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

Текст из файла (страница 4)

- влияние на качество измерения пузырьков воздуха и мелких включений в потоке;

- высокая цена оборудования;

- ограничения по минимальной скорости потока.

При измерении расхода топлива его объемный учет не может дать точных результатов, поскольку объем жидкости напрямую зависит от температуры, поэтому для точного определения расхода жидкости применяют массовые расходомеры.

1. Массовый Кориолисов расходомер

Массовые расходомеры являются универсальными измерителями расхода топлива. Помимо своего прямого назначения – измерения расхода, такие расходомеры могут измерять плотность, температуру, вязкость и давление.

Наибольшее распространение получили массовые расходомеры, основанные на Кориолисовом эффекте, возникающем при движении жидкости в изогнутом трубопроводе при постоянном колебании последнего. Основу Кориолисова расходомера чаще всего составляет изогнутая трубка (рисунок 1.14), называемая сенсорной, которой передаются колебания постоянной частоты. В качестве генератора колебаний чаще всего используется электромагнит, который установлен строго посередине дуги трубки.

Рисунок 1.14 – Схема гибкого трубопровода Кориолисова расходомера

Проходя по сенсорной трубке, измеряемая среда получает вертикальную составляющую колебаний трубки. Во время движения вверх при первом полупериоде колебаний (рисунок 1.15, а) жидкость, втекающая в трубку, сопротивляется движению вверх и давит трубку к низу. После поглощения вертикального импульса при движении вокруг изгиба трубки, жидкость создает сопротивление уменьшению вертикальной составляющей движения, толкая трубку вверх (рисунок 1.15, б). Это приводит к закручиванию трубки. Когда трубка движется вниз во время второй половины цикла колебания, она закручивается в противоположную сторону. Это закручивание называется эффектом Кориолиса [14].

Рисунок 1.15 – Действие Кориолисовых сил при движении трубки вверх

На основании второго закона Ньютона, угол закручивания сенсорной трубки расходомера прямо пропорционален массе жидкости, проходящей через трубку в единицу времени. Сенсоры, установленные с каждой стороны трубки, выполнены в виде электромагнитных катушек-детекторов, снимают сигнал, соответствующий колебаниям трубки. Такой сигнал имеет синусоидальную форму. При колебании трубки в случае отсутствии движущейся в ней жидкости показания сенсоров с обеих сторон трубки полностью совпадают. Массовый расход определяется по смещению синусоид, полученных с сенсоров, относительно друг друга.

Достоинствами таких расходомеров являются:

• высокая точность измерений;

• малое гидравлическое сопротивление;

• нет необходимости иметь спрямленные участки труб до и после расходомера.

К основным недостаткам можно отнести большую чувствительность к внешним вибрациям.

1. Измерение расхода способом взвешивания

Наиболее точным способом измерения расхода является способ взвешивания или массовый способ измерения. При таком способе измеряется весовой расход топлива, что исключает необходимость измерения его плотности. Такой способ хорошо подходит для проведения стендовых испытаний, но неудобен в эксплуатации.

Схема установки для измерения массового расхода топлива изображена на рисунке 1.16.

Принцип работы установки заключается в следующем – с помощью трехходового крана 3 производят наполнение мерной емкости 1 из расходного бака 4. Мерная емкость установлена на платформу весов 2. После заполнения емкости, кран устанавливают в положение «Измерение расхода» при этом питание ДГУ 5 происходит из мерной емкости. После этого фиксируют или обнуляют показания весов и, с помощью секундомера, отсчитывают время τ, (с) (для удобства принимается количество кратное шестидесяти, т.е. одной минуты). После замера времени фиксируются показания весов, разность начальных и конечных показаний будет являться расходом топлива ∆G_Т (кг) за время опыта. Часовой расход G_Т (кг/ч) определяется по формуле

(1.2)

Рисунок 1.16 – Схема установки для массового измерения расхода: 1 – мерная емкость; 2 – весы; 3 – трехходовой кран; 4 – расходный бак; 5 – ДГУ.

Далее мерный сосуд наполняют для следующего измерения.

В настоящее время существуют электронные весы, в которых применяются тензометрические датчики с большой точностью измерения в широком диапазоне измеряемой массы. При подключении таких весов к микроконтроллеру или ЭВМ имеется возможность производить точные и надежные измерения в автоматическом режиме.

1. Выбор способа определения расхода топлива для проектируемого устройства

Расход топлива дизелем тепловоза складывается из многих факторов. Основным является нагрузка на дизель, режимы его работы, затем идет состояние узлов и качество дизельного топлива. Как уже было сказано выше, расход можно определить различными способами.

На первый взгляд наиболее простым является объемный способ измерения – необходимо просто измерить объем израсходованного топлива при работе дизеля. Однако не стоит забывать, что для мощных дизель-генераторных установок тепловозов справедливым будет являться расход топлива в единицах массы за время работы под определенной нагрузкой. Чаще всего его измеряют в килограмм за час (кг/ч). Как уже было сказано выше, масса топлива в единице объема зависит от плотности топлива, а плотность от температуры. Для дизельного топлива существуют табличные значения плотности при температуре 20 С она составляет 830–860 кг/см­_­³ в зависимости от марки топлива [15]. Также имеется стандарт для пересчета плотности, в зависимости от температуры [16].

Следовательно, чтобы узнать массовый расход топлива необходимо вычислить его плотность, измерив температуру или воспользовавшись специальным прибором – ареометром, после измерения объема израсходованного топлива вычислить массовый расход ∆M по формуле

(1.3)

где ρ – плотность;

V – объем.

Также следует учитывать, что конструктивной особенностью топливной системы тепловозного дизеля является наличие как подачи топлива из бака к форсункам, так и обратного слива излишков топлива в бак. Соответственно для измерения объемного расхода следует измерять количество топлива в обоих этих потоках. Разность полученных результатов будет являться общим объемом израсходованного топлива. Следовательно, чтобы измерить расход объемным способом необходимо произвести как минимум три различных измерения это:

• измерение количества топлива, поданного топливоподкачивающим насосом к топливным насосам высокого давления (ТНВД);

• измерение количества топлива, неизрасходованного ТНВД и отданного обратно в бак;

• измерение плотности топлива путем измерения температуры или ареометром.

Каждый прибор для измерения неизбежно имеет свою погрешность, соответственно, чем больше различных измерений производится, тем больше получается суммарная погрешность. Ещё одним немаловажным фактом является то, что температура топлива, проходящего через работающий дизель, неизбежно увеличивается, что приводит к его расширению. Таким образом, мы получаем занижение расхода на выходе из дизеля, что ещё больше увеличивает процент неточности измерений.

При измерении расхода способом взвешивания нет необходимости определения плотности топлива перед началом измерения. Также можно проигнорировать температурные расширения топлива. Все измерения сводятся к определению массового расхода топлива при работе дизеля на устоявшемся режиме за определенный промежуток времени, который можно выбирать произвольно.

На основании всего вышесказанного, можно сказать, что наиболее точно определить расход топлива дизелем в условиях стендовых испытаний можно способом взвешивания.

1. РАСЧЕТ РАБОЧЕГО ПРОЦЕССА ДИЗЕЛЯ В ПРОГРАММЕ «ДИЗЕЛЬ-РК»

   1. Назначение программного комплекса

Программный комплекс «Дизель-РК» (далее «Дизель-РК») разработан на кафедре «Поршневые двигатели» МГТУ им. Н.Э. Баумана под руководством профессора Кулешова А.С. на базе модели тепловыделения профессора Разлейцева Н.Ф. Аббревиатура РК в наименовании программы означает первые буквы фамилий авторов модели. Программа предназначена для расчета и оптимизации двухтактных и четырехтактных двигателей внутреннего сгорания. Позволяет проводить тепловой расчет, анализ и исследования дизельных, бензиновых искровых и газовых искровых ДВС. РК-модель позволяет оптимизировать форму камеры сгорания и конструкцию топливной аппаратуры. Клиентскую часть программы можно скачать на сайте программного комплекса «Дизель-РК» (http://www.diesel-rk.bmstu.ru/Rus/). Бесплатная версия программного комплекса функционирует в режиме удаленного пользования с сервером в МГТУ.

В настоящее время с помощью комплекса было выполнено большое число исследовательских работ для ведущих производителей и исследователей двигателей в России и за рубежом. Например, лицензии на программу имеют: ОАО "Коломенский завод" (г. Коломна), ОАО "КамАЗ" (г. Набережные Челны), ОАО "ЗИЛ" (г. Москва), Robert Bosch GmbH (Германия), LOMBARDINI (Италия), PTL Powertrain Technology (Великобритания) и др. Расчетные исследования выполнялись по заказам компаний: ОАО "Пензадизельмаш" (г. Пенза), ОАО "Звезда" (г. Санкт-Петербург), Roos Diesel Ananlysis (Нидерланды), General Motors (США).

1. Последовательность работы в «Дизель-РК»

   1. Создание проекта

Работа в «Дизель-РК» начинается с мастера создания проекта (Файл – Создать проект), который позволяет быстро подготовить входные данные для расчета ДВС (рисунок 2.1). При формировании основных характеристик выбирается: тактность и схема двигателя, число цилиндров, тип рабочего процесса, система охлаждения, диаметр цилиндра, ход поршня, номинальная частота вращения, степень сжатия, параметры окружающей среды, область применения, основные параметры наддува, если таковой имеется.

Рисунок 2.1 – Загрузочное окно программного комплекса «Дизель-РК» и окно мастера создания проекта

1. Ввод параметров элементов ДВС

После ввода основных параметров начинается настройка элементов ДВС. Она осуществляется в отдельных окнах, запуск которых возможен двумя способами: выбором в меню «Параметры_КДВС» необходимого элемента ДВС, либо нажатием по кнопке с видом этого же элемента на панели программы (рисунок 2.2). Под настройкой понимается соответствие параметров настраиваемых элементов двигателя, параметрам реально существующего, расчетное исследование которого планирует оператор.

Рисунок 2.2 – Способы запуска окон настройки параметров ДВС

1. Расчет

Расчет параметров ДВС выполняется выполнением команды «Расчет» в меню «Расчет», либо при нажатии кнопки с видом синей стрелки направленной вправо на панели программы (см. рисунок 2.2).

В появившемся окне вводится название расчета, выбирается режим (по умолчанию в «Дизель-РК» настраивается и рассчитывается режим №1). Процедура счета запускается нажатием кнопки «Расчет КДВС». При отсутствии ошибок во время расчета, по окончанию открывается информационное окно «Расчет завершен успешно».

1. Просмотр результатов расчета

Далее оператор имеет возможность проанализировать результаты, вывод которых осуществляется выбором в меню необходимого пункта или нажатием соответствующих кнопок на панели программы.

Параметры рабочего процесса представлены в табличной форме и разделены по группам (мощностные и эффективные показатели, параметры окружающей среды, наддув и газообмен и т.д.). В таблице представлены числовые характеристики, общепринятое буквенное обозначение, название характеристики и единица измерения. Необходимо обратить внимание на тот факт, что иногда при запуске таблицы с результатами расчета, отображаются результаты не последнего расчета (как это происходит обычно), а одного из расчетов сделанных ранее. Переключаться между различными расчетами можно нажатием соответствующей кнопки на панели таблицы (рисунок 2.3).

Рисунок 2.3 – Работа с табличными результатами расчета

Опыт работы в «Дизель-РК» подсказывает, что до анализа результатов необходимо систематически обращать свое внимание на время и дату результатов расчета, указанные первой строкой в сформированной таблице (рисунок 2.3). Пренебрежение данным правилом может привести к анализу старых данных, что, как следствие, приведет к заблуждениям и неверным выводам. Если расчет сделан только что, естественно время и дата расчета должны совпадать со временем и датой компьютера. Полученные табличные данные можно отправить на печать нажатием соответствующей кнопки на панели таблицы.

В перечне параметров, представленных в таблице, имеются как рассчитанные, так и введенные оператором самостоятельно в соответствующих окнах настройки.

Кроме формирования таблицы с параметрами рабочего процесса, «Дизель-РК» позволяет графически представлять целый перечень характеристик ДВС разделенных по группам (рисунок 2.4).

Характеристики

Список файлов ВКР