Проведение нагрузочных испытаний тепловозов

Страницы работы

Содержание работы

Введение

В настоящее время при проведении нагрузочных испытаний тепловозов используются жидкостные реостаты. Целью реостатных испытаний является регулировка электрической схемы для получения требуемых характеристик ТТ, проверка правильности и надежности ее монтажа, редукторов компрессора, пневматической аппаратуры, электрооборудования, холодильника и других механизмов и устройств, при одновременной проверке работы дизель-генераторной установки.

Проведение перечисленных выше испытаний характеризуется значительным расходом топлива, большой длительностью и неблагоприятными условиями труда.

Из анализа технологических процессов доводочно-регулировочных испытаний тепловозов в локомотивных депо в тепловозостроительных и тепловозоремонтных заводах следует, что значительную часть по настройке и диагностике неисправностей в электрических схемах, на долю которых приходится 35-40% всех отказов, можно выполнить без использования реостатных установок, в том числе и при неработающем дизеле.

Если учесть, что из-за отсутствия или большой загрузки водяных реостатов в ряде депо исключается возможность эффективного выявления нарушения технологического состояния тепловозов, которые приводят к перерасходу топлива на тягу и к преждевременному износу дизеля, то становится очевидным, что разработки более эффективных технологических процессов и технических средств на основе безнагрузочных методов имеет большое научное и практическое значение.

Метод безреостатного испытания системы возбуждения ТГ тепловоза позволяет сократить длительность этих испытаний, снизить расход дизельного топлива, как на испытаниях, так и на тягу поездов за счет поддержания оптимальных настроек дизель-генераторных установок, улучшить условия труда рабочих.

1 .Теоретическое  обоснование  безнагрузочного  метода регулирования электрической передачи тепловоза

Основным методом регулирования электрической передачи в депо, тепловозостроительных и тепловозоремонтных заводах у нас в стране и за рубежом является метод реального нагружения тягового генератора на водяной реостат.

Для этого ТГ тепловоза отключают от тяговых двигателей (ТЭД) и подключают к нагружающему устройству для отбора мощности, в качестве которого чаще всего, используют водяной реостат. Он позволяет нагружать ТГ при максимальном напряжении 1 кВт мощностью в 5 МВт, и кратковременно реализовывать ток до 7-8 кА при напряжении 100-300 В, а так же контролировать основные параметры электрической передачи (ЭП).

В настоящее время, при испытаниях тепловозов, наибольшее распространение получили методы реального нагружения ТГ и безнагрузочные методы регулирования ЭП при работе ДГУ на холостом ходу.

Для выбора направления решения безреостатной настройки ЭП проведем сравнительную оценку их метрологических показаний.

В результате проведенного анализа метрологических показателей метода реального нагружения, было определено, что погрешности регулировки носят случайный характер и обусловлены неравномерным токораспределением реостатной установки и ЭП из-за переходных сопротивлений соединительных проводов. Контроль токораспределения осуществляется вольтметром при неочередном отключении поездных контакторов К16. Согласно нагрузке на реостатные испытания допускается разность в показаниях вольтметра, которая составляет ∆n = 7%.

На точность регулировки характеристик ТГ влияют квазипериодические колебания тока и напряжения нагрузки. Эти процессы проходят при нагреве, загрязнении воды и электродов. А также при незначительных нагрузках.

Таким образом, средняя квадратичная погрешность метода реального нагружения ТГ оценивается значением:

Spn= 3,3%

Оценим         метрологические         показатели         существующих безнагрузочных методов.

Ряд без нагрузочных методов заключается в регулировке ЭП на холостом ходу работы ДГУ, изложен в работах « Диагностика и регулирование тепловозов» и «Безреостатная диагностика тепловозных дизель-генераторов». Их сущность заключается в том, что на входе канала нагрузки ЭП подключают сигнал, имитирующий ток якоря ТЭД и контролируют ЭДС. ТГ при различных значениях имитационного тока 1Г по селективной характеристике E = f(in). Рассмотрим некоторые метрологические показатели этого метода.

Согласно функциональной схеме статистические передаточные функции звеньев определяются следующей системой уравнений: Uг=K1(I3-I4)-K2Iг              (1.1);

Iтг= K3Ir(1 .2);

IТН=K4Iг(1.3);

Iy=K3IТГ+KбIтн(1.4),

где КГК3- коэффициенты пропорциональности.

Подставив значения токов из выражений (1.2)-(1.4) в (1.1) получим уравнение реального нагружения ТГ при его работе на селективной характеристике:

Ur =K1I3-K]K3K5Ir-K1K4K6Ur -КХ1Г(1.5)

При регулировании ЭП на холостом ходу безнагрузочным методом, напряжение ТГ равно ЭДС и определяемся из уравнения (1.5) при подстановке в него 1г=0. Отсюда следует:

Ег =KJ3- KYK3K5Ir - К,КАК6ЕГ(1.6)

Для определения методической погрешности метода вычитаем из уравнения (1.6) уравнение (1.5), получим:

Er-Ur=K1K4K6(Ur-Er) + K2Ir+KlK3K5(Ir-rr)         (1.7)

Как видно из уравнения (1.7), при регулировании ЭП на холостом ходу ЭДС отличается от напряжения реального нагружения ТГ не только на величину падения напряжения в цепи якоря иг21г,а. возникает также дополнительная погрешность:

AU2= К1К4К6{Uгг) + К{КгК5{1гг)

Величина au2зависит от настраиваемых параметров КГК6, которые неизвестны при регулировании ЭП. Для их определения

Д – дизель

Г -- тяговый генератор

В – возбудитель

СПВ – подвозбудитель

МУ – магнитный уситель

СУ – селективный узел

ТТ – датчик тока

ТН – датчик напряжения

ИД – индуктивный датчик

были  исследованы  суммарные  характеристики  МУ,  В,   ТГ  на отрегулированных тепловозах ТЭ10М.

На экспериментальных данных таковых нагрузочных характеристик определим полное падение напряжения в цепи якоря ТГ при его работе на селективной характеристике.

Для ТГ типа ГПЗ11Б можно принять Up-Er=5-40B.

На участке, подставив все значения коэффициентов в выражение дополнительной погрешности, получим:

∆U2=20-112В

На участке селективной характеристики эта погрешность составляет 5-15%.

В этом рисунке не рассмотрено падение напряжения дс/, в цепи якоря ТГ потому, что его с высокой точностью можно оценить по нагрузочным характеристикам и учесть при регулировании ЭП.

Точность безнагрузочных методов зависит также от характеристик имитатора тока (ИТ). Известные конструкции имитаторов не позволяют воспроизвести реальные формы сигналов, в результате чего появляются погрешности имитирования тока якоря ТГу=3-4%.

В настоящее время в ПО «Луганск тепловоз» внедряется схема ЭП тепловоза ТЭ10М с включением токовой катушки реле переходов в цепь датчиков тока. Это позволяет произвести его регулировку безнагрузочным методом.

Для оценки этой погрешности принимаем что она равна погрешности имитирования тока якоря ТГ, т.е. ∆у = РП=3-5%.

Исходя из приведенных расчетов, среднеквадратическая погрешность безнагрузочного метода составляет:

Из сравнительной оценки метрологических показателей существующих методов регулирования ЭП тепловоза можно сделать вывод, что реальные нагружения ТГ на водяной реостат приводит к появлению средней квадратической погрешности:

SPM=3,3%

При настройке системы возбуждения безнагрузочным методом средняя квадратическая погрешность составляет S6m=6,9%, что не превышает требуемую точность до 10% в соответствии с технологическим процессом реостатного испытания.

Таким образом, имитируя сигналы тока и напряжения ТГ с погрешностями не более 4%, можно настроить систему возбуждения ТГ безнагрузочным способом при неработающем дизеле.

Исходя из этого предполагается три способа безнагрузочной проверки и настройки системы возбуждения ТГ:

1.  Безнагрузочная настройка электрооборудования тепловоза с использованием ЭВМ;

2.  Метод  безнагрузочной  проверки  и  настройки  системы возбуждения ТГ тепловоза;

3.  Безреостатная        настройка        селективной        системы возбуждения ТГ тепловоза.

2.Математическая модель тягового генератора

Математическая     модель     ТГ     основана     на     известной зависимости для цепи якоря:

 Uгг-IгRг-2Uщ      (2.1) где ЕГ - ЭДС генератора, В;

Rг=Rдг+Rдп     -     сопротивление     обмоток     якоря      и дополнительных полюсов, Ом;

Uщ - падение напряжения на щетках, В.

Выразим ЭДС через конструкционные параметры, магнитную индуктивность в зазоре и скорость вращения:

Ег =arlBsnr(2.2)

где N - число активных проводников якоря;

Р - число пар полюсов;

а- число пар параллельных ветвей обмотки якоря;

1 - расчетная длина якоря, м;

а,t-   полюсное перекрытие и полюсное деление;

B6-   магнитная индукция в воздушном зазоре, Тл;

Похожие материалы

Информация о работе