Исследования по совершенствованию алгоритмов управления тепловозом (ТЭ10), страница 2

Следовательно, при соблюдении безопасности движения поездов, выполнении ПТЭ, инструкций, приказов, распоряжений локомотивная бригада должна стремиться к тому, чтобы мощность дизелей на тепловозах типа ТЭ -10 была бы оптимальной (40 - 70 % от максимальной), напряжение главного генератора наибольшим (650 - 680 В). Эти мероприятия приведут к значительной экономии дизельного топлива. К тому же известно, при мощности до 50 % двигатель грузового локомотива работает около 25 % всего времени работы под нагрузкой.

В связи с тем, что на тепловозах типа ТЭ10 при скоростях более 60 км/час включена вторая ступень ослабления возбуждения. расход топлива значителен даже и при мощности до 50 %.

Так, например, при скорости 70 км/час на 7-й позиции контроллера машиниста (при мощности дизеля около 1100 кВт) расход топлива с включенной первой ступенью ослабления возбуждения составляет 2, 25 кг/ мин., с включенной второй ступенью ослабления возбуждения - 3, 33 кг/мин..  Таким образом, перерасход топлива при включении второй ступени ослабления возбуждения увеличивается в 1, 48 раза. Подобная тенденция, но с меньшим перерасходом топлива, сохраняется вплоть до 13 позиции.

С целью экономии дизельного топлива на участках с легким профилем пути, где мощность тепловоза ниже максимальной, следует отключать вторую ступень ослабления возбуждения (рис 1.1.). С этой целью на тепловозе следует поставить дополнительное оборудование:

1. Реле управления с тумблером отключения второй ступени ослабления возбуждения (2 шт.).

2. Приспособление для блокировки 14-й и 15-й позиций контроллера машиниста (2 шт.).

Изменения в электрической схеме тепловоза 2ТЭ10М при постановке дополнительного электрооборудования

Рис.1.1.

Отрицательный зажим катушки дополнительного реле управления (РУ 25) соединен с зажимами ЗМ - 9 и 20/1. положительный - с тумблером (ТУП2), который в свою очередь связан с зажимом 11/5. Один из размыкающих контактов дополнительного реле управления (РУ25) поставлен в цепь катушки электропневматического вентиля группового контактора ослабления возбуждения В Ш 2 между проводом 263 и зажимом 10/9, второй в цепь замыкающего контакта реле перехода РПЗ между проводом 1952 и зажимом 10/19. Второй размыкающий контакт дополнительного реле управления (РУ25) предназначен для того. чтобы при скоростях более 60 км/час, когда напряжение главного генератора составляет 650 - 680 В, а сила тока менее 2500 А. не происходило бы сброса нагрузки.

1.2. Приспособление для блокировки позиций контроллера машиниста

Известно, что главный генератор и тяговые электродвигатели на тепловозах типа ТЭ10 рассчитаны на напряжение 700В. Для того чтобы не произошло перенапряжения электрических машин при отключении второй ступени ослабления возбуждения при скоростях более 60 км/час, следует заблокировать 15 и 16 позиции контроллера машиниста (рис.1.2.).

Приспособление для блокировки позиций контроллера машиниста

Рис.1.2.

Приспособление для блокировки позиций контроллера машиниста состоит из секторной шайбы, которая крепится к нижней части штурвала, шпингалета, подвижная часть которого  механически соединена с тумблером.

При передвижении подвижной части шпингалета  в сторону контроллера машиниста одновременно включается и тумблер, который отключает вторую ступень ослабления возбуждения, при этом штурвал  контроллера машиниста можно перемещать только до 13-й позиции.


2. ПЕРЕХОДНЫЕ ПРОЦЕССЫ. ВЛИЯНИЕ ЗАКОНОВ УПРАВЛЕНИЯ НА ПОКАЗАТЕЛИ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ ДИЗЕЛЕЙ

2.1. Эффективность оптимизации переходных процессов

Удовлетворительная адекватность математических моделей рабо­чих процессов в двигателях позволила поставить численный экспе­римент по эффективности оптимизации переходных процессов. В качестве критерия качества переходного процесса принято время Т достижения заданных значений параметров  и  при ограничениях параметров рабочих процессов двигателя — коэффициента избытка воздуха и температуры газов перед турбиной. Закон управления зада­вался функциональными зависимостями мощности нагрузки от угло­вой скорости коленчатого вала. При этом в соответствии с методикой предусматривался приоритет поддержания требуемых значений угло­вого ускорения коленчатого вала и мощности нагрузки. В качестве исходных были приняты временные характеристики рабочих процессов, присущие для эксплуатируемых тепловозных дизелей (рис. 2.1.) [2].


Временные характеристики переходного процесса дизель-генератора В9ДГ при управлении, соответствующем штатной системе регулирования на тепловозе ТЭП70 (сплошные линии) и оптимальном (штриховые)

Рис. 2.1.

———— - расчетные; — — — - экспериментальные

При наличии корректора по­дачи и мощности нагрузки появляются некоторые дополнительные особенности процесса, на которые следует обратить внимание. Кроме того, математическое моделирование процесса позволяет получить конкретный цифровой материал, характеризующий взаимосвязи, трудно поддающиеся экспериментальному исследованию: например, повышение температуры рабочего тела в ресивере вследствие заброса выпускных газов, коэффициент избытка воздуха, температуру газов на выходе из дизеля и перед турбиной, расход рабочего тела, количе­ство газов, попадающее в ресивер при продувке.

2.2. Характерные этапы переходных процесса

В представленном процессе можно выделить следующие характерные этапы.

Этап I. В период с 1-й по 9-ю секунду угловое ускорение колен­чатого вала соответствует заданному 2,5 рад/с2; цикловая подача в первые секунды возрастает так, что обеспечивается заданное угловое ускорение, и продолжает расти по мере увеличения угловой скорости коленчатого вала. Повышение цикловой подачи связано с ростом индикаторной мощности вследствие увеличения внешней нагрузки, снижения индикаторного КПД дизеля и увеличения мощности меха­нических потерь.