный (Тос=20°С)
Процесс изменения фазового состояния хладагента при конденсации. Критерий изменения фазового состояния ЛТк у =-= гает Лт у — тт 0,5 Отепленный
Процесс переохлаждения хладагента в конденсаторе. Критерий переохлаждения ЛТпер ., 77 = —=-= гает Т ос ; 7 — тт 0,29 Неотепленный (Тос=20°С)
Процесс охлаждения среды в морозильной камере БХП. Критерий охлаждения ЛТ и = —= гйет N ; и — тт 0,42 Неотепленный (Тос=20°С)
Процесс охлаждения среды в холодильной камере БХП. Критерий охлаждения и = —=^ = гает N ; и — тт 0,56 Отепленный
Базовые критерии количественной и качественной оценки эксплуатационной эффективности БХП установлены по эффективности термодинамических процессов [8, 9], протекающих в отепленных и неотеплен-ных холодильниках (таблица).
Установлены расчетным методом значения критериев эксплуатационной эффективности термодинамических процессов БХП компрессионного типа (таблица).
Экспериментальные исследования показали возможность оценки эксплуатационной эффективности БХП путем сравнения их действительных количественных значений критериев и качественных характеристик с базовыми значениями и характеристиками.
Выводы. Таким образом, теоретически обоснованы модели и получены базовые значения количественных критериев эксплуатационной эффективности БХП, апробирован метод их применения, основанный на принципах подобия функционирования термодинамических процессов и позволяющий в интерактивном режиме осуществлять стратегию технического обслуживания и ремонта БХП по состоянию.
Экспериментально установлена возможность и эффективность использования при оценке эксплуатационной эффективности в интерактивном режиме базовых графиков термодинамических процессов бытовых холодильных приборов.
Статья поступила 17.06.2014 г.
Библиографический список
1. Тихонова О.Б. Разработка системы интерактивных средств обеспечения эксплуатационной эффективности бытовых холодильных приборов: автореф. дис. ... канд. техн. наук. Шахты: Изд-во ЮРГУЭС, 2012. 25 с.
2. Судов Е.В., Левин А.И. CALS-предпосылки и преимущества // Открытие системы. 2002. Ноябрь.
3. Першин В.А. Методология подобия функционирования технических систем: монография / под ред. А.Н. Дровникова. Новочеркасск: УПЦ «Набла» ЮРГТУ (НПИ). Шахты: Изд-во ЮРГУЭС, 2004. 227 с.
4. Русляков Д.В. Разработка новых критериев оценки термодинамических процессов и энергоэффективности бытовых компрессионных холодильников: автореф. дис. ... канд. техн. наук. Шахты: Изд-во ЮРГУЭС, 2011. 25 с.
5. Эрлихман В.Н. Разработка принципов повышения эффективности технологических процессов холодильных про-
изводств: автореф. дис...д-ра техн. наук. Калининград, 2005. 265 с.
6. Гухман А.А. Обобщенный анализ. М.: Изд-во "Факториал", 1998. 304 с.
7. Тихонова О.Б., Русляков Д.В. Интерактивные средства обеспечения эксплуатационной эффективности бытовых холодильных приборов // Инженерный Вестник Дона. 2012. № 4(2). С. 3.
8. Русляков Д.В. Анализ оценки эффективности термодинамических циклов компрессионных холодильников // Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологий: науч.-техн. журнал. Орел: Изд-во Госуниверситет -УНПК. 2012. № 1. С. 32-38.
9. Дьяченко Ю.В. Исследование термодинамических циклов воздушно-холодильной машины: автореф. дис. . д-ра техн. наук. Новосибирск, 2005.
УДК 621.311
НОРМАЛИЗАЦИЯ НЕСИНУСОИДАЛЬНЫХ РЕЖИМОВ В ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЯХ
© А.С. Селезнев1, С.А. Кондрат2, А.Н. Третьяков3
1,2Иркутский государственный технический университет, 664074, Россия, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83. 3Иркутская государственная сельскохозяйственная академия, 664038, Россия, г. Иркутск, пос. Молодежный.
Приведены результаты измерения качества электрической энергии в энергосистеме. На базе ЗАО «ИРМЕТ» сделан сравнительный анализ существующих способов снижения уровня высших гармоник - одной из наиболее важных причин недостаточно стабильного качества электрической энергии. Рассмотрены и приведены практические рекомендации по уменьшению величины высших гармоник до требуемых норм с использованием активных, пассивных или гибридных фильтров - для подбора наиболее экономичного. Ил. 8. Библиогр. 13 назв.
Ключевые слова: вентильный преобразователь; нелинейная нагрузка; высшие гармоники; фильтры; качество электроэнергии; электрическая сеть; сигнал ошибки; резонансная частота.
NON-SINUSOIDAL REGIME NORMALIZATION IN ELECTRIC NETWORKS A.S. Seleznev, S.A. Kondrat, A.N. Tretyakov
Irkutsk State Technical University, 83 Lermontov St., Irkutsk, 664074, Russia. Irkutsk State Agricultural Academy, Molodezhny settlement, Irkutsk, 664038, Russia.
The paper introduces the results of measuring the quality of electrical energy in a power system. On the basis of "IR-MET" CJSC it compares current methods reducing the level of higher harmonics as one of the most important cause of not stable enough quality of electric power. It also considers and gives practical recommendations to reduce the value of higher harmonics up to the required standards with the use of active, passive or hybrid filters in order to select the most cost-effective one. 8 figures. 13 sources.
Key words: valve converter; non-linear load; higher harmonics; filters; power quality; electric network; error signal; resonance frequency.
1Селезнев Алексей Спартакович, соискатель степени кандидата технических наук Института энергетики, тел.: 89246022602, e-mail: aleksey.seleznev@mail.ru
Seleznev Aleksei, Competitor for a Candidate's Degree of the Institute of Power Engineering, tel.: 8924602 2602, e-mail: aleksey.seleznev@mail.ru
2Кондрат Сергей Анатольевич, аспирант, тел.: 89149270885, e-mail: Lignin.ru@yandex.ru Kondrat Sergey, Postgraduate, tel.: 89149270885, e-mail: Lignin.ru@yandex.ru
3Третьяков Александр Николаевич, кандидат технических наук, доцент кафедры энергообеспечения и теплотехники, тел.: 89148988520, e-mail: tretyakov_alex@mail.ru
Tretyakov Alexander, Candidate of technical sciences, Associate Professor of the Department of Energy Supply and Heat Engineering, tel.: 89148988520, e-mail: tretyakov_alex@mail.ru
