Алгоритмы регулирования ДГУ тепловоза в режимах «тяга», «холостой ход», «электрический тормоз».
В режиме «тяга» программное обеспечение системы МСУ-ТП задает внешние характеристики тягового генератора в соответствии с таблицей:
| Позиция КМ | Частота вращения вала дизеля, об/мин | Отсечка по напряжению генератора, В | Отсечка по току на выходе ВУ1, А | Мощность на выходе ВУ1 Рсел, кВт | Мощность на выходе ВУ1 Рполн, кВт | Положение рейки (код) |
| 350 ±6 | 110 ±5 | 2880 ±50 | ||||
| 470 ±6 | 170 ±5 | 3240 ±50 | ||||
| 590 ±6 | 350 ±5 | 3600 ±50 | ||||
| 680 ±6 | 450 ±5 | 3960 ±50 | ||||
| 735 ±6 | 500 ±5 | 4700 ±50 | ||||
| 770 ±6 | 530 ±5 | 5200 ±50 | ||||
| 790 ±6 | 540 ±5 | 5500 ±50 | ||||
| 810 ±6 | 570 ±5 | 5750 ±50 | ||||
| 820 ±6 | 580 ±5 | 5850 ±50 | ||||
| 845 ±6 | 600 ±5 | 6120 ±50 | ||||
| 875 ±6 | 640 ±5 | 6480 ±50 | ||||
| 905 ±6 | 670 ±5 | 6900 ±50 | ||||
| 940 ±6 | 700 ±5 | 6900 ±50 | ||||
| 970 ±6 | 720 ±5 | 6900 ±50 | ||||
| 1000 ±6 | 750 ±5 | 6900 ±50 |
где: № КМ – номер позиции контроллера машиниста;
Р сел – минимальная мощность тягового генератора при заданных оборотах дизеля;
Р полн – мощность тягового генератора.
В режиме «электрический тормоз» система МСУ-ТП обеспечивает:
– после сборки схемы предварительное торможение в течение 6 сек. с усилием
4 т.с., затем в зависимости от позиции контроллера поддержание заданной скорости движения (1 поз.
20 кмч., 8 поз. – с максимальной эффективностью) с выполнением ограничений по току возбуждения и токам якорей тяговых электродвигателей;
– замещение электрического тормоза пневматическим при отказах и срабатывании защит, снижении эффективности на скорости движения менее 10 км/час;
– перевод дизеля на повышенную частоту вращения для охлаждения тяговых электродвигателей при включении ЭТ – на 470 об/мин.
Работа МСУ-ТП при нагружении ДГУ на водяные реостаты
Для нагружения дизель-генератора на водяной реостат нужно предварительно выполнить необходимые коммутации в высоковольтной камере для подключения управляемых выпрямителей выпрямительной установки U1 к реостату. Коммутацию допускается проводить только при остановленном дизеле и выключенной МСУ-ТП.
В высоковольтной камере предусмотрен тумблер SA10 «Нагружение на водяные реостаты». В положении «включено» он информирует МСУ-ТП о том, что выбран режим нагружения дизель-генератора на водяной реостат, при этом система не контролирует сопротивление изоляции в силовой цепи выпрямительной установки U1.
После пуска дизеля для нагружения дизель-генератора необходимо выполнять те же действия, что и при приведении тепловоза в движение.
Режим нагружения на водяной реостат позволяет провести проверку работы дизель-генератора под нагрузкой на всех тяговых позициях. При этом происходит функциональная проверка всех составных частей системы МСУ-ТП, задействованных в режиме тяги, за исключением датчиков частоты вращения колесных пар.
Работа МСУ-ТП при нагружение ДГУ на тормозные резисторы
Для нагружения дизель-генератора на тормозные резисторы необходимо предварительно выполнить необходимые коммутации предусмотренными для этого силовыми перемычками в высоковольтной камере. Коммутацию допускается проводить только при остановленном дизеле и выключенной МСУ-ТП.
