Автореферат (1024782), страница 5
Текст из файла (страница 5)
8 приведены частотные характеристики ЭРЧВ при двух коэффициентах усиления регулятора кр. На этом же рисунке прямой линией показана зависимость кра от частоты колебаний / Точки пересечения зависимостей коэффициента усиления кр от частоты колебаний / и характеристикикра= / (/) определяют собственную частоту колебаний САРЧ / . Для собственной частоты колебаний /с по Рис. 8 найден фазовый сдвиг ЭРЧВ ур.При известном дополнительном фазовом сдвиге дизеля узд суммарный фазовый сдвиг САРЧ ус рассчитан по выражению, град: ус = 90° +у§+Тф- Если значение ус меньше 180°, то система будет устойчивой.
По собственнойчастоте колебаний и времени запаздывания найден заброс частоты вращения при сбросе номинальной нагрузки в виде:1500 N + 3000 M N ?зд^d=71 I n Nfc пРис. 8. Частотные характеристикиЭРЧВ: / -частота колебаний; kv коэффициент усиления регулятора;кщ - коэффициент усиления регулятора в режиме автоколебаний; у фазовый сдвиг регулятораПри расчетах приняты значения коэффициентов ПИД-звена, приведенные в Таблице 3. Полученные частотные характеристики ЭРЧВ - амплитудно-частотная и фазово-частотная (зависимости коэффициента усиленияи фазового сдвига от частоты колебаний частоты вращения, Рис.
8) свидетельствуют о том, что реализация характеристик по варианту 2, соответствующих большему коэффициенту усиления пропорциональной составляющей ПИД-звена (£j=0,05 В/мин'1), позволяет улучшить показатели качества процесса регулирования - уменьшить заброс частоты вращения присбросе номинальной нагрузки до 8d=5,5 % и снизить суммарный фазовыйсдвиг САРЧ до ус Т50 град., т.е. увеличить ее запас устойчивости.17Таблица 3.Влияние коэффициентов ПИД-звена (пропорциональный к\, дифференциальный кг и интегральный кз) на заброс частоты вращения при сбросе но________ минальной нагрузки 5d и частотные показатели (/с и ус)________Вариан Коэффициенты ПИД-закона реЗабросСобты харакгулированиячастотыственнаятеристиквращения частотак\,ki,ь,колебанийрегулято В/мин"1 Вс/мин"1 В/(с-мин_1)5d, %раА ГцВариант 10,030,0010,150,846,9Вариант 20,050,0010,151,085,5Суммарный фазовый сдвигСАРЧ ус,град-167-150Пятая глава посвящена экспериментальным исследованиям тепловозного дизеля типа Д50 на моторном стенде с целью оценки влияния управления УОВТ на показатели топливной экономичности и токсичности ОГ прииспользовании системы типа ЭСУВТ.01.
На первом этапе двигатель былукомплектован штатным гидромеханическим регулятором. На втором, третьем и четвертом этапе на двигатель была установлена электронная системауправления типа ЭСУВТ.01. Серийная система топливоподачи не предусматривает управление УОВТ, поэтому при ее испытаниях на первом этапестатический УОВТ не изменялся. Он был равен 0=24° п.к.в. до ВМТ.
Прииспытаниях системы ЭСУВТ.01 на втором этапе УОВТ устанавливалисьоптимальными по топливной экономичности. На третьем этапе испытанийсистема ЭСУВТ.01 реализовывала действительные УОВТ (углы началаподъема иглы форсунки), равные полученным при испытаниях серийнойсистемы. На четвертом этапе испытания системы ЭСУВТ.01 проведены соптимальными УОВТ, реализуемыми на другом участке профиля кулачкаТНВД (повернутом на 6° п.к.в. по ходу вращения коленчатого вала).
Навсех режимах каждого этапа испытаний производилось осциллографирование процессов сгорания и топливоподачи и получены значения угла началаподъема давления в линии высокого давления топливной системы, УОВТ(соответствующего углу начала подъема иглы форсунки) и его продолжительности. При испытаниях дизееля с системой ЭСУВТ.01 отмечено болееравномерное дозирование топлива по всем цилиндрам на всех режимахработы дизель-генератора.Результаты расчетов удельного эффективного расхода топлива ge поданным стендовых испытаний дизеля типа Д50 представлены на Рис. 9. Онисвидетельствуют о том, что применение системы ЭСУВТ.01 позволило снизить расход топлива на Age=3,5-17% на позициях контроллера от 0 до 3 и наAge=0,9% - на четвертой и пятой позициях контроллера при оптимальныхзначениях УОВТ по сравнению с серийной ТА. На режимах холостого ходаснижение частоты вращения до п=250 мин'1 позволяет снизить расход топлива на Age=31,3% по сравнению с серийной системой (при частоте вращения холостого хода п=300 мин'1), а при снижении частоты вращения холостого хода до п=220 мин'1- на Age=37,0%.18Испытания по определению дымности ОГ проведены с целью оценки еесоответствия требованиям ГОСТ Р 51250-99.
