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

Текст из файла (страница 8)

Рисунок 3.14 – Режим наполнения емкости

1. Установка времени опыта

При нахождении в режиме ожидания на дисплей устройства выводится информация о текущем количестве топлива в граммах и сообщение «Нажмите «ВВОД»». После нажатия кнопки «ВВОД» устройство перейдет в режим установки времени опыта в секундах. Для установки времени (τ_ОП, с) необходимо кратковременно нажать на кнопку «Время» (рисунок 3.4) при этом время выбирается в диапазоне от 30 до 300 секунд с интервалом 30 секунд (Рисунок 3.15). После выбора времени необходимо нажать кнопку «ВВОД» после чего устройство перейдет в режим измерения расхода.

Рисунок 3.15 – Режим установки времени

1. Контроль минимального уровня в режиме измерения

Алгоритмом работы устройства предусмотрен контроль минимального уровня топлива во время измерения расхода топлива. В отличие от контроля минимального уровня в режиме ожидания, в режиме измерения риск захвата воздуха топливной системой испытуемого ДВС гораздо выше, так как в этом режиме питание ДВС происходит только из мерной емкости. Если уровень топлива в емкости приблизится к опасному, устройство автоматически прервет измерения и включит насос. При этом прозвучит длинный звуковой сигнал, загорится индикатор красного цвета «Ошибка» и желтого цвета «Насос» и на дисплее устройства будет выводиться сообщение «Минимальный вес! Наполнение!» (Рисунок 3.16). Если до этого наполнение в автоматическом режиме не производилось, устройством будет произведен контроль наполнения емкости, аналогичный описанному в пункте 3.4.2. После наполнения емкости до максимального уровня устройство остановит насос, трехкратно воспроизведет кратковременный звуковой сигнал и выведет на дисплей сообщение «Установите время меньше (τ_ОП, с) секунд». Оператор должен выбрать время опыта меньше, чем устанавливалось до этого, в случае если опасный уровень топлива был достигнут по причине установки слишком большого временного интервала опыта. После установки времени устройство переводится в режим измерения расхода топлива.

Рисунок 3.10 – Наполнение в режиме измерения

1. Алгоритм измерения расхода

Сразу после перехода устройства в режим измерения расхода микроконтроллер вносит в память вес топлива в емкости (P1, г) и запускает таймер обратного отсчета. При этом на дисплей устройства выводится информация о текущей массе топлива в емкости и оставшегося времени в виде «Вес = … г. Время осталось … с». После завершения обратного отсчета производится повторное измерение веса и внесение его в память (P2, г), трехкратно воспроизводится кратковременный звуковой сигнал, а также производится вычисление часового расхода (В_Ч, кг/ч) и расхода топлива за время опыта (В_ОП, г). Расход топлива за время опыта вычисляется по формуле

(3.2)

Часовой расход вычисляется по формуле:

(3.3)

На дисплей устройства выводится информация в виде «Воп = (В_ОП, г), Время = (τ_ОП, с). Вч = (В_Ч, кг/ч) кг/ч» (Рисунок 3.17).

Рисунок 3.11 – Результат измерений

После фиксации результатов опыта оператором устройство приготавливается к повторным измерениям путем нажатия кнопки «ВВОД».

1. Библиотеки модулей и подавление «дребезга» кнопок

Для обеспечения работы дисплея и модуля аналого-цифрового преобразователя использовались стандартные подключаемые библиотеки модулей, находящиеся в свободном доступе.

Стандартная библиотека жидкокристаллического дисплея «LiquidCristal.h» обеспечивает вывод на дисплей символов кириллицы только при использовании встроенного знакогенератора, поэтому при необходимости вывода таких символов на печать необходимо указывать адрес символа из таблицы знакогенератора. К примеру, для вывода на дисплей сообщения «Минимальный вес! Наполни емкость!» использовалась команда, показанная на рисунке 3.18.

Рисунок 3.18 – Команда вывода символов кириллицы на дисплей с использованием встроенного знакогенератора

Работа с тактовыми кнопками связана с возникновением негативного явления, связанного с так называемым дребезгом контактов. Это явление возникает в электромеханических устройствах при замыкании контактов, и длиться некоторое время. В течение этого времени контакты неконтролируемо замыкаются и размыкаются, обычно дребезг длиться в течение короткого промежутка времени (для тактовых кнопок, применяемых на разрабатываемом устройстве, около 10–20 миллисекунд). Диаграмма сигнала при дребезге контактов показана на рисунке 3.19.

Рисунок 3.12 – Сигнал на контактах при дребезге

Дребезг контактов невозможно устранить или снизить, не изменяя механическую конструкцию контактной системы. Для борьбы с дребезгом контактов существуют различные способы как программные, так и аппаратные или конструктивные. Например, в некоторых слаботочных ключах применяют смоченные ртутью контакты. В таких ключах при замыкании и размыкании контактов возникающего при дребезге электрическая цепь между ними не прерывается по причине образования между ними перемычек жидкой ртути.

Для устранения дребезга контактов в проектируемом устройстве применялась программная задержка после появления сигнала с кнопки через функцию «delay()». Данная функция обеспечивает задержку выполнения всех процессов на заданное количество миллисекунд. В нашем случае задержка в 30 миллисекунд достаточна и не критична.

1. Краткий анализ модернизации устройства

Данный анализ производится для определения списка изменений в конструкцию устройства с целью применения его в качестве измерителя расхода топлива при проведении реостатных испытаний тепловозов в условиях локомотивных депо.

Разработанное, в ходе выполнения данного дипломного проекта устройство, после ряда изменений, может быть использовано в качестве измерителя расхода топлива тепловозным дизелем при проведении ему реостатных испытаний в условиях локомотивных депо.

Приведем предположительный список изменений в конструкцию устройства:

• Необходимо заменить плату Arduino Uno на более производительный и надежный микроконтроллер, при этом смонтировать его на отдельную плату совместно со всей электроникой и поместить эту плату в помехозащищенный блок;

• Заменить используемые тензодатчики на более точные и надежные. Такие датчики должны обладать повышенной защитой от помех и пониженным коэффициентом «ползучести»;

• Применить более качественный и точный аналогово-цифровой преобразователь и операционный усилитель;

• Применить качественный блок питания, а также обеспечить устройство источником бесперебойного питания;

• Внести изменение в систему трубопроводов для возможности включения в топливную систему локомотива;

• Внести изменение в конструкцию с целью повышения эргономичности и эстетичности устройства;

• Обеспечить связь устройства с ЭВМ посредствам применения интерфейсных портов или средств беспроводной связи, например технологии IEEE 802.11 (Wi-Fi™);

• Создать приложение для анализа, обработки и создания единой базы данных по измерениям расхода топлива при проведении любых испытаний локомотива, с дальнейшей двусторонней синхронизацией этих баз данных с уже имеющимися.

1. РАСЧЕТ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ОТ ВНЕДРЕНИЯ ПРОЕКТИРУЕМОГО УСТРОЙСТВА

   1. Общая характеристика показателей оценки экономической эффективности технических решений

Одним из основных критериев оценки результатов внедрения новых технических решений (ТР) является их экономическая эффективность. Для оценки экономической эффективности новых ТР используются различные методы, классифицирующиеся по ряду признаков в зависимости от периода вложения капитала, выбранных критериев оценки и ряда особых целевых параметров. Однако в конечном итоге оценка экономической эффективности внедрения ТР заключается в соизмерении полученного эффекта от использования данного технического решения и затрат на создание, реализацию, внедрение и эксплуатацию решения.

С точки зрения окончательного критерия оценки эффективности ТР, могут использоваться методы, основанные на затратном или доходном подходе. В первом случае при оценке целесообразности использования ТР или выборе наиболее оптимального его варианта определяющим фактором является минимизация затрат как на реализацию, так и эксплуатацию решения. При этом принимается условие, что ТР обеспечивает равную по всем вариантам или условиям выручку при его использовании. Применительно к железнодорожному транспорту и, в частности, к локомотивному парку такая выручка может выражаться в уменьшении затрат как на эксплуатацию, так и на ремонт локомотивов. [29]

В основе «доходного подхода» оценки эффективности проекта лежат такие критерии, как максимизация выручки или прибыли от использования решения.

Методы оценки эффективности ИП подразделяются в зависимости от периодов вложения капитала и получения отдачи на него:

- на методы, не учитывающие фактор времени (простые методы оценки);

- методы, учитывающие периоды вложения капитала, изменения затрат и чистого дохода по проекту (интегральные или методы дисконтирования).

Простыми называют методы, которые не учитывают вложения и изменения затрат или дохода со временем эксплуатации ТР. К таким методам экономического обоснования технических решений относятся:

- метод оценки по сроку окупаемости проекта;

- по уровню рентабельности проекта;

- метод оценки по коэффициенту эффективности проекта.

Срок окупаемости технического решения (Т_ОК) можно определить по формулам (4.1, 4.2)

(4.1)

(4.2)

где К – сумма капитальных вложений на реализацию технического решения;

ЧД – чистый доход или прибыль, полученная при реализации ТР;

∆С – сокращение текущих расходов предприятия или его подразделений, полученных при использовании ТР.

Рентабельность технического решения (R, %) определяется по формулам (4.3, 4.4)

(4.3)

(4.4)

Коэффициент экономической эффективности решения Ео характеризует ежегодную долю отдачи эффекта (результата) на произведенные затраты К (формула 4.5)

(1.5)

Такой показатель (4.5) еще называют уровнем доходности решения. Предельно минимальные значения коэффициента экономической эффективности решения – нормативный коэффициент эффективности – могут устанавливаться в целом по стране, по отдельным отраслям экономики, по отдельным видам внедряемых решений или по требованию заказчика того или иного технического решения.

Коэффициент экономической эффективности решения взаимосвязан со сроком его окупаемости, что очевидно из формул (4.1) и (4.5), т. е.

(4.6)

Расчет экономической эффективности должен опираться на ряд общих принципов: [29]

• Определение эффективности должно производиться путем сопоставления результатов внедрения с затратами. При сравнении технических решений одноцелевого назначения с заданными одинаковыми результатами наилучший из них выбирается по минимальным затратам.

• При оценке эффективности необходим системный подход. Это означает, что по сравниваемым конкурирующим вариантам и результаты и затраты определяются не только для железнодорожного транспорта, но и по другим взаимосвязанным с ним отраслям народного хозяйства. Оценивая эффективность, необходимо соблюдать требования системного подхода и при решении внутриотраслевых задач. Это значит, что при выборе решений надо учитывать затраты и результаты не только по данному объекту, а по всем взаимодействующим объектам данной отрасли.

• Оценивая эффективность проектируемых и планируемых мероприятий, важно правильно соизмерять затраты и результаты, а также затраты, осуществляемые в разные сроки. Для создания и развития производственно-экономических систем требуются единовременные затраты (капитальные вложения), а для функционирования ПЭС – текущие (эксплуатационные) расходы. Но оценивать эффективность нужно по совокупным затратам. Экономическая природа единовременных и текущих затрат различна, простое суммирование их неправомерно. Поэтому для определения совокупных годовых затрат единовременные затраты приводятся к текущим путём умножения их на нормативный коэффициент эффективности Ен, величина которого принимается в пределах от 0,1 до 0,15.

Сумма годовых эксплуатационных расходов и доля капитальных вложений, равная нормативному коэффициенту эффективности, называется приведенными (или годовыми эксплуатационно-строительными) затратами. Из сравниваемых вариантов при прочих равных условиях выбирается тот, у которого величина приведенных затрат наименьшая.

Сравнивая варианты с одноэтапными капиталовложениями и растущими по годам эксплуатационными расходами, нужно определять расчетный год, эксплуатационные расходы, для которого учитываются при исчислении годовых совокупных (приведенных) затрат.

Если эксплуатационные расходы возрастают по годам равномерно, то расчетный срок обычно принимается равным величине сроку окупаемости. Правильнее, однако, во всех случаях принимать такой расчетный срок, для которого имеется необходимая и достоверная информация, например об объеме перевозок и потребных по годам эксплуатационных расходах.

Характеристики

Список файлов ВКР