Полезное:
Как сделать разговор полезным и приятным
Как сделать объемную звезду своими руками
Как сделать то, что делать не хочется?
Как сделать погремушку
Как сделать так чтобы женщины сами знакомились с вами
Как сделать идею коммерческой
Как сделать хорошую растяжку ног?
Как сделать наш разум здоровым?
Как сделать, чтобы люди обманывали меньше
Вопрос 4. Как сделать так, чтобы вас уважали и ценили?
Как сделать лучше себе и другим людям
Как сделать свидание интересным?
Категории:
АрхитектураАстрономияБиологияГеографияГеологияИнформатикаИскусствоИсторияКулинарияКультураМаркетингМатематикаМедицинаМенеджментОхрана трудаПравоПроизводствоПсихологияРелигияСоциологияСпортТехникаФизикаФилософияХимияЭкологияЭкономикаЭлектроника
|
Тепловоза чмэ-3ЭЛЕКТРОННЫЙ РЕГУЛЯТОР ДИЗЕЛЯ
ажным элементом системы управления тепловозом является регулятор частоты вращения коленчатого вала дизеля. Его устройство в значительной мере определяется степенью форсировки двигателя. На высокофорсированных дизелях применяются чрезвычайно сложные гидромеханические регуляторы, требующие квалифицированного обслуживания. Все проблемы, связанные с регулированием работы дизеля любой степени форсировки, могут быть сняты при использовании электронных регуляторов вместо традиционных гидромеханических. Электронный регулятор содержит датчики (частоты вращения коленчатого вала дизеля, положения рейки топливного насоса высокого давления, давления наддувочного воздуха и др.), блок управления и исполнительное устройство, предназначенное для перемещения реек топливных насосов. Основа блока управления — микропроцессор с набором необходимых для его функционирования устройств, выполненных в виде микросхем. Микропроцессор регулирует работу дизеля в соответствии с программой, заложенной в его постоянное запоминающее устройство. Электронные регуляторы, установленные на разных дизелях, отличаются друг от друга только реализуемыми ими программами. Поэтому может быть создан электронный регулятор, унифицированный для всех тепловозных дизелей и содержащий одинаковые датчики (но на разных дизелях их число и номенклатура будут разные), блок управления и исполнительное устройство. Такой унифицированный электронный регулятор частоты вращения и мощности дизеля разработан при участии специалистов ВНИИЖТа в проектно-производственном предприятии «Дизельавтомати-ка» (г. Саратов) и там же освоено его производство. Помимо управления дизелем, это устройство регулирует напряжение тягового генератора и защищает тяговые электрические машины при боксо-вании колесных пар. Для испытаний аппарата в эксплуатационных условиях он был установлен в январе 2000 г. на тепловозе ЧМЭЗ-2199 приписки депо Аткарск Приволжской дороги. Замена регулятора чешского производства новым унифицированным по- зволяет сэкономить валютные средства МПС и загрузить отечественную промышленность. Кроме того, создание и опытная эксплуатация указанного регулятора дадут возможность накопить опыт, способствующий решению многих, актуальных сегодня, технических вопросов, связанных с использованием на тепловозах микропроцессорной техники. Электронный регулятор модификации ЭРЧМ30Т2, предназначенной для тепловозов ЧМЭЗ, содержит: электронный блок управления; исполнительное электрогидравлическое устройство со встроенным датчиком положения рейки топливного насоса высокого давления; датчик частоты вращения коленчатого вала дизеля; датчик давления масла. Блок управления (БУ) предназначен для регулирования частоты вращения коленчатого вала и мощности дизель-генератора в соответствии с имеющейся у него программой и положением органов управления тепловозом и сигналами датчиков, контролирующих состояние дизеля. Он представляет собой микропроцессорное программируемое устройство управления, унифицированное для всех отечественных тепловозов. На локомотиве БУ размещается в правой нише передней стенки кабины машиниста. Исполнительное устройство (ИУ) служит для перемещения реек топливных насосов высокого давления в соответствии с сигналом, формируемым БУ. Исполнительное устройство устанавливается на место снимаемого с тепловоза штатного гидромеханического регулятора дизеля. Его выходной вал с помощью тяги и рычага соединяется с валом управления рейками топливных насосов высокого давления. Датчик частоты вращения коленчатого вала дизеля вырабатывает импульсный сигнал, частота следования импульсов которого пропорциональна упомянутой частоте вращения. Он монтируется на защитном кожухе шестерни привода распределительного вала. Датчик давления масла обеспечивает защиту дизеля при снижении давления масла в его системе. Необходимость его применения объясняется тем, что на тепловозе ЧМЭЗ со штатным регулятором дизеля данная защита осуществляется непосредственно самим регулятором и при его демонтаже дизель ее лишается. Датчик давления масла устанавливается на масляном фильтре штатного регулятора дизеля. Электронный регулятор обеспечивает: Ø поддержание постоянной частоты вращения коленчатого вала на каждой позиции контроллера машиниста, независимо от режима работы дизеля. Значения частот вращения в зависимости от позиции контроллера приведены в табл. 1; Ø раздельное регулирование времени увеличения и уменьшения частоты вращения коленчатого вала при изменении позиции контроллера в пределах 2 — 30 с; Ø включение подачи топлива при пуске только тогда, когда частота вращения коленчатого вала дизеля достигнет 34 ± 8 об/мин; Ø снижение частоты вращения коленчатого вала и мощности дизеля, а также плавное восстановление их значений соответственно при возникновении и прекращении боксования колесных пар; Ø перемещение реек топливных насосов в положение нулевой подачи при: o отключении питания БУ, обрыве цепи датчика частоты вращения коленчатого вала дизеля или цепи управления ИУ; o снижении давления в масляной системе дизеля менее 0,1 МПа (1 кгс/см2); o увеличении частоты вращения коленчатого вала дизеля до 800 ± 2 об/мин. Функциональная схема электронного регулятора представлена на рис. 1. Основной элемент регулятора — БУ — получает питание от части аккумуляторной батареи БА через автоматический выключатель А1. Номинальная величина напряжения питания БУ равна 34 В. БУ сохраняет работоспособность, если напряжение питания изменяется в пределах 18 — 36 В. При пуске дизеля допускается снижение напряжения до 10,2 В в течение не более 6 с. К БУ подключены ИУ и датчики: давления масла (ДДМ), частоты вращения коленчатого вала дизеля (ДЧ) и положения реек топливных насосов высокого давления (ДПР). Последний расположен в корпусе ИУ. Помимо перечисленных устройств, БУ соединен с резистором RPM, находящимся в цепи обмотки D возбуждения возбудителя. Как известно, регулятор частоты вращения коленчатого вала дизеля серийных тепловозов ЧМЭЗ снабжен устройством регулирования мощности, обеспечивающим поддержание мощности дизеля постоянной на данной позиции контроллера и предотвращающим перегрузку дизеля. Это достигается путем изменения тока, протекающего по обмотке D возбуждения возбудителя при изменении сопротивления резистора RPM, с помощью контактов регулирующего устройства регулятора дизеля (если контакты переключателя ВВО разомкнуты). У электронного регулятора принцип регулирования мощности дизеля оставлен прежним. Имеются конструктивные отличия, заключающиеся в следующем: ¨ так как резистор устройства регулирования мощности снимается с дизеля вместе со штатным регулятором, то при монтаже электронного регулятора в качестве резистора RPM используется резистор типа ПЭВ-100-160 Ом, устанавливаемый на панели регулятора; ¨ мощность дизеля регулируется с помощью транзистора, подключенного параллельно резистору RPM и работающему в импульсном режиме. Это обеспечивает плавное изменение сопротивления участка цепи обмотки D возбуждения возбудителя, содержащего параллельно соединенные силовой транзистор БУ и резистор RPM от 160 Ом (силовой транзистор электронного регулятора закрыт) до нуля (транзистор постоянно открыт). Для управления режимом работы дизель-генератора к БУ подводятся сигналы от электрической схемы тепловоза. На рис. 1 эти сигналы условно обозначены «стоп — работа», «холостой ход — нагрузка», «боксование» и «РУ1» — «РУЗ». Перечисленные выше сигналы управления необходимы для: 1) «стоп — работа» — пуска, а также обеспечения работы или остановки дизеля; 2) «холостой ход — нагрузка» — выбора режима работы дизеля. На холостом ходу дизеля по каждой позиции контроллера поддерживается постоянная частота вращения коленчатого вала. В режиме нагрузки на данной позиции контроллера поддерживаются постоянными частота вращения вала и мощность дизеля в соответствии с имеющейся у БУ программой. Для обеспечения этого дополнительно используются сигналы датчиков ДЧ и ДПР; 3) «боксование» — уменьшения частоты вращения вала и мощности дизеля для прекращения боксования колесных пар; 4) «РУ1» — «РУЗ» — формирования заданий по частоте вращения коленчатого вала и мощности дизеля для каждой позиции. Схема подключения БУ электронного регулятора к электрической схеме тепловоза ЧМЭЗ-2199 представлена на рис. 2. Сигналы «стоп — работа» снимаются с провода 2602 (рис. 2, а) через контакты ДДМ. Для пуска дизеля необходимо включить выключатель ВОД и нажать на кнопку КНПД1 (см. схему тепловоза). Когда давление в масляной системе дизеля достигнет 0, 1 МПа (вследствие работы маслопрокачи-вающего насоса), замкнутся контакты ДДМ и к контакту ХЗ-18 БУ будет подано напряжение по цепи: провод 2602, контакт Х2-9, перемычка внутри БУ,, контакт ХЗ-19, провод 3, контакты ДДМ, провод 2. Это напряжение будет интерпретировано программой БУ как появление сигнала «работа», при наличии которого возможны пуск и работа дизеля. Отсутствие напряжения в проводе 2602 или размыкание контактов ДДМ соответствует сигналу «стоп», при появлении которого дизель будет остановлен.
Сигналы «холостой ход — нагрузка» подаются к контакту 4 разъема Х2 через провод 8, подключенный к катушке контактора KB вместе с проводом 232 (см. рис. 2,б). Если к указанной катушке подано напряжение, оно через контакт 4 подается в БУ, где программой интерпретируется как появление сигнала «работа». Отсутствие напряжения на катушке KB является сигналом «холостой ход». Сигнал «боксование» подводится в БУ (рис. 2, в) через контакт 21 разъема Х1 и провод 1, подключенный к контакту РУ53 реле управления РУ5 вместо провода 75 (см. схему тепловоза). При отсутствии боксования реле РУ5 включено, контакты РУ53 замкнуты и к контакту 21 разъема Х1 подается напряжение. С возникновением боксования реле РУ5 отключается, его контакты РУ53 размыкаются и с указанного контакта снимается напряжение. В данном случае именно это и воспринимается БУ как появление сигнала «боксование». Позиция контроллера машиниста определяется программой БУ по комбинации напряжений, подводимых к контактам 1, 2 и 3 разъема Х2 по проводам 9, 10 и 11, подключенным к замыкающим контактам реле управления РУ1, РУ2 и РУЗ (см. рис. 2, в). Соответствие позиций контроллера машиниста и комбинаций включения этих реле оставлено без изменения. Цепи подключения ДПР, ДЧ и ИУ к БУ просты и поэтому не приводятся. Схема подключения регулирующего элемента БУ к резистору RPM представлена на рис. 3. Соедине- ние осуществлено через контакты 9 и 4 разъема Х1 и провода 6 и 7, соединенные с контактами ВВО1 переключателя ВВО, на которых установлены провода 62 и 64. Регулятор работает следующим образом. При пуске дизеля после нажатия на кнопку «Запуск дизеля» (КНПД1) появляется напряжение в проводе 2602. Как только в процессе прокачки масла давление его достигнет 0, 1 МПа, замкнутся контакты ДДМ и БУ получит сигнал «работа». В соответствии с программой начинается периодический опрос ДЧ. Необходимо отметить, что выполнение предпусковой прокачки масла через масляную систему дизеля и включение пусковых контакторов на тепловозе ЧМЭЗ-2199 происходит так же, как и на серийных тепловозах ЧМЭЗ. Как только тяговый генератор начнет вращать коленчатый вал дизеля и частота вращения достигнет 34 + 8 об/мин, БУ сформирует команду, при получении которой ИУ быстро выдвигает рейки топливных насосов высокого давления в заранее заданное для режима пуска положение. Пока частота вращения коленчатого вала не достигнет 200 об/мин, положение реек не изменяется, а затем (после того, как частота вращения превысит указанное значение) БУ переходит на режим поддержания частоты вращения коленчатого вала постоянной и соответствующей позиции контроллера путем подачи команд управления на ИУ и использования сигнала обратной связи, получаемого от ДЧ.