В высоковольтной камере обязательно должна быть снята перемычка «Блокировка нагружения» (БН). Отключение сигнала БН переводит систему МСУ-ТП в режим нагружения дизель-генератора на тормозные резисторы.
Для нагружения дизель-генератора необходимо выполнять те же действия, что и при приведении тепловоза в движение.
В режиме нагружения дизель-генератора на тормозные резисторы поездные контакторы КМ1-КМ6 не включаются.
Режим нагружения на тормозные резисторы позволяет провести проверку работы дизель-генератора и системы МСУ-ТП под нагрузкой на всех позициях контроллера машиниста. При этом происходит функциональная проверка всех составных частей системы МСУ-ТП, задействованных в режиме тяги, за исключением преобразователей измерительных U25 – U30 (измерители токов тяговых электродвигателей) и датчиков частоты вращения колесных пар.
Работа МСУ-ТП в режиме проверки электрического реостатного тормоза
Для проверки электрического реостатного тормоза на стоящем тепловозе в кабине предусмотрена кнопка SB1 «Проверка ЭТ». При этом для выполнения проверки ЭТ необходимо, чтобы был запущен дизель, а органы управления находились в следующих положениях:
-включен тумблер SA7 «Движение»;
-контроллер машиниста переведен в нулевую позицию;
-тумблер «Тяга-Тормоз» переведен в положение «Тормоз».
После выполнения выше перечисленных действий, при нажатии кнопки «Проверка ЭТ» и переводе контроллера машиниста на любую тормозную позицию, МСУ-ТП соберет силовую схему ЭТ и обеспечит возбуждение ТЭД током 800 Ампер. При отпуске кнопки «Проверка ЭТ» МСУ-ТП разберет схему ЭТ и включит вентиль замещения Y3. При переводе контроллера на нулевую позицию система выключит Y3. В процессе проверки ЭТ обеспечивается контроль срабатывания всех силовых контакторов, тормозного переключателя, а также цепей возбуждения тягового генератора, ТЭД и переход на замещение электрического тормоза пневматическим.
Дизель-генератор тепловоза — дизель, сочленённый с тяговым генератором, который вырабатывает электроэнергию, передаваемую тяговым электродвигателям тепловоза. Дизель-генератор тепловоза работает по тепловозной (генераторной) характеристике, представляющей в большинстве случаев линейную зависимость мощности от частоты вращения коленчатого вала.
Характеристика работы
Дизель-генератор тепловоза располагается ниже характеристики дизеля при макс. подаче топлива. Для получения минимум эксплуатационных расхода топлива тепловозная характеристика должна максимально приближаться к экономических характеристике, соответствующей наименьшим уд. расходам топлива при каждой позиции контроллера машиниста. Минимальная мощность, соответствующая 1-й позиции рукоятки контроллера, составляет 150—200 кВт, что обеспечивает плавное трогание поезда с места. Автоматическое регулирование дизель-генератора тепловоза осуществляется объединённым регулятором дизеля тепловоза, который поддерживает заданную рукояткой контроллера частоту вращения и нагрузку воздействием на подачу топлива и возбуждение тягового генератора. Для обеспечения надёжной работы тягового генератора необходима достаточная равномерность вращения вала дизель-генератора тепловоза. Для выравнивания вращающего момента число цилиндров дизеля должно быть не менее 6. Пуск дизель-генератора тепловоза производится от аккумуляторных батарей, для многосекционных тепловозов от тягового генератора работающей секции. В этих случаях генераторы постоянный тока, имеющие пусковую обмотку, используются в качестве электродвигателей. На тепловозах с синхронным генератором пуск дизеля осуществляется стартёром.
Дизель-генератор тепловоза используется также для привода агрегатов вспомогательные оборудования (вентилятор охлаждающего устройства тепловоза, охлаждения тяговых двигателей, тормозной компрессор, вспомогательный генератор, возбудитель и др.). Поэтому не всю развиваемую дизелем эффективную мощность тяговый генератор передаёт тяговым электродвигателям. Например, на тепловозе 2ТЭ10В(М) 2210 кВт тяговым электродвигателям сообщается мощность 1800 кВт.
Особенности конструкции, компоновка и основная техническая характеристика дизель-генератора
До 1982 г. на тепловозы 2ТЭ116 устанавливали дизель-генераторы 1А-9ДГ (рис. 4 и 5), а с 1982 г. – дизель-генераторы 1А-9ДГ исполнения 2, называемые везде далее 1А-9ДГ-2 (рис. 6 и17).
Дизель-генератор 1А-9ДГ-2 состоит из дизеля 1А-5Д49-2 и синхронного генератора, установленных на общей поддизельной раме и соединенных муфтой пластинчатого типа. Дизель является одной из модификаций мощностного ряда тепловозных дизелей типа 16ЧН2616, разработанных тепловозостроительным заводом им. Куйбышева (г. Коломна). Диапазон мощностей этих дизелей от 590 до 4415 кВт (800-6000 л. с). Дизель-генератор обладает рядом достоинств. Он удобен в обслуживании и ремонте, его сборка и разборка производятся агрегатами (узлами), что обеспечивает взаимозаменяемость. Надежность и износостойкость деталей дизелей повышены благодаря применению высококачественных материалов, рациональным современным методом химико-термической обработки, поверхностному упрочнению и качественным покрытиям.
Рис. 4. Общий вид дизель-генератора 1А-9ДГ
Дизель четырехтактный, У-образный, 16-цилиндровый, с газотурбинным наддувом и охладителем наддувочного воздуха.
Рама под дизель и генератор сварная. В поддон заливается масло в количестве 1250 кг. Блок цилиндров сварно-литой, подшипники коленчатого вала подвесного типа. Коленчатый вал стальной, азотированный. Для уменьшения напряжений, возникающих вследствие крутильных колебаний в системе привод вспомогательных агрегатов – коленчатый вал дизеля – ротор генератора, на переднем конце коленчатого вала установлен комбинированный антивибратор, состоящий из маятникового антивибратора и силиконового демпфера вязкого трения.
Шатунный механизм состоит из главных и прицепных шатунов. Прицепной шатун болтами крепится к пальцу, установленному в проушинах главного шатуна. Поршень составной. Головка крепится к тронку шпильками. В отверстия тронка установлен па,-лец плавающего типа, застопоренный от осевого перемещения кольцами. Поршни охлаждаются маслом, поступающим из масляной системы дизеля через шатуны.
В крышке расположены два впускных и два выпускных клапана, форсунка и индикаторный кран. На крышке установлены рычаги привода клапанов. Крышка нижней плоскостью опирается на блок и крепится к нему четырьмя шпильками, ввернутыми в плиту блока цилиндров. Втулка цилиндра подвешена и прикреплена к крышке цилиндра шпильками. Стык между крышкой и втулкой (газовый стык) уплотняется стальной омедненной прокладкой. На втулку напрессована рубашка, которая образует полость для прохода охлаждающей воды.
Лоток с распределительным валом расположен на верхней части блока. На лотке установлены топливные насосы. Распределительный вал один на оба ряда цилиндров приводится во вращение от коленчатого вала шестеренчатой передачей, имеющейся на заднем торце блока цилиндров, которая одновременно является приводом объединенного регулятора, тахометра, предельного выключателя, возбудителя, стартер-генератора и вентилятора охлаждения генератора.
Топливная система высокого давления состоит из 16 индивидуальных насосов золотникового типа и 16 форсунок закрытого типа. Топливо от насосов подается к форсункам по форсуночным трубкам.
Топливоподкачивающая система состоит из топливоподкачива-ющего насоса, топливоподкачивающего агрегата (установлен на тепловозе), фильтров грубой очистки (установлены на тетпловозе), топливоподогревателя (установлен на тепловозе), фильтра тонкой очистки и перепускного клапана, обеспечивающего необходимое давление топлива, поступающего к топливным насосам.
На дизеле имеется предельный выключатель, который в случае повышения частоты вращения коленчатого вала выше допустимой посредством рычажной передачи, выключает подачу топлива в цилиндры и одновременно подает импульс механизму воздушной за-хлопки, перекрывающей поступление воздуха из воздушной улитки турбокомпрессора в охладитель наддувочного воздуха и ресивер дизеля.
Масляная система состоит из двух насосов масла, работающих последовательно, фильтров тонкой очистки, теплообменника, фильтра грубой очистки, центробежных фильтров и маслопрокачи-вающего насоса. Все агрегаты и трубопроводы масляной системы, кроме фильтра тонкой очистки, расположены на дизеле.
Система охлаждения дизеля водяная, принудительная, двух-контурная, закрытая, с избыточным давлением в расширительном баке тепловоза в результате естественного парообразования. Циркуляция воды в системе обеспечивается центробежными насосами.
Картер дизеля вентилируется отсосом газов на всасывание в турбокомпрессор. Разрежение в картере регулируется автоматически.
В целях предотвращения скопления масла в ресивере наддувочного воздуха.на дизеле имеется система удаления масла из ресивера в емкость, расположенную с левой стороны в раме. Для контроля за работой этой системы на раме предусмотрен специальный штуцер.
На переднем торце дизеля установлены привод насосов, турбокомпрессор, охладитель наддувочного воздуха, реле давления масла, автомат системы вентиляции картера. От привода насосов приводятся во вращение два насоса масла, два насоса воды, топливо-подкачивающий насос. С левой стороны дизеля расположены фильтр масла грубой очистки, центробежные фильтры, теплообменник масла, объединенный регулятор с встроенной в него защитой дизеля от падения давления масла в масляной системе и пусковой сервомотор, с правой стороны дизеля – фильтр тонкой очистки топлива, предельный выключатель и маслоотделительный бачок системы вентиляции картера.
С переднего торца дизеля от привода насосов имеется возможность отбирать мощность на привод вспомогательных нужд тепловоза.
Пуск дизеля осуществляется через привод распределительного вала стартер-генератором, расположенным на тяговом генераторе. В генераторном режиме стартер-генератор питает цепи управления тепловоза и производит подзарядку аккумуляторных батарей.
На тяговом генераторе также расположен возбудитель тягового генератора, получающий вращение от привода распределительного вала. Стартер-генератор и возбудитель соединены с приводом распределительного вала двойными резиновыми пальцевыми муфтами.
Со стороны привода распределительного вала на дизеле установлен датчик, к которому подсоединяется показывающий прибор магнитоиндукционного тахометра (установлен на тепловозе), а также имеется место для ручного замера частоты вращения коленчатого вала дизеля.
В системе тепловоза предусмотрена защита дизеля от перегрева воды и масла.
На переднем торце дизеля установлено реле давления масла Д-250Б, которое через электросхему тепловоза обеспечивает дополнительную защиту (остановку дизеля) при падении давления масла на входе в дизель ниже 0,07 МПа (0,7 кгс/см2), а также реле давления масла, блокирующее через электросхему тепловоза пуск дизеля при давлении масла в системе дизеля менее 0,03 МПа (0,3 кгс/см2). Дизель имеет защиту от повышения давления в картере.
Дизели 1А-5Д49-2 имеют до 90 % узлов и деталей, унифицированных с другими тепловозными дизелями мощностного ряда Д49.
Конструктивные параметры и основные характеристики дизель-генератора 1А-9ДГ-2
- Тип дизеля . 16ЧН2616
- Условное обозначение дизеля . 1А-5Д49-2
- Полная мощность дизеля при нормальных условиях, кВт (л. с.). 2250 (3060)
Частота вращения коленчатого вала, с 1 (об/мнн):
Фазы газораспределения, град:
Параметры дизеля при полной мощности и нормальных условиях:
температура воды на выходе из дизеля:
Давление масла на входе в дизель, МПа (кгс/см2), при температуре масла 353 К (80 °С):
Габаритные размеры дизель-генератора, мм: