Диссертация (1024783), страница 11
Текст из файла (страница 11)
2.1 представлена структурная схема САРтепловозасрегуляторомтипаЭРЧМ30Т,наРис.исполнительного устройства регулятора типа ЭРЧМ30Т.2.2–схема74Рис. 2.1. Структурная схема системы управления тепловоза с регуляторомЭРЧМ30Т: БУ1 – блок управления ведущей секцией; БУ2 – блок управленияведомой секцией; БУВ – блок управления возбуждением; ДДМ – датчикдавления масла; ДН – датчик напряжения тягового генератора; ДП – датчикположения; ДТ – датчик тока; ДУП – датчик угла поворота; ДЧД – датчикчастоты вращения дизеля; ДЧТК – датчик частоты вращениятурбокомпрессора; ДМ – датчик момента; ИУ – исполнительное устройство;ПГМ – программаторМикропроцессорная система управления с электронным регулятором,управляющим традиционным ТНВД, реализована в электронном регуляторетипаЭРЧМ30Т,разработанномООО«ППП«Дизельавтоматика»первоначально для тепловоза типа ЧМЭ-3 по техническим требованиямВсероссийского научно-исследовательского института железнодорожноготранспорта (ВНИИЖТ) в рамках программы замещения импортных изделий.Созданы модификации электронных регуляторов типа ЭРЧМ30Т дляустановки на тепловозах 2ТЭ116, ТЭМ18, 2ТЭ10, на вновь разработанныхтепловозах 2ТЭ70, 2ТЭ25К, П70БС и ТЭП70У, которые нашли широкоеприменение на железнодорожном транспорте.
Управление регулятором типаЭРЧМ30Т осуществляется машинистом от контроллера позиций. Параметрырегулятора можно настраивать от выносного пульта. Регуляторы имеют75последовательный порт для обмена информацией с системой высшего уровняпо протоколу RS-232 или RS-485. На Рис. 2.3 приведены параметры, заданныеразработчиком и полученные в ходе испытаний дизель-генератора 1А-9ДГ настендах ОАО «Коломенский завод».Рис. 2.2. Схема электрогидравлического исполнительного устройства: 1 –электромагнит поворотный; 2 – рычаг электромагнита; 3 – рычаг обратнойсвязи; 4 – золотник управления; 5 – рычаг обратной связи; 6 – вал силовой; 7– рычаг сервомотора; 8 – аккумулятор давления масла; 9 – насос масляный;10 – масляная ванна; 11 – сервомотор; а, b – плечи рычага обратной связи76Рис.
2.3. Параметры переходного процесса, полученные в ходе испытанийдизель-генератора 1А-9ДГ на стендах ОАО «Коломенский завод»: 1 – ток I; 2– частота вращения двигателя nд; 3 – частота вращения турбины nт; 4 –положение дозирующей рейки hр; 5 – ограничение рейки; 6 – давлениенаддува рк (после компрессора)Рассмотреннаясистемаэлектронногоуправленияпозволяетосуществить любой закон перемещения реек ТНВД и оптимизировать работудизель-генераторныхустановокнатепловозахвсоответствиистребованиями разработчика дизелей. Так, при создании модификациисистемы электронного управления были реализованы следующие требованияразработчика дизеля:- ограничение перемещения реек ТНВД в соответствии с заданным законом;-реализациязаданноготемпаразгонаустановкиииспользованиеизбыточной энергии, возникающей при разгоне дизеля, для догружениягенератора.77Регуляторы этой САУ отличаются высокой надежностью в работе илегкостью настройки, а также меньшими (в несколько раз) трудозатратамипри обслуживании по сравнению с аналогичным показателем для штатныхгидромеханических регуляторов.
Например, регуляторы из первой партииустановленных на тепловозах ЧМЭ3 отработали более 10 лет без ремонта.Согласно результатам исследований ВНИИЖТ, микропроцессорная системаэлектронного управления дизель-генератором тепловоза позволяет:- уменьшить расход топлива на 8-12 %;- повысить показатели надежности силовой установки на 10-20 %;- улучшить экологические показатели дизеля по выбросам оксидов азота имонооксида углерода на 15-20 %, по дымности ОГ (выбросу сажи) – в 2-3раза;- сократить расходы на ремонт примерно на 8 %.При этом снижается масса электрооборудования, уменьшается расходцветных металлов, сокращается число механически изнашиваемых узлов идеталей,атакжеузлов,требующихвниманияпритехническомобслуживании и ремонте локомотива.
Следует отметить, что наличие вэлектронномрегулятореЭРЧМ30Тэлектрогидравлическогоисполнительного устройства несколько снижает быстродействие регуляторавследствие увеличения его запаздывания. Это запаздывание определяетсяпередаточными функциями элементов электронного регулятора частотывращения (ЭРЧВ) типа ЭРЧМ30Т, структурная схема которого представленана Рис. 2.4.78Рис. 2.4. Структурная схема ЭРЧВ типа ЭРЧМ30Т: Wз(s), Wф(s), WПИД(s),Wэ(s), Wс(s), Wи.у(s), WЭР(s) – передаточные функции звена задержки, звенафильтрации, ПИД звена, электромагнита, сервомотора, исполнительногоустройства и ЭРЧВ; τ – время задержки; nт, nз – текущая и заданная частотавращения; nф – текущая частота вращения после фильтрации; U – среднеенапряжение, подаваемое на электромагнит; G – перемещение конца рычагаэлектромагнита; X – перемещение золотника управления; Y – перемещениесервомотора; kр.э – передаточное отношение от рычага электромагнита кзолотнику управления; kо.с – передаточное отношение от сервомотора кзолотнику управления (обратная связь); kU – коэффициент зависимостиперемещения рычага электромагнита от среднего напряжения; Т1, Т2 –постоянные времени исполнительного устройства79Рассмотреннаясистемаэлектронногоуправленияобладаетограниченными возможностями, поскольку не позволяет воздействовать нахарактеристику топливоподачи (закон подачи топлива и фазы подачи),которая определяется, в основном, профилем кулачка кулачкового валаТНВД и гидравлическими характеристиками линии высокого давлениясистемы топливоподачи.
Воздействие на характеристику топливоподачиможно реализовать при использовании более совершенных электронныхсистем с импульсным управлением топливоподачей. В этом случаеуправлениеосуществляетсяпосредствомбыстродействующегоэлектрогидравлического клапана, установленного в магистрали высокогодавления. Топливо после этого клапана непосредственно подается вцилиндры двигателя в такте сжатия, поэтому запаздывание сведено кминимуму. Система электронного управления с импульсным управлениемэлектрогидравлическим клапаном имеет следующие звенья управления:звено задержки, обеспечивающее подсчет частоты вращения через интервалвремени Tз; звено фильтрации; ПИД-звено. Структурная схема передаточныхфункций системы электронного управления с импульсным управлениемэлектрогидравлическим клапаном дана на Рис. 2.5.Сопоставление структурных схем, представленных на Рис. 2.4 и 2.5,показывает,чтосистемаэлектронногоуправлениясимпульснымуправлением электрогидравлическим клапаном обладает более высокимбыстродействием и бoльшим запасом устойчивости.
В связи с этим былиразработаны и испытаны экспериментальные образцы основных элементовэлектронных систем импульсного управления топливоподачей. При этом былпроанализирован опыт отечественных разработчиков и зарубежных фирм,занимающихся проектированием и изготовлением подобных систем. Анализпоказал, что для российских тепловозных и судовых дизелей наиболееприемлемой является электронная система с импульсным индивидуальнымуправлением в магистралях высокого давления от ТНВД к форсункам.
Такая80система наиболее проста в производстве и эксплуатации, обладает высокойстепенью унификации под любой типоразмер дизелей, не требует большихизменений в топливных системах дизелей, находящихся в эксплуатации, приоборудовании их данными системами в условиях депо и ремонтных заводов.Рис. 2.5. Структурная схема системы электронного управления симпульсным управлением электрогидравлическим клапаном: φу –длительность управляющего сигнала, подаваемого на электрогидравлическийклапан; gц – цикловая подача топлива; kgφ – коэффициент зависимостицикловой подачи от длительности управляющего сигналаВ состав электронной системы импульсного управления топливоподачейвходятследующиеосновныесоставныечасти:блокуправления;электроуправляемые клапаны (по одному на каждый цилиндр); комплектдатчиков; комплект кабелей связи; комплект монтажных частей.
Блок81управления представляет собой цифровой микропроцессорный комплекс соспециальным (для каждого типа двигателя) программным обеспечением длявыполнения следующих функций:- автоматическое поддержание заданной частоты вращения в соответствии сПИД-закономрегулированияпостатическойилиастатическойхарактеристике на всех скоростных и нагрузочных режимах (функциярегулятора частоты вращения двигателя);- автоматическое поддержание заданной мощности тягового генератора (всистемах регулирования мощности);- обеспечение работы дизеля по ограничительной характеристике взависимости от давления наддува и частоты вращения с реализациейзаданного ускорения в переходных режимах (в системах регулированиямощности);- формирование УОВТ в зависимости от частоты вращения двигателя,нагрузки на дизель, давления наддува, температуры окружающей среды;- ограничение топливоподачи в зависимости от давления наддува и частотывращения двигателя;- программная защита дизеля от превышения максимально допустимогодавления масла;- автоматическое корректирование топливоподачи в каждом цилиндре взависимости от их загрузки по сигналу от датчиков и от сопряженныхсистем;- отключение по заданному закону или по внешней команде одного цилиндра(группы цилиндров);- обеспечение реверсивности двигателей;- индикация на цифровом дисплее по запросу оператора диагностическойинформацииотурбокомпрессора,частотевращениятемпературе,двигателя,давлениимасла,частотедавлениивращениянаддува,82наработке(числемоточасов),атакжесообщенийовозникшихнеисправностях в работе системы управления.Какотмеченовыше,основнымпреимуществомразработаннойимпульсной системы топливоподачи с электронно-управляемым клапаном,установленным в линии высокого давления (в надплунжерной полости),заключается в возможности реализации характеристик топливоподачи,которые нельзясформировать с использованием серийной системытопливоподачи.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