При работе дизеля на режимахтепловозной характеристики (Таблица 4) на втором этапе исследований измерялся приведенный коэффициент ослабления светового потока N [%] ирассчитывался натуральный показатель ослабления светового потока Кх. Результаты испытаний (Таблица 5) свидетельствуют о том, что дымность ОГдизеля находилась в пределах норм ГОСТ Р 51250-99.При определении показателей токсичности ОГ измерялись объемныеконцентрации в ОГ оксидов азота Cnox, монооксида углерода Ссо и несгоревших углеводородов Сснх (в миллионных объемных долях - ррт). Концентрации токсичных компонентов ОГ определялись на четырех режимахтепловозной характеристики (Таблица 6). Далее рассчитаны часовые массовые выбросы токсичных компонентов ( £ n o x , У*.с о , £ снх) и и х удельные выбросы, отнесенные к единице вырабатываемой мощности (едах, есо, еснх).?ш<■8Iо£S2.>s£££315310305300295290285280275270265260255250245240235230225> 2 202152 102052 001951а23456Позиция контроллера78бРис.
9. Зависимость удельного эффективного расхода топлива ge от позицииконтроллера: 1 - штатная ТА; 2 - система ЭСУВТ.01 (оптимальные УОВТ);3 - система ЭСУВТ.01 (УОВТ соответствуют УОВТ штатной топливнойсистемы); 4 - система ЭСУВТ.01 (другой профиль кулачка)19Полученные показатели токсичности ОГ (Таблица 7) сравнивались спредельно допустимыми нормами ГОСТ Р 51249-99. По выбросам оксидовазота £?nox и монооксида углерода есо дизель типа Д50 с системойЭСУВТ.01 удовлетворяет требованиям ГОСТ Р 51249-99.
Удельные выбросы углеводородов еснх превышают норму, установленную ГОСТ Р 5124999. Это вызвано тем, что впрыскивание топлива осуществлялось на неоптимальном участке кулачка кулачкового вала ТНВД.Таблица 4.Режимы испытаний дизеля с целью определения дымности ОГМощность№ режимакВт832,0724,3393,38176,555,1512345Частота вращения, мин"1%1007550255750650480330300Таблица 5.Дымность ОГ дизеля Д50 с системой ЭСУВТ.01____________№ режимаРасходтопливакг/сРасходвоздуха,кг/сРасходОГ, дм3/с123450,0500,0410,0220,0100,00411,71,30,820,480,411356,251039,27621,55379,75336,89Нормы поГОСТР 51250-99Кх, м '1 N, %0,461180,519200,638240,829300,89732Результа Результаты расче ты изметов Кх, м 1 рения N,%0,4000,4000,3000,4700,40012111099Таблица 6.Режимы испытаний дизеля при определении показателей токсичности ОГ№ режима123420МощностькВт882,35393,38176,4755,15%10050255Частота вращения, мин 1750480330300Т а б л и ц а 7.Показатели токсичности ОГ дизеля Д50 с системой ЭСУВТ.01ооКонцентрация, %№п, мин"GT,К,реNe, кВтVoir, м3/ч1кг/чCnOxСсоСснхжима1882,357505078,8181,90,130,0100,0450,202393,384802330,2981,390,100,0060,0350,103176.473301434,038,30,0190,0010,010455,153001284,615,000,00520,0030,0420,60Примечание: Van- - расход воздуха; GT- расход топлива; К, - доля времени работыдизеля на каждом режиме (его весовой коэффициент)Таблица 8.Средневзвешенные выбросы токсичных компонентов ОГ дизеля Д50с системой ЭСУВТ.01№ режимаNet отнHi.
МИН 'VгхМ,м3/чNei ■KiУдельные выбросы вредных веществ, г/(кВгч)6NOxесоеснх12341,007504938,80,20,504802267,690,0510,650,581,740,253301404,50,0250,053001273,00,0312,03,0Предельные выбросы ( ГОСТ Р 51249-99)1,0Примечание: индексом «/» отмечен /-гый режим испытательного цикла; Net отн относительная мощность (отнесенная к ее максимальному значению); VexM - объемный расход ОГ; ГОСТ Р 51249-99 - для дизелей выпуска с 2000 г.Оценка динамических свойств системы ЭСУВТ.01 проведена при ее исследованиях в переходных процессах (Рис. 10). Получены следующие результаты: величина заброса частоты вращения дизеля при сбросе 100%нагрузки 5d=T,21%; длительность переходного процесса т=3,5 с. Данные онестабильности частоты вращения п на установившихся режимах по позициям контроллера сведены в Таблицу 9.п, мин1Рис. 10.
Вид характеристики переходного процесса сброса 100%-нойнагрузки (5d 1,21%; длительность переходного процесса т 3,5 с)21Таблица 9.Нестабильность частоты вращения дизеля на установившихся режимахПозиция контроллера0123456788Частота вращения,мин"1300300300330400480570650750750Мощность, кВтНестабильность, %055,15113,97176,47268,38393,38558,82724,26882,3500,520,520,480,310,390,230,260,170,260,26Шестая глава посвящена эксплуатационным испытаниям тепловоза сэлектронной САУ топливоподачей. Испытания проведены по Программе иметодике испытаний, разработанной ОАО «ВНИИЖТ» при участии авторадиссертации.
Испытания проведены от момента оборудования тепловозаЧМЭЗ системой ЭСУВТ.01 до текущего ремонта ТР-1. Исследованы опытный тепловоз ЧМЭЗ № 4747 с системой ЭСУВТ.01 и тепловозы контрольной группы ЧМЭЗ №№ 2736, 4762, 5254, 5775, 3074 и 5562 со штатнымидизелями. Возрастные характеристики этих тепловозов, их дизелей и датыпроведения ремонтных работ на момент начала проведения испытаний приведены в Таблице 10, условия их эксплуатации - в Таблице 11. Эти условияисследуемых тепловозов по виду и участкам маневровой работы имели существенные отличия.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
