Диссертация (1024783), страница 33

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 33)

Саратов). Эта электроннаясистемаавтоматическогорегулированиячастоты(САРЧ)вращения245коленчатого вала тепловозного дизеля типа 12 ЧН 26/26 подробно описана вразделах 2.1 и 4.3 диссертационной работы (Рис. 2.1, 2.2, 2.4, 4.3, 4.4). Вчетвертой главе диссертации с целью оценки динамических свойств такойсистемы электронного управления топливоподачей проведены расчетныеисследования с использованием линейного математического описания САУ ивыбраны некоторые ее параметры (в частности, коэффициент усиленияпропорциональной составляющей ПИД-закона регулирования).Для технико-экономического обоснования необходимости заменыштатного гидромеханического регулятора на указанный электронныйрегулятор частоты вращения (ЭРЧВ) разработана методика экономическойэффективностиоценивалась,использованиявпервуюэтойочередь,системыточностьуправления.поддержанияПриэтомтребуемогоскоростного режима электронным регулятором частоты вращения.

Врезультате применения на дизеле ЭРЧВ снижается нестабильность частотывращения n (неравномерность угловой скорости ωд) по сравнению сприменяемыми штатными гидромеханическими регуляторами. Снижениенеравномерности угловой скорости коленчатого вала дизеля обусловленоснижением избыточной работы цикла ввиду высокого быстродействияэлектронного регулятора, что приводит к снижению расхода топлива.Разработанная методика оценки эффективности использования системыэлектронного управления топливоподачей тепловозного дизеля основана наподсчетеизбыточнойработылитературном источнике[56].циклапоПриэтомформулам,избыточнаяизложеннымвработа циклаподсчитывается по формуле, Дж:Lи  I д д2  ω ,(7.1)где Ід – приведенный момент инерции подвижных деталей дизельногодвигателя и его навесных агрегатов, кг·м2; ωд – угловая скорость вращения246коленчатого вала двигателя, с-1; δω – неравномерность угловой скорости ωд(или δn – относительная неравномерность частоты вращения n, равнаяотношению Δn/nо, где Δn – отклонения частоты вращения; nо – частотавращения на установившемся режиме).

Угловая скорость вращенияколенчатого вала рассчитывается по формуле, с-1: д   n / 30 ,(7.2)где n – частота вращения коленчатого вала дизеля, мин-1.Избыточное тепло цикла (циклом считается период работы всехцилиндров дизеля) подсчитывается по формуле, ккал:Qи  10 3 Lи / Qк ,(7.3)где Qк=4,19 кДж/ккал – переводной коэффициент (в 1 ккал – 4,19 кДж).Дополнительный расход топлива, обусловленный избыточной работойцикла, подсчитывается по формуле, кг:Gиц  Qи / H U ,(7.4)где HU = 10200 ккал/кг – теплотворная способность (низшая теплотасгорания) дизельного топлива.Дополнительный расход топлива за год, обусловленный избыточнойработой цикла, подсчитывается по формулам, т:- для четырехтактного дизеля:Gт  3,6 Gиц n T / 120 ;(7.5)247- для двухтактного дизеля:Gт  3,6 Gиц n T / 60 ,(7.6)где Т – число часов работы дизеля за 1 год, ч.Годовая экономия топлива подсчитывается по формуле, т:Gт  Gт1 - Gт2 ,(7.7)где Gт1 – дополнительный расход топлива за 1 год, обусловленныйизбыточной работой цикла дизеля с гидромеханическим регулятором; Gт2 –дополнительный расход топлива за 1 год, обусловленный избыточнойработой цикла дизеля с электронным регулятором.Стоимостьдополнительноизрасходованногоза1годтоплива,обусловленного избыточной работой цикла, подсчитывается по формуле,руб.:C  Ц тGт(7.8)где Цт = 15000 руб/т – цена 1 тонны дизельного топлива (приведена ценадизельного топлива в 2010 г.);Годовой экономический эффект от применения системы электронногоуправления топливоподачей в тепловозном дизеле подсчитывается поформуле, руб.:Э  С1  С2где С1–стоимость дополнительного(7.9)расхода топливаза1год,обусловленного избыточной работой цикла дизеля с гидромеханическим248регулятором; С2 – стоимость дополнительного расхода топлива за 1 год,обусловленногоизбыточнойработойцикладизелясэлектроннымрегулятором.7.3.

Результаты оценки эффективности использования системыэлектронного управления топливоподачей тепловозного дизеляПопредставленнойиспользованиясистемыметодикепроведенэлектронногорасчетуправленияэффективноститопливоподачейприменительно к тепловозному дизель-генератору 1-ПДГ4 с дизелем 6 ЧН31,8/33. Рассмотрены следующие режимы работы: минимальный скоростнойрежим с частотой вращения n=300 мин-1, частичный скоростной режим сn=400 мин-1 и номинальный скоростной режим с n=750 мин-1. Для режима сn=300 мин-1 дизеля с гидромеханическим регулятором относительнаянеравномерность частоты вращения равна δn=0,0333 (нестабильностьчастоты вращения Δn=10 мин-1), а с электронным регулятором – δn=0,0167(Δn=5 мин-1). Для режима работы с n=400 мин-1 дизеля с гидромеханическимрегулятором – δn=0,02 (Δn=8 мин-1), а с электронным регулятором – δn=0,0075(Δn=3 мин-1).

Для режима работы с n=750 мин-1 дизеля с гидромеханическимрегулятором – δn=0,0067 (Δn=5 мин-1), а с электронным регулятором –δn=0,0027 (Δn=2 мин-1). При расчетах принято, что приведенный моментинерции дизеля равен Ід=242,645 кг·м2, а общее число часов работытепловозного дизель-генератора за 1 год – Т=5000 ч. В соответствии сданными работ [29, 103, 120] (смотри также Рис.

1.12 первой главы)относительная продолжительность работы маневрового тепловоза (поотношению общей продолжительности работы) составляет: при работе нахолостом ходу – 55…62 %, а при работе на номинальном режиме – 0,6…1,8%. В связи с этим принято, что продолжительность работы дизеля на режимехолостого хода при n=300 мин-1 равна 60 % или Т=3000 ч/год, а на режиме с249n=750 мин-1 – 1 % или Т=50 ч/год.

Следовательно, продолжительностьработы на частичном режиме с n=400 мин-1 будет составлять Т=5000-300050=1950ч/год.Результатыдальнейшегорасчетаэффективностииспользования электронного регулятора частоты вращения в дизеле типа 6ЧН 31,8/33 дизель-генератора 1-ПДГ сведены в Таблицу 7.1.Таблица 7.1.Результаты расчета экономической эффективности замены штатногогидромеханического регулятора частоты вращения в дизельном двигателетипа 6 ЧН 31,8/33 дизель-генератора 1-ПДГ4 электронным регуляторомчастоты вращения (ЭРЧВ)Частотавращенияn, мин-1300400Угловаяскоростьωд, с-1ИзбыточноетеплоциклаQи, ккалРасходтоплива наизбыточнуюработуцикла зацикл Gиц, кгРасходтоплива наизбыточнуюработуцикла за 1год Gт, кгСтоимостьтоплива,расходуемогонаизбыточнуюработу циклаза 1 год, С,руб.С гидромеханическим регулятором31,4167974,721,9040,0001875,0575735С электронным регулятором31,4163999,370,9540,0000942,5438100Годовая экономия топлива ∆Gт=2,51 тГодовой экономический эффект Э=75735-38100=37635 руб.С гидромеханическим регулятором41,8888514,882,0320,00024,770484С электронным регулятором41,888750Избыточнаяработацикла,Lи, Дж31930,7620,0000751,7626431Годовая экономия топлива ∆Gт=2,94 тГодовой экономический эффект Э=70484-26431=44054 руб.С гидромеханическим регулятором78,5410028,22,3940,0002340,263900С электронным регулятором78,544041,240,96470,0000940,101500Годовая экономия топлива ∆Gт=0,26-0,1=0,16 тГодовой экономический эффект Э=3900-1500=2400 руб.Общая годовая экономия топлива 2,51+2,94+0,16=5,61 тОбщий годовой экономический эффект 37635+44054+2400=84089 руб.Таким образом, проведенные расчетные исследования показали, что припринятом распределении режимов работы, характерном для дизельных250двигателей маневровых тепловозов, и установке ЭРЧВ общий годовойэкономический эффект составил 84089 руб.

на один тепловоз. Актывнедрения результатов диссертационной работы в учебный процесс кафедры«Локомотивы и локомотивное хозяйство» ФГБОУ ВПО «Петербургскийгосударственный университет путей сообщения Императора Александра I» икафедры«Локомотивы»ФГБОУВПО«Самарскийгосударственныйуниверситет путей сообщения», в опытное проектирование и опытноепроизводство ЗАО «Форант-Сервис» (г. Ногинск), а также документы,подтверждающие реализацию результатов работы в Филиале «Дирекциятяги» ОАО «РЖД» (г. Москва), ОАО «Коломенский завод» (г.

Коломна),ОАО«Пензадизельмаш»(г.Пенза),Государственномобъединении«Белорусская железная дорога» (г. Минск), представлены в приложении № 7.7.4. Выводы по седьмой главе1.Обоснованаэффективностинеобходимостьиспользованияразработкисистемыметодикиэлектронногооценкиуправлениятопливоподачей тепловозного дизеля.2. До настоящего времени приоритетными показателями тепловозныхдизелейостаютсяпоказателиихтопливнойэкономичности–эксплуатационный расход топлива, часовой расход топлива, удельныйэффективный расход топлива, индикаторный и эффективный КПД двигателяи др.3. Эффективность использования различных топливоподающих систем втепловозных дизельных двигателях в значительной степени зависит отхарактеристик и особенностей системы управления топливоподачей – от еефункциональных возможностей, формируемых ею алгоритмов управления,от точности и быстродействия САУ.2514.

Разработана методика оценки эффективности использования системыэлектронного управления топливоподачей в дизельном двигателе типа 6 ЧН31,8/33дизель-генератора1-ПДГ4,базирующаясянаопределенииэксплуатационных затрат при распределении режимов работы, характерномдля дизельных двигателей маневровых тепловозов.5.Прираспределениеразработкережимовуказаннойработыметодикидизельногоучитывалосьдвигателяреальноеманевровоготепловоза. Принято, что продолжительность работы дизеля на режимехолостого хода при n=300 мин-1 равна 60 % или Т=3000 ч, а на режиме сn=750 мин-1 – 1 % или Т=50 ч, продолжительность работы на частичномрежиме с n=400 мин-1 составила Т=5000-3000-50=1950 ч.6.

Проведенные расчетные исследования показали, что при принятомраспределении режимов работы, характерном для дизельных двигателейманевровых тепловозов, и установке ЭРЧВ общий годовой экономическийэффект составил 84089 руб. на один тепловоз.252ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И ЗАКЛЮЧЕНИЕПО ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЕПроведенные расчетные и экспериментальные исследования показали,что путем создания и совершенствования систем электронного управлениятопливоподачей тепловозных дизелей возможно значительное улучшение ихэксплуатационно-технических показателей – показателей их топливнойэкономичностиитоксичностиотработавшихгазов,статическихидинамических характеристик двигателей.

Характеристики

Список файлов диссертации