Диссертация (1024783), страница 6

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

Текст из файла (страница 6)

1.6) также существенно смещена в сторонуболее высоких частот вращения.Всвязисизменениемположенияскоростнойиселективныххарактеристик дизель-генератора по мере увеличения форсировки посреднемуэффективномуосуществленияПоэтомудавлениюпереходныхследующимболеепроцессовнаправлениемсострозаданнымвсталапроблемабыстродействием.совершенствованиясистемрегулирования тепловозных дизель-генераторов стало совершенствованиепроцессовуправлениячастотойвращенияимощностьюнанеустановившихся режимах работы.Первыми шагами в этом направлении явились регламентированиевремени набора позиций контроллера и установка в системе регулированияподачи топлива ограничителей, связанных с давлением воздуха в ресивередвигателя.

Мы не будем подробно останавливаться на этих решениях, так какони достаточно полно освящены в технической литературе [151, 158].36Рис. 1.6. Скоростные характеристики дизель-генератора тепловоза ТЭП70:CD – скоростная ограничительная характеристика; BE’E – скоростнаянагрузочная (тепловозная) характеристика; AF – зависимости мощноститрения в дизеле и мощности агрегатов тепловоза от частоты вращенияколенчатого вала; , , V, V, , , , V – режимы работы, заданныепозициями контроллераВ 70-е годы прошлого столетия на тепловозах стали широкоприменяться четырехтактные дизели 16 ЧН 26/26 с форсировкой по среднемуиндикаторному давлению 1,24 МПа.

Появились модификации с форсировкой1,62 и 1,94 МПа. В эксплуатации тепловозы 2ТЭ10, 2ТЭ116, ТЭП60отличались значительным дымлением при работе на неустановившихся37режимах. Возникла насущная необходимость улучшения работы системрегулирования дизель-генераторов с высокофорсированными дизелями.Оказалось, что удовлетворительные характеристики на переходных режимахможно получить только при введении в систему регулирования ограниченийподачи топлива и уровня мощности в зависимости от давления наддува.Существует множество разработок в этой области. Остановимся на широкоприменяемом в России регуляторе 4-7РС-2, созданном специальнымконструкторскимКоломенскомбюрорегуляторовтепловозостроительномизащитызаводедизеляим.(СКБР)приКуйбышеваподруководством Б.П.

Колосова [163].В регуляторе 4-7РС-2 кроме оригинальной конструкции регулятораскорости введены дополнительные ограничительные характеристики подачитоплива и нагрузки в зависимости от давления наддува (Рис. 1.7). В обычномобъединенном регуляторе подача топлива ограничивается общим упоромDB’ (Рис. 1.7). При статических режимах работы подача топлива поскоростной (тепловозной) характеристике дизель-генератора связана сдавлением надувочного воздуха по характеристике АВ, в том смысле чтокаждому давлению наддува соответствует определенная подача топлива.

Врегуляторе введены ограничение подачи топлива (линии СС’D) и корректорнагрузки (линии ЕЕ’F) в зависимости от давления наддува. В статическихрежимах корректоры подачи и нагрузки на работу системы влияния неоказывают, и система работает так же, как на дизель-генераторе 10Д100 собъединенным регулятором фирмы Woodward (США).В переходном процессе увеличения нагрузки из-за инерционностиработы системы турбонаддува кривая АВ (Рис.

1.7) смещается в сторонуменьших давлений наддува, приближаясь к ограничению подачи топлива подавлению наддува (СС’D). Система работает так, что нагрузка тяговогогенератора будет регулироваться регулятором мощности при увеличенииподачи до ограничительной характеристики EE’F, а подача топлива будет38ограничиваться линией CC’D.

Разность ординат линий CC’D и EE’Fопределяет долю подачи, предназначенную для обеспечения заданногоуглового ускорения dд/dt.Рис. 1.7. Характеристики ограничителя подачи топлива и нагрузки дизельгенератора 1А9ДГ тепловоза 2ТЭ116 (схематично): АВ – заданная скоростная(тепловозная) характеристика на установившихся режимах; CC’D –ограничение подачи топлива в зависимости от давления наддува; EE’F –характеристика срабатывания регулятора мощности на снижение мощноститягового генератораНа Рис.

1.8 представлена схема работы системы в переходном процессе.Пусть двигатель работает под нагрузкой на седьмой позиции контроллера сзаданными частотой вращения коленчатого вала и индикаторной мощностью(точка 1, Рис. 1.8). При перемещении рукоятки контроллера с седьмой надевятуюпозициюврегуляторескоростибудетсформированорассогласование по частоте вращения Δд, силовой сервомотор с большимбыстродействием выдвинет рейки топливных насосов на увеличение подачидо ограничительной пунктирной линии C’D’ (точка 2, Рис. 1.8).39Рис. 1.8.

Скоростные характеристики дизель-генератора 1А9ДГ тепловоза2ТЭ116 и схема работы регулятора 4-7РС2 в переходном процессе(схематично): CD – скоростная ограничительная характеристика наC’D’–скоростнаяограничительнаяустановившихсярежимах:характеристика в начале переходного режима; ВЕ – заданная (тепловозная)скоростная характеристика; B’E’ – «селективная» характеристика; AF –зависимость мощности трения в дизеле и мощности агрегатов тепловоза отчастоты вращения коленчатого вала; 1, 2, 3, 4, 5, 6 – изменения индикаторноймощности (1, 2, 3, 4) и мощности тягового генератора (1, 6, 5, 4) впереходном процессеОграничитель подачи отрегулирован так, чтобы коэффициент избыткавоздуха не снижался ниже 1,3, обеспечивая приемлемый для переходногопроцесса уровень дымности отработавших газов.

При перемещении штокасервомотора подачи выше ограничения C’D’ в соответствии с ограничителемEE’F (Рис. 1.7) регулятор мощности, перемещая индуктивный датчик, начнет40уменьшать возбуждение тягового генератора до достижения селективнойхарактеристики В’Е’.При правильной настройке регулятора снижение мощности тяговогогенератора будет протекать по линии 1-6 (Рис.

1.8), не допуская провалатяговой мощности. Разность ординат линий 2-3 и 1-6-5 (Рис. 1.8) обеспечитускорение коленчатого вала. Линия 2-3 проведена условно без учетаизменения режима работы агрегатов наддува. При достижении заданнойчастоты вращения индикаторная мощность дизеля снизится до величины,определяемой ординатой точки 5 (Рис. 1.8). Начиная с этого моментарегулятор мощности будет увеличивать мощность тягового генератора доуровня заданной (тепловозной) характеристики (линия ВЕ, Рис. 1.8).Регулятор 4-7РС-2 устанавливался на всех тепловозах, оборудованныхдизелями типа Д49, вплоть до замены на электронные регуляторы ЭРЧМ30Т,созданные ООО «ППП «Дизельавтоматика» при непосредственном участииавтора диссертации.Регуляторы 4-7РС-2 хорошо зарекомендовали себя в эксплуатации.Недостатками этого регулятора явились нестабильность настроек придлительнойэксплуатацииисложностьнастройкиограничителей,требовавшей высокой квалификации обслуживающего персонала.Дальнейшим шагом в развитии процессов регулирования статическихскоростных характеристик дизель-генераторов тепловозов явилось созданиеэлектронныхсистемуправлениястатическимискоростнымихарактеристиками дизель-генераторов.

Одной из таких систем являетсясистема Bright Star фирмы General Electric (США). В этой системе с высокойточностью задаются частота вращения дизеля и мощность тяговогогенератора. На Рис. 1.9 приведены скоростные характеристики дизеля 7FDL(12 ЧН 22,9/25,4) фирмы General Electric с форсировкой близкой к 2,0 МПа.В связи с повышенной форсировкой по среднему эффективному давлениюскоростная (тепловозная) характеристика существенно смещена в сторону41повышеннойчастотывращенияколенчатоговала.Ограничительнаяскоростная характеристика (кривая СD, Рис. 1.9) также существенно смещенавправо так, что область допустимых режимов работы становится уже, чем удизеля тепловоза ТЭП70. Частичный переход на работу по нагрузочнойхарактеристике (линия V-, Рис.

1.7) продиктован стремлением улучшитькачество переходных процессов.Рис. 1.9. Скоростная характеристика дизеля 7FDL фирмы General Electric(США): CD – скоростная ограничительная характеристика; AF – зависимостьмощности агрегатов тепловоза и мощности трения в дизеле от частотывращения; , , , V, , , , V, V – скоростная тепловознаяхарактеристикаВ России универсальная система тепловозной автоматики (МСУД) сприменениемэлектроннойтехникисозданаусилиямиспециалистов42Всероссийского научно-исследовательского конструкторского тепловозногоинститута (ВНИКТИ), г. Коломна Московской области. Так же как и системаBright Star фирмы General Electric (США), система МСУД позволяет задаватьстатические скоростные характеристики дизель-генераторов с широкимизменением поля заданных режимов работы.

В этой системе в соответствии сустановленнойпозициейконтроллеразадаетсячастотавращенияколенчатого вала дизеля и уровень мощности тягового генератора по«селективной»электронныйхарактеристике.регулятороборудованныхчастотыМСУД,вращения.характеристикеДляВчастотысистемеобеспечениянепредусмотреннатепловозах,гидромеханическиерегуляторывращения,используютсяиспользуютсяМСУДпоэтомуработыспециальныеподатчикигиперболическойположенияреектопливных насосов и частоты вращения коленчатого вала. Система МСУДшироко применяется на тепловозах М62, 2ТЭ10МК, 2ТЭ116, ТЭП70 и др.На Рис. 1.10 приведены скоростные характеристики дизель-генератора21-26ДГ-01 тепловоза 2ТЭ25К с форсировкой около 1,9 МПа. Из рис.

1.10видно, что по сравнению с дизель-генератором 2А9ДГ тепловоза ТЭП70увеличение форсировки дизеля 21-26ДГ-01 по среднему эффективномудавлению до 1,9 МПа привело к еще большему смещению ограниченияобласти рабочих режимов в сторону большей частоты вращения. Обращаетна себя внимание тот факт, что ограничительные характеристики дизелей7FDL и 21-26ДГ-01 практически идентичны, что подтверждает тенденциюсокращения области рабочих режимов дизелей при повышении форсировкипо среднему эффективному давлению [67].Приведенный выше краткий анализ развития систем регулированиятепловозныхдизель-генераторовпоказывает,чтоприпоявленииэлектронных систем управления мощностью тяговой передачи оказались нерешенными задачи создания электронных систем регулирования частотывращенияколенчатоговалаимощноститяговогогенератора,43обеспечивающих не только высокую точность и стабильность поддержаниязаданных параметров, но и высокое качество регулирования в переходныхпроцессах.электронныхВтехническойрегуляторов,литературеимеютсяповторяющихпримерыфункцииописанияобъединенныхгидромеханических регуляторов [222, 223, 226, 229, 232, 233, 234, 236],однако нет комплексного решения вопросов задания и воспроизведениястатических характеристик и характеристик переходных процессов.Рис.

1.10. Скоростные характеристики дизель-генератора тепловоза 2ТЭ25:CD – скоростная ограничительная характеристика; BB’E’E – скоростнаянагрузочная (тепловозная) характеристика; AF – зависимость мощноститрения в дизеле и мощности агрегатов тепловоза от частоты вращения дизеля441.2. Режимы работы дизельных двигателейдизель-генераторов тепловозовДлятранспортныхдизелейнаиболеехарактернымиусловиямиэксплуатации являются работа в условиях быстро изменяющихся нагрузок спреобладанием неустановившихся режимов. Такая работа двигателейтипична,вчастности,дляавтомобильноготранспортавусловияхвнутригородских перевозок.

Характеристики

Список файлов диссертации