Повышение эффективности работы тепловозов при применении накопителя энергии в силовой цепи

• Автор: Никипелый, Сергей Олегович
• Шифр специальности: 05.22.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 167 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

1 Использование накопителей энергии для тяги поездов

2 Анализ исследований по улучшению работы тепловозных

дизелей на неустановившихся режимах

2.1 Совершенствование схем и систем воздухоснабжения

2.2 Режимы работы тепловозных дизелей

2.3 Совершенствование системы регулирования тепловозных

дизель-генераторов

2.4 Выбор эксплуатационных характеристик и способов нагружения

дизель-генераторов тепловозов
2.5 Постановка задачи исследования
2.6 Выводы
3 Математическое моделирование работы дизель-генератора
тепловоза
3.1 Принципиальная силовая схема локомотива с гибридной
силовой установкой
3.2 Расчет показателей работы дизеля
3.2.1 Обобщенная блок-схема модели дизеля и основные допущения
для расчета показателей работы дизеля
3.2.2 Методика расчета расхода рабочего тела
3.2.3 Методика расчета параметров рабочего тела по элементам
дизеля
3.3 Адекватность математической модели дизель-генератора
3.4 Выводы
4 Определение необходимой энергоемкости и выбор типа
накопителя энергии
4.1 Исследование работы дизель-генератора тепловоза с
накопителем энергии в силовой цепи в переходных процессах

4.2 Анализ характеристик накопителей энергии и их пригодности
для использования на тяговом подвижном составе
4.3 Выводы
5 Снижение энергоемкости накопителя
5.1 Предлагаемый способ управления силовой установкой тепловоза
с накопителем энергии в силовой цепи
5.2 Расчет показателей работы электропривода
5.2.1 Обобщенная блок-схема алгоритма расчета электромагнитных
процессов в силовой электрической цепи
5.2.2 Расчет показателей работы электропривода тепловоза
5.3 Тяговый расчет
5.4 Адекватность математической модели электропривода
5.5 Обобщенная блок-схема алгоритма работы Windows-
приложения
5.6 Демонстрация работы Windows-приложения
5.7 Исследование показателей работы дизель-генератора тепловоза в переходных процессах при работе по разработанному алгоритму
5.8 Выводы
6 Технико-экономическое обоснование эффективности
внедрения разработанных решений
6.1 Предлагаемые пути повышения эффективности работы
тепловозов с накопителем энергии в силовой электрической цепи
6.2 Моделирование режимов эксплуатации
6.3 Расчет срока окупаемости модернизации локомотива
6.3.1 Методика расчета
6.3.2 Расчет годовых эксплуатационных расходов
6.3.3 Определение экономического эффекта за расчетный период и
срока возврата капитальных вложений

6.4 Выводы
Заключение
Список использованных источников
Приложение А
Приложение Б
Приложение В
Приложение Г

Таким образом, можно заключить, что для тепловозных дизелей существует задача повышения эффективности их работы на режимах эксплуатации. Большинство авторов решали эту задачу путем совершенствования систем воздухоснабжения. Одним из самых эффективных путей решения задачи является совершенствование систем регулирования.
Как можно заметить из вышеизложенного - одной из причин определяющих возникновение сложностей в осуществлении высокоэффективного переходного процесса является рассогласование работы устройств топливоподачи и агрегатов возухоснабжения. Введение корректоров топливоподачи без изменения характеристики нагружения приводит к затягиванию переходного процесса и недопустимому снижению динамики тяги вследствие малой разности ординат между генераторной и ограничительной (по подаче топлива) характеристиками. А снижение тепловозной характеристики приводит к снижению КПД дизель-генераторной установки.
В результатах анализа можно заметить, что для повышения эффективности переходных режимов часто используется дополнительная энергия, или энергия от снижения тяговой мощности тепловоза, для увеличения угловой скорости ротора турбокомпрессора и коленчатого вала дизеля. Это связано с тем, что для перехода из одного установившегося режима в другой необходимо затратить дополнительную энергию для увеличения кинетической энергии агрегатов воздухоснабжения и движущихся масс, приведенных к валу дизель-генератора. В данной работе предлагается подвести эту энергию от накопителя. А применение накопителей энергии, способных воспринимать резко переменные нагрузки при одновременной стабилизации режима работы теплового двигателя, кроме того, позволят повысить его надежность и экологические показатели.