Снижение эксплуатационного расхода топлива тепловозами 2ТЭ116 путем применения микропроцессорной системы управления дизель-генератором

• Автор: Бычков, Дмитрий Аркадьевич
• Шифр специальности: 05.22.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 178 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение

1. Выбор приоритетных направлений снижения эксплуатационного расхода топлива

1.1. Основные факторы влияющие на удельный расход топлива

1.1.1. Конструкционные факторы.

1.1.2. Эксплуатационные факторы

1.2. Методы снижения расходной характеристики и изменения режимов работы дизелей по условиям эксплуатации

1.3 Постановка задачи исследования

2. Математическое моделирование рабочего процесса дизеля

на режимах нагружения.

2.1. Общее описание математической модели

и е обобщенная блоксхема
2.2. Описание математической модели рабочих процессов дизеля
2.2.1. Выбор модели дизеля.
2.2.2. Основные допущения и расчетная схема модели.
2.2.3. Обобщенная блок схема модели дизеля.
2.2.4. Методика расчета расхода рабочего тела
г. . 2.2.5. Методика расчета параметров рабочего тела
по элементам дизеля
2.3. Описание модели нагрузки дизеля
2.3.1. Расчет касательной мощности и силы тяги тепловоза.
2.3.2. Расчет ускорения поезда.
2.3.3. Расчет переходных процессов, расхода топлива
и изменения мощности силовой установки.
2.3.4. Примененные профили пути
2.3.5. Примеры работы и адекватность математической модели
3. Оценка эффективности изменения настройки тепловозной характеристики днзеля и применения секционной тяги
3.1. Определение настройки тепловозной характеристики дизеля
3.1.1. Анализ влияния настройки тепловозной характерис
тики дизельгенератора на расход топлива тепловозом
3.1.2. Предлагаемая настройка тепловозной характеристики
и ее влияние на надежность днзеля
3.1.3. Определение настройки предлагаемой характеристики
по позициям контроллера машиниста
3.2. Разработка алгоритма секционной тяги.
3.2.1. Энергетический баланс при синхронном и
несинхронном нагружении
3.2.2. Определение требуемой силы тяги ведущей секции.
3.2.3. Предварительное определение зоны эффективности асинхронного нагружения
3.2.4. Точки перехода на асинхронное нагружение.
3.2.5. Определение требуемых уставок позиций
контроллера машиниста
3.2.6. Порядок осуществления переходов и ограничения налагаемые на работу в режиме асинхронного нагружения
3.3 Численная оценка эффективности предлагаемых алгоритмов
3.3.1. Представление предлагаемых решений в мат. модели.
3.3.2. Результаты расчетов на математической модели.
3.3.3. Анализ результатов численного исследования.
4. Особенности конструкции опытного дизельгенератора
и системы управлении.
4.1. Усовершенствование дизельгенераторов 1А9ДГ исполнения
4.1.1. Конструктивные изменения усовершенствованных дизелей
4.1.2. Общее описание и принцип действия микропроцессорной системы управления.
4.2. Результаты стендовых испытаний усовершенствованных
дизельгенераторов.
5. Экспериментальная проверка эффективности применения микропроцессорной системы управления дизельгенератором
5.1. Объект испытаний
5.2. Материальнотехническое и метрологическое обеспечение.
5.3. Условия испытаний.
5.4. Результаты испытаний
5.4.1. Проверка работы системы в режиме запуска дизеля.
5.4.2. Работа электронной системы на холостом ходу дизельгенератора.
5.4.3. Проверка электронной системы в режиме трогания тепловоза.
5.4.4. Качество работы системы при работе дизеля под нагрузкой
с учетом ограничения топливоподачи по давлению наддува
5.4.5. Работа системы в режиме управления секционной тягой
5.4.6. Проверка работы системы по корректировке характеристики в зависимости от температуры окружающей среды
5.4.7. Результаты эксплуатационных испытаний.
5.5. Анализ результатов приемочных и эксплуатационных испытаний
6. Техникоэкономическая оценка эффективности применения модифицированного дизеля и электронной системы управления
6.1. Методика расчета.
6.2. Расчет годовых эксплуатационных расходов.
6.2.1. Снижение годовых эксплуатационных затрат на топливо
6.2.2. Расчет снижения годовых эксплуатационных затрат
на обслуживание и ремонт.
6.2.3. Снижение эксплуатационных затрат за счет общего повышения надежности дизельгенераторной установки
6.3. Расчет суммарной экономии годовых эксплуатационных расходов
6.4. Определение экономического эффекта за расчетный период и
срока возврата капитальных вложений.
Заключение.
Список использованной литературы