При работе тепловоза в режиме тяги в момент установки главной рукоятки контроллера на 1-ю позицию подается напряжение на катушку контактора KB, и в БУ поступит сигнал «работа». Он переводит БУ в режим поддержания частоты вращения коленчатого вала и положения реек топливных насосов высокого давления постоянными на каждой позиции контроллера. Если возникает боксование колесных пар, то отключается реле РУ5, контакты РУ53 которого снимают напряжение с провода 1 (см. рис. 2, в). БУ воспринимает это как появление сигнала «боксование» и начинает уменьшать частоту вращения коленчатого вала. Соответственно падает напряжение на зажимах тягового генератора, что способствует прекращению боксования, после чего частота вращения плавно восстанавливается. Необходимо отметить, что при размыкании контактов РУ53 (см. рис. 2, в) снимаются напряжения и с проводов 9, 10, 11 (если были включены все реле управления РУ1 — РУЗ или некоторые из них). Но это происходит также и при установке главной рукоятки контроллера на нулевую позицию. Однако характер изменения частоты вращения коленчатого вала дизеля, в частности, темп ее уменьшения, в указанных ситуациях будет разный. После монтажа на тепловозе всех узлов регулятора на пункте реостатных испытаний депо Аткарск проверили его работу. Значения частот вращения коленчатого вала по позициям контроллера на холостом ходу дизеля и под нагрузкой представлены в табл. 2. Данные этой таблицы свидетельствуют о том, что на всех позициях контроллера нестабильность частоты вращения (ψn), обеспечиваемая регулятором, меньше заданной ТУ на 0,6 %. Следует отметить, что для штатных регуляторов дизеля тепловоза ЧМЭЗ эта величина равна 2 — 3 %. При проверке работы регулятора в переходных режимах было зафиксировано следующее. 1) Заброс частоты вращения коленчатого вала дизеля после «мгновенного» сброса 100%-ной нагрузки на 8-й позиции контроллера равен 21 об/мин, что по отношению к частоте вращения в момент сброса (750 об/мин) составляет 2,8%. Это значительно меньше значения, задаваемого ТУ (5 %). Время переходного процесса зафиксировано равным 3,1 с (по ТУ — 5 с). 2) Заброс частоты вращения коленчатого вала дизеля при «мгновенном» перемещении главной рукоятки контроллера с 1-й на 8-ю позицию зафиксирован равным 11 об/мин, что составляет 1, 5 % от последующего установившегося значения (750 об/мин). По ТУ этот показатель не должен превышать 2, 5 %. Время переходного процесса равно 0,9 с (по ТУ не более 1 с). 3) Провал частоты вращения коленчатого вала дизеля при «мгновенном» перемещении главной рукоятки контроллера с 8-й на 1-ю позицию зафиксирован равным 6 об/мин, что составляет 1,7% от последующего установившегося значения (350 об/мин). По ТУ этот показатель не должен превышать 2%. Время переходного процесса равно 0,8 с (по ТУ не более 1 с). Значения мощности на зажимах тягового генератора по позициям контроллера при сопротивлении реостата 0,18 Ом приведены в табл. 3. Реализуемые значения мощности тягового генератора несколько снижены по сравнению со значениями, задаваемыми ТУ на тепловоз ЧМЭЗ. Это объясняется состоянием дизеля, в частности его турбокомпрессора, а также атмосферными условиями в день проведения реостатных испытаний (давление воздуха 740 мм рт. ст. при температуре +25 °С). Внешние характеристики тягового генератора по позициям контроллера соответствуют требованиям инструкции для реостатных испытаний тепловозов ЧМЭЗ. В декабре 2000 г. в депо Москва III электронные регуляторы были установлены на трех тепловозах ЧМЭЗ. В настоящее время все они используются на маневровой работе на станциях депо приписки. Кандидаты технических наук В. А. АЗАРЕНКО, И. П. АНИКИЕВ, инж. А. Н. КИРЬЯНОВ, д-р техн. наук Е. Е. КОССОВ, инженеры С. В. ЛОБАНОВ, В. В. МАЗУНИН, В. В. ФУРМАН, вниижт
|