ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1
ТЕМА: Система автоматического регулирования температурного режима дизеля.
Цель работы: Ознакомится с системой автоматического регулирования температуры воды и масла в дизеле.
Краткие сведения из теории
Требования, предъявляемые к САРТ и выбор ее элементов
На тепловозах температуры охлаждающей воды, масла и наддувочного воздуха дизеля поддерживаются в допустимых пределах при помощи системы автоматического регулирования температуры в разнообразном техническом исполнении.
Основное назначение САРТ - поддержание температуры воды масла на выходе из дизеля в пределах 75—90 и 70—85°С соответственно — реализуется на практике с определенными отклонениями. Так при изменении нагрузки на дизель и внешних условии (температуры наружного воздуха) неравномерность регулирования допускается и пределах 6—10° для воды и 10— 5° С для масла.
Переходный процесс САРТ, как правило, апериодический либо с затухающими колебаниями. Чтобы избежать превышения допускаемого значения температуры, величина заброса или амплитуда начального периода не должна быть выше 5° С. В зависимости от типа, мощности и режима работы дизеля длительность переходного процесса САРТ изменяется в широких пределах от 3 до 30 мин.
В устройстве САРТ предусматривается возможность перехода на ручное управление в случае выхода из строя отдельных элементов САРТ. В то же время САРТ должна обладать оптимальными надежностными и весогабаритными показателями.
Тепловозная САРТ состоит из системы охлаждения (объект регулирования) и регулятора температуры. Регулятор температуры включает в себя следующие основные узлы: управляющий орган — термореле или терморегулятор; регулирующий орган — осевой вентилятор или жалюзи холодильника; исполнительный механизм, соединенный с приводом вентилятора; дополнительные органы, обеспечивающие усиление сигнала управления, включение регулятора и т. д. Задачами выбора элементов САРТ являются: установление принципиальной схемы системы охлаждения; выбор способа регулирования температуры воды и масла и типа привода вентилятора, а также типов терморегулятора и датчиков.
В отечественных тепловозах применяется ряд схем системы охлаждения (рис. 1). Широко применяется двухконтурная схема, в которой в одном контуре охлаждается вода дизеля, а в другом — масло дизеля (тепловоз М62) или масло дизеля и наддувочный воздух (ТЭП60. 2ТЭП10Л). Эта схема считается наилучшей по технико-экономическим показателям и по условиям автоматизации.
Способ регулирования температуры охлаждающей воды зависит от способа изменения расхода воздуха, подаваемого вентилятором через секции. Расход воздуха можно регулировать: включением и выключением вентилятора; изменением степени открытия жалюзи; изменением частоты вращения вала вентилятора; поворотом лопастей вентиляторного колеса; комбинацией предыдущих способов. Наиболее экономичное и эффективное регулирование — это регулирование поворотом лопастей вентиляторного колеса. Такой способ не получил широкого применения в тепловозах ввиду сложности устройства механизма поворота лопастей. Регулирование температуры охлаждающей воды путем плавного или ступенчатого изменения частоты вращения вала вентилятора в комбинации с изменением степени открытия жалюзи получило преимущественное распространение на отечественных тепловозах.
В зависимости от выбранного способа регулирования расхода воздуха через холодильник производятся выбор и разработка принципиальной схемы и устройства привода вентилятора и терморегулятора и построение принципиальной и структурной схем САРТ.
В САРТ тепловозов исполнительный механизм ИМ (привод вентилятора) формирует регулирующее воздействие необходимой формы и уровня, направленное на теплообменники. Применяются исполнительные механизмы релейного и непрерывного действия.
Рис.1 Схемы систем охлаждения отечественных тепловозов:
а - тепловозы 2ТЭ10, ЭП10, ТЭЗ, ТЭМ2 и др; б— тепловоз M62; в — тепловозы ТЭП60, 2ТЭ10Л, ТЭП10Л, 2ТЭ116; г — тепловоз ТЭ109; Д — дизель; МС, ВС— масло- и водовоздушныесекции; МН, ВН - масляный и водяной насосы; МО, НО— масло- и воздухоохладители.
Терморегуляторы предназначены для измерения регулируемой величины и организации режима работы всей САРТ. В зависимости от формы регулирующего воздействия на объект применяются терморегуляторы непрерывного и релейного действия. Терморегуляторы непрерывного действия разделяются на терморегуляторы перемещения (ТРП) и терморегуляторы давления (ТРД). В качестве датчиков температуры в них применяют датчики с твердым или парожидкостным наполнителем. В ТРП температура преобразуется в перемещение управляющего органа. Такие терморегуляторы применяются на тепловозах 2ТЭ10Л, М62 и др. В САРТ тепловозов стали чаще применять ТРД, в которых входная величина — температура — преобразуется в давление воздуха на его выходе (на тепловозах ТГМ5, ТГ16)
В релейных терморегуляторах применяются различные термореле с датчиками температуры парожидкостного типа или полупроводниковыми терморезисторами.
Составление функциональной схемы, уравнений движения САРТ и их анализ
Установлением функциональной зависимости между элементами с выявлением регулирующего и внешних воздействий начинают составление функциональной структурной схемы САРТ. Для тепловозов с объединенным холодильником или имеющих одноконтурную систему охлаждения функциональная схема может быть представлена простейшей одноконтурной структурой. Как отмечено выше, на тепловозах чаще применяют двух- и трехконтурные САРТ. Примером двухконтурной САРТ с одним вентилятором с гидродинамическим приводом являются САРТ воды и масла дизеля тепловозов 2ТЭ10Л, 2ТЭ10В, М62. Такая САРТ представляет собой систему связанного регулирования. При наличии двух или четырех вентиляторов двухконтурные САРТ осуществляют несвязанное регулирование по двум параметрам. Такая САРТ воды и масла дизеля используется на тепловозах ТЭП60, ТГ106, 2ТЭ116 и др.
На объект регулирования ОР (рис. 82) действует два внешних возмущения—мощность дизеля и температура наружного воздуха Регулирование осуществляется по двум параметрам - температуре воды и масла.
Во всех тепловозных САРТ объект регулирования и чувствительный элемент принципиально обладают одинаковыми динамическими свойствами. Разделение САРТ по принципу действия на релейные и непрерывные определяется принципом действия и динамическими свойствами распорядительного и исполнительного элементов.
Объект регулирования. Объектом является система охлаждения, воспринимающая на входе изменение внешних воздействий Nд и tB3 и передающая их на выходе (вход САРТ) в виде регулируемых величин t'в и tм не в момент их получения, а спустя некоторое время т0, в течение которого масса воды перемещается от места приложения воздействия до датчика СAPT. Это время, являющееся временем чистого или транспортного запаздывания, зависит от длины трубопроводов водяной системы дизеля и скорости потока воды в ней.
Чувствительный элемент САРТ тепловозов. Термодатчик манометрического типа является чувствительным элементом САРТ. Широко применяемые парожидкостные термодатчики обладают большой инерционностью и нелинейной зависимостью давления пара от температуры. На тепловозах 2ТЭ10Л, 2ТЭ10В, М62применяют термодатчики с твердым наполнителем (церезином), инерционность которых значительно меньше, чем у парожидкостных.
Распорядительный элемент. В тепловозах САРТ функцию распорядительного элемента выполняют различные устройства своей работой определяющие характер регулирующего воздействия на систему охлаждения дизеля. В релейных САРТ распорядительным элементом являются контакты термореле, вносящие в систему нелинейность релейного типа с насыщением. Условно к распорядительному элементу могут быть отнесены электропневматические вентили и пневмогидравлические золотники. Принципиальное движение этих элементов описывается уравнениями, отражающими характер и количественные изