Диссертация (792817), страница 4
Текст из файла (страница 4)
Савоськин, В.Л. Сергеев, В.В. Стрекопытов, Ф.В. Тихонов,18С.В. Торба, В.В. Чащин, Л.А. Чернышов, Е.Б. Черток, О.В. Цурган, G. Kylander, M. Mahmoudi и др.Исследования, посвященные совершенствованию СО тяговых двигателейлокомотивов, с целью повышения их экономичности выполнены во ВНИИЖТ,ВНИКТИ, ВЭлНИИ, ЛМСИ, МГУПС, НИИЭТМ и др. организациях.В работах [63, 64] рассмотрены возможные пути снижения расхода охлаждающего тяговый двигатель воздуха в зависимости от температуры окружающего среды. В них отмечается, что существующий принцип управленияохлаждением тяговых двигателей тепловозов позволяет при температуреокружающей среды ниже 18°С сократить расход охлаждающего тяговый двигатель воздуха на 25% [64].1 – блок тормозных резисторов (при температуре ленты 640 ºС), 2 – тяговыйэлектродвигатель НБ418К6, 3 – сглаживающий реактор (при температуре обмоток 130 ºС), 4 – выпрямительная установкаРисунок 1.2 – Зависимости требуемой подачи охлаждающего воздухаG* = Gвз/ Gвз.ном от его температуры θвзНа рисунке 1.2 приведены зависимости требуемой подачи воздуха G* отего температуры, полученные по результатам работы [91].
Очевидно, что при0 ºС существует возможность сокращения подачи охлаждающего воздуха на13 – 38 %, а при температуре окружающей среды равной -40 ºС – на 28 – 60 %в зависимости от типа охлаждаемого оборудования. В качестве номинального19расхода воздуха взят расход при температуре окружающего среды равной 25ºС – для тяговых двигателей и 40 ºС – для прочего электрооборудования.По результатам работы [91] определено, что условия теплового равновесия в установившемся режиме могут быть использованы для определения необходимой подачи охлаждающего воздуха в зависимости от изменения токовой нагрузки:kI 2r cGвзn ,где k – коэффициент тепловых потери, кроме потерь в меди;(1.2)I – величина силы тока электрооборудования, А;r – величина активного сопротивления, которое зависит от температуры,Ом;ρ – плотность воздуха, кг/ м3;с – теплоемкость окружающего воздуха, Вт с ;°С кгθ∞ = ∆P/A – установившееся значение превышения температуры электрооборудования над температурой окружающей среды (отклонение величинывыделяемой энергии ∆P к теплоотдаче тела А), ºС;Gвз – величина равная подаче охлаждающего воздуха вентилятором;n – показатель степени в уравнении, связывающим критерии Нуссельта иРейнольдса.Зависимость подачи воздуха от тока нагрузки при его значении, отличномот номинального: I2n(1.3) .I ном В [7] показано, что коэффициент n = 0,8 – для тягового двигателя и пре-Gвз = Gвз.ном образовательной установки, n = 0,72 – для силовых реакторов.Расчетные зависимости необходимой подачи воздуха от тока нагрузкипредставлены на рисунке 1.3.Применение СО локомотивов, содержащих электропривод вентиляторов,с возможностью плавного и автоматического изменения величины подачиохлаждающего воздуха в зависимости от температуры электрооборудования,20температуры окружающей среды и токовой нагрузки позволяют достичьнаилучшего эффекта при решении проблемы снижения затрат мощности навспомогательные нужды.1 – тяговый двигатель и преобразовательная установка,2 – тормозные резисторыРисунок 1.3 – Зависимость требуемой относительной подачи воздуха от относительного тока нагрузки I* = I/ IномРешению проблем автоматизации систем охлаждения тяговых электрических двигателей и созданию АСУТ посвящены работы [14, 16, 19, 22, 33, 52,54, 58, 64, 66, 67, 69 – 74, 93, 97, 99, 100, 110, 124].
В этих работах рассмотреныварианты автоматических регуляторов температуры, которые могут применяться в СО тяговых двигателей локомотивов, при использовании радиальныхи осевых вентиляторов охлаждения: микропроцессорный автоматический регулятор температуры с независимым электрическим приводом радиального вентилятора; автоматический регулятор температуры с радиальным вентилятором, имеющим механический привод, и регулирующим дросселирующим органом; автоматический регулятор температуры осевого вентилятора, имеющимгидродинамический привод; автоматический регулятор температуры с механическим приводом осевоговентилятора и поворотными лопатки;21 микропроцессорный автоматический регулятор температуры имеющим механический привод осевого вентилятора и поворотные лопатки; микропроцессорный автоматический регулятор температуры имеющим независимый электрический привод осевого вентилятора и раздельнымуправлением частоты вращения и угла наклона лопаток вентиляторного колеса.На электровозах ВЛ80с была реализован один из первых ресурсосберегающих методов – система автоматического управления частоты вращения мотор-вентиляторов (САУВ), охлаждающих тяговые двигатели.Это решение позволяет автоматически изменять частоту вращения моторвентиляторов охлаждения тягового оборудования в зависимости от тепловогосостояния самого нагретого узла электровоза.
САУВ позволяет использоватьдве частоты вращения вентиляторов охлаждения: номинальную, с частотойвращения мотор-вентиляторов равной n = 1450 мин-1 от трехфазной сети 380В,50 Гц фазорасщепителя электровоза и пониженную, с частотой вращения равной n = 450 мин-1, при этом мотор-вентиляторы питаются трехфазным напряжением 40 В, 16,7 Гц, источником которого является преобразователем частоты системы САУВ.Использование данной САУВ на электровозах, эксплуатируемых на Горьковской железной дороге позволило сократить затраты электроэнергии на тягув среднем на 8%.
При этом затраты электроэнергии на привод восьми моторвентиляторов в режиме номинальной частоты вращения составляют 240 кВт,в то время как в режиме пониженной это значение снижается до 16 кВт.В [58] подчеркнуто, что при разработке АСУТ кроме требований к ее статическим и динамическим характеристикам должны быть выполнены и требования рационального выбора массы, габаритных размеров, стоимости, монтажной гибкости конструкции элементов автоматического регулятора, затратэнергии на привод исполнительного устройства и других параметров, определяемых конкретными условиями эксплуатации.221.4 Классификация и основные характеристики приводов вентиляторов систем охлажденияК системам управления приводов вентиляторов охлаждения предъявляютследующие требования [90]:– процесс управления должен быть оптимальным и обеспечивать достаточно быстрое затухание управляемого параметра;– желательно, чтобы система имела апериодическую динамическую характеристику, а продолжительность переходного процесса была как можноменьше;– система управления должна быть устойчивой к толчкам и вибрациям,возникающим при движении локомотивов.
Надежность необходимо обеспечивать, применяя машины, аппараты и приборы отработанных конструкций,допускающих длительную эксплуатацию без существенных износов;– система управления не должна быть дорогой в изготовлении и эксплуатации. Снижения ее стоимости можно достичь, применяя минимальное количество однотипных машин и аппаратуры небольшой стоимости при высокойстепени их надежности в эксплуатации;– привод вентилятора, являющийся исполнительным звеном (элементом),должен иметь простую конструкцию, достаточную надежность, максимальновозможный КПД, простую и надежную систему управления, обеспечивающуюнеобходимое быстродействие, минимальный вес, габаритные размеры и удобную компоновку на локомотиве. Кроме того, привод вентилятора не долженсоздавать недопустимых уровней вибраций и шума.Существует большое разнообразие приводов вентиляторов охлаждения,их конструктивного исполнения и систем управления.
На рисунке 1.4 приведена классификация приводов вентиляторов охлаждения, применяемых на локомотивах.23Рисунок 1.4 – Классификация приводов вентиляторов охлаждениялокомотивовМеханический нерегулируемый привод ВО применяется на маневровыхтепловозах, например на тепловозе ТЭ1. ВО приводится во вращение от дизеля через клиноременную передачу. При этом запуск и остановка вентилятора происходит вручную посредством рукоятки, воздействующей на фрикционную муфту.
Основной недостаток этого типа привода – отсутствие возможности управления скоростью вращения вентиляторного колеса в зависимостиот режима работы холодильника. Наиболее существенен этот недостаток длямагистральных тепловозов большой мощности [90].Механический привод с ограниченным управлением работает по принципу включено-выключено, его называют релейным. Этот тип привода разработан в процессе совершенствования механического нерегулируемого привода путем внедрения в его конструкцию фрикционных, электромагнитных идругих типов муфт, которые управляются вручную или при помощи термореле. Ограниченно регулируемый привод ВО с фрикционной муфтой применен на тепловозе ТЭ3 и имеет две скорости (зимний и летний режимы).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
