СПОСОБ НАСТРОЙКИ ТЯГОВОГО ТЕПЛОЭЛЕКТРИЧЕСКОГО АГРЕГАТА Российский патент 2001 года по МПК G01M17/08 B60L3/12 

Изобретение относится к эксплуатации теплоэнергетических агрегатов, в частности к эксплуатации тепловозов на железнодорожном транспорте.

Известны различные методы проверки экономичности теплоэнергетических агрегатов тепловозов, например, по совпадению с особыми точками рекомендуемых характеристик (А.Д. Степанов и др. Передачи мощности тепловозов. М.: Машиностроение, 1967 г.).

За прототип приняты "Правила технического обслуживания и текущего ремонта тепловозов типа ТЭ3 и ТЭ10" (М.: Транспорт, 1988 г.).

В известных методах настройки основное внимание уделяется атмосферному давлению, температуре окружающего воздуха, то есть параметрам внешней среды, действующим на внутренние процессы двигателя. При этом неизбежные изменения технического состояния агрегатов и механизмов в эксплуатации учитываются слабо или косвенно.

Суть предлагаемого способа заключается в рациональной настройке системы сопряжения двигателя и генератора по результатам одновременного измерения пары важнейших параметров функционирования, присущих каждому из них.

Предлагаемый способ вовлекает в сферу проверки и регулирования комплекс конструктивных узлов тягового теплоэнергетического агрегата (ТТЭА), а именно: электрогенератор (ЭГ) с коммутатором рабочих режимов (КРР), сочлененный с ним тепловой двигатель внутреннего сгорания (ДВС), систему сопряжения с электромагнитным задатчиком (ЭЗ), соединенным с ЭГ и связанным с исполнительным органом топливоподачи (ИОТ), и управляемую внешнюю испытательную нагрузку (ВИН), соединенную с ЭГ.

Процесс реостатных испытаний ТТЭА, в частности, тепловозного, предназначен для проверки и корректировки величин вырабатываемой мощности в пределах, установленных для рабочих режимов.

Особое внимание при настройке ТТЭА уделяется режимам, соответствующим верхней половине диапазона, охватывающего максимальный и средний из всех возможных промежуточных (ПРР). В частности, на тепловозе рабочие режимы устанавливаются дискретно КРР в ограниченных для каждого режима пределах по мощности.

Для соблюдения пределов мощности ЭГ и повышения экономичности ДВС совместной корректировке подвергаются положение ИОТ относительно ДВС и чувствительность ЭЗ. Чувствительность ЭЗ подбирается изменением количества ампер-витков или величиной тока, воздействующего на ЭЗ.

Операции по совместной настройке выполняются в несколько этапов.

На предварительном этапе:
1. Запускают ДВС.

2. Переключают КРР на максимальный рабочий режим.

3. Устанавливают предельно допустимые обороты ДВС и соответственно ЭГ и предельное максимальное смещение ИОТ до упора.

4. Регулируют ВИН на величину нагрузки, равную номиналу для максимального режима.

5. Проверяют и при необходимости уточняют положение упора относительно ИОТ для достижения максимально допустимых оборотов ДВС и принимают его за исходное положение. Затем выполняются измерительные этапы:
6. Измеряют мощность на максимальном режиме.

7. Посредством регулировки ВИН снижают нагрузку ЭГ в пределах части допуска для максимального режима, то есть, несколько снижают мощность.

8. Измеряют мощность на этом первом ступенчатом снижении нагрузки на позиции КРР максимального режима.

9. Измеряют линейное смещение ИОТ относительно исходного. Известно, что каждое положение ИОТ косвенно соответствует объему топливоподачи (b).

10. Регистрируют пару измерений, то есть мощность и объем топливоподачи.

Далее в пределах остальной части допуска по мощности для максимального режима несколько раз ступенчато снижают нагрузку и каждый раз выполняют пару измерений, то есть, выполняют операции: 7, 8, 9, 10.

На этом первый цикл измерений и регистрации заканчивается.

Полезно сделать по четыре-пять ступеней на отдельном режиме.

Практически при реализации способа удобно применить дистанционное измерение положений ИОТ путем сочленения его, например, с резистивным датчиком и регистрации величин выходного напряжения (U). В этом случае выходное напряжение на каждой ступени характеризует положение ИОТ и косвенно пропорционально расходу топлива.

Далее, воздействуя на КРР, переводят ТТЭА на один из пониженных режимов, то есть на промежуточный рабочий режим, и опять выполняют аналогичный цикл.

Рекомендуется ограничиться тремя-четырьмя режимами, соответствующими верхней половине возможного диапазона промежуточных рабочих режимов (ПРР), так как они наиболее часто используются при эксплуатации.

В результате выполнения циклов для каждого ПРР регистрируют по несколько пар взаимозависимых значений.

Один параметр пары относится к ДВС, а другой - к ЭГ.

Очередным этапом является аналитический или графо-аналитический.

Полученные значения характеризуют в совокупности реальное состояние функционирования ТТЭА, то есть соотношения расхода топлива (b) и вырабатываемой мощности ЭГ (Р). При этом расход топлива (b) строго пропорционален положению ИОТ, в частности, рейки топливного насоса.

Однако для предлагаемого способа настройки необходимо из полученного множества измерений избрать рациональные значения.

В предлагаемом способе принято избирать минимальные значения расхода топлива (b) или смещения ИОТ и рассчитывать частные от их деления (МЗЧД) на мощность ЭГ, то есть b(U)/Р.

Графическое изображение всех соотношений для отдельного режима представляет собой кривую второго порядка с явно выраженным перегибом. Совместное изображение кривых для ПРР выглядит некоторым семейством (фиг. 1).

Расчетные МЗЧД и соответствующие им мощности ЭГ для режимов регистрируют отдельно в виде функциональной зависимости.

Для анализа созданной функциональной зависимости применяют прямолинейную аппроксимацию, например, графически. Подобные преобразования можно выполнить полностью расчетным путем.

Для наглядности и повышения точности можно построить упомянутое семейство кривых по таблице фактически полученных значений для каждого режима (семейство кривых в материалах описания необязательно, т.к. оно в каждом случае различно). На кривых отмечают МЗЧД.

Начало аппроксимирующего отрезка совмещают с МЗЧД для среднего ПРР, в частности, со значением 0.2760 режима k = 9 и продолжают в сторону максимального режима, то есть за МЗЧД для ПРР соседнего с максимальным, в частности, режима k = l3 (см. таблицу).

В таблице приведены экспериментальные данные и знаками "=" отмечены МЗЧД.

Верхнюю конечную точку построенного в примере аппроксимирующего отрезка можно сместить несколько вправо так, чтобы он приблизился к МЗЧД для режима 11. Однако аппроксимирующий отрезок отклонится от МЗЧД для режима 13.

Окончательный вариант принимается с учетом опыта, либо на основании точного математического расчета (расчет аппроксимации общеизвестен).

Величину рекомендуемой мощности максимального режима выбирают на аппроксимирующем отрезке на уровне наименьшего удаления от МЗЧД (удаление оценивают вдоль ординаты) для максимального режима. В приведенном примере удаление конечной точки аппроксимирующего отрезка от МЗЧД равно нулю. Величину рекомендуемой мощности максимального режима выбирают равной абсциссе от начала координат до ординаты наименьшего удаления конечной точки аппроксимирующего отрезка. В приведенном примере величина рекомендуемой мощности равно 1660 -1670 кВт.

Последним этапом предлагаемого способа является корректировка чувствительности ЭЗ так, чтобы упор в установленном ранее исходном положении ограничивал перемещение ИОТ и расход топлива, соответствующий рекомендуемому максимальному режиму по найденной величине мощности. Корректировка чувствительности ЭЗ выполняется известными из прототипа приемами, изменяющими величину его ампер-витков.

Использование предлагаемого способа настройки обеспечивает по сравнению с традиционными повышение экономичности и надежности работы тяговых агрегатов.

Изобретение относится к области эксплуатации теплоэлектрических агрегатов, в частности тепловозов на железнодорожном транспорте. Настройку выполняют преимущественно в период реостатных испытаний тягового теплоэлектрического агрегата. В ее основу положено измерение величин расхода топлива и вырабатываемой электрической мощности в пределах, установленных для каждого из рабочих режимов. Агрегат выводят последовательно на несколько промежуточных рабочих режимов в верхней половине общего диапазона, на каждом из которых выполняют цикл измерений и регистрации рабочих параметров агрегата при разной электрической нагрузке. После этого по результату анализа параметров выбирают рациональную величину мощности на максимальном режиме, для достижения которой осуществляют упомянутую коррекцию системы сопряжения. Способ позволяет повысить экономичность и эксплуатационную надежность тяговых агрегатов. 1 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.

1. Способ настройки тягового теплоэлектрического агрегата, заключающийся в коррекции чувствительности электрозадатчика (ЭЗ), связанного электромагнитно с исполнительным органом топливоподачи (ИОТ) двигателя внутреннего сгорания (ДВС), сочлененного с электрогенератором (ЭГ), соединенным с ЭЗ, которую выполняют по условию соответствия максимально предельного положения ИОТ рекомендуемому максимальному режиму агрегата, подключаемого перед настройкой к внешней испытательной нагрузке (ВИН), после чего их совместно регулируют, измеряют значения параметров, регистрируют и анализируют функциональную зависимость, отличающийся тем, что многократно измеряют расход топлива на максимальном и промежуточных рабочих режимах (ПРР), количество которых избирают не менее трех в верхней половине их диапазона и не менее, чем на пяти-шести ступенях регулирования значений ВИН, которые выделяют в пределах ее допусков для каждого из них, за упомянутый параметр ДВС принимают удельный расход топлива, за упомянутую функциональную зависимость принимают минимальные значения удельного расхода топлива (МЗЧД) и соответствующие им значения ВИН избранных режимов, анализ выполняют прямолинейной аппроксимацией, например, графически, при этом ограничивают аппроксимирующий участок (АО) в точке наименьшего удаления его от МЗЧД, относящегося к максимальному режиму, АО ориентируют так, что начальная точка его совпадает с МЗЧД, относящимся к среднему ПРР, значение мощности ЭГ, соответствующее конечной точке АО, принимают за величину мощности рекомендуемого максимального режима, по которой выполняют упомянутую коррекцию чувствительности ЭЗ. 2. Способ настройки тягового теплоэнергетического агрегата по п.1, отличающийся тем, что объем топливоподачи измеряют по рабочему ходу ИОТ, в частности, одной из реек топливных насосов, за значения величин ВИН принимают значения мощности ЭГ, удельный расход топлива определяют как частное от деления измеренных значений расхода топлива на значения ступеней ВИН.