Опыт эксплуатации дизелей с различными скоростными характеристиками показал, что при равных эффективных КПД более экономичным в эксплуатации окажется тот тепловоз, у которого дизель имеет более высокую мощность по характеристике ЫеГпд . Проведенные исследования 2, , показали, что удельный эксплуатационный расход топлива тепловозами э зависит от множества различных факторов. Эти факторы условно можно разделить на конструктивные и эксплуатационные. К первым относятся расходная характеристика дизеля зависимость удельного расхода топлива от эффективной мощности Ис еЯНс, степень отбора мощности на собственные нужды, уровень потерь в электрической передаче тепловоза и др. К эксплуатационным факторам план и профиль пути, масса поезда и его сопротивление движению, факторы определяющие распределение режимов работы тепловоза, климатические условия, мастерство машиниста. К эксплуатационным факторам следует также отнести качество и цикличность технического обслуживания и ремонта, от которых зависит теплотехническое состояние силовой установки, а значит и стабильность расходной характеристики. Из конструктивных факторов наиболее существенное влияние оказывает уровень и форма расходной характеристики дизеля 2. Очень важно, чтобы ее уровень был низким не только при полной мощности пот, но и на промежуточных режимах. Расходная характеристика серийного тепловозного дизельгенератора 1А9ДГ второго исполнения, полученная от заводаизготовителя, приведена на рис 1. Расходная характеристика серийного дизельгенератора 1А9ДГ исп. Рис. В табл. Из рис. Таблица 1. По данным ВНИИЖТа , на первых одиннадцати позициях дизели магистральных грузовых тепловозов находятся около времени работы под нагрузкой, что существенно влияет на их среднеэксплуатационный удельный расход топлива. Из эксплуатационных факторов наибольшее влияние на расход топлива тепловозами оказывают факторы, определяющие распределение режимов работы дизелей 7. Обычно расход топлива относят к измерителю работы тепловоза 4 т. Этот показатель отражает влияние на эксплуатационный расход топлива суммы факторов среднесуточной производительности локомотива, числа задержек перед запрещающими сигналами, пробега в грузовом движении, порожнего пробега, локомотивокилометров в передаточной хозяйственной и спецманевровой работе, средней технической скорости, средней участковой скорости и межремонтных пробегов. ВНИИЖТом были проведены исследования и получены данные по среднеэксплуатационным режимам работы тепловозных дизелей на сети железных дорог. Эти данные были получены при обследовании режимов работы тепловозов по специальной методике с помощью режимных счетчиков времени . Полученное в результате этих исследований распределение режимов работы дизельгенератора для магистрального грузового тепловоза с силовой установкой мощностью ЫСПот кВт приведены на рис. Было выяснено, что их дизели в среднем около времени т работают на холостом ходу. Время работы под нагрузкой усреднено распределяется следующим образом более времени дизели работают на режимах средних нагрузок, около на режимах малых нагрузок 1 т 5 позиции контроллера, 4,5 на режимах, близких к номинальному позиции, из них 0,5 на номинальном режиме. Количество переключений в среднем составило за один час. Расходная характеристика дизельгенератора 1А9ДГ исп. Вт
Рис. На рис 1. АСН. А5Д в эксплуатации. XX и на 1,2 дополнительным расходом топлива на переходные процессы 2. Отсюда видно, что наибольший резерв экономии топлива заключается в улучшении его использования при работе под нагрузкой. При этом наиболее существенное влияние на среднеэксплуатационный расход оказывает время работы на режимах, где удельный расход топлива относительно велик. НГт. Снижение характеристики ЭДМС может быть, достигнуто повышением в этой зоне тепловозной характеристики МеГпд, т. При этом кривая Ыепд приблизиться к экономической рис. Однако повышение тепловозной характеристики не всегда возможно изза близости к ограничительной кривой, очерчивающей зону работы с повышенной теплонапряженностыо деталей дизеля. Настройка тепловозной характеристики серийного дизельгенератора 1А9ДГ исп. Рис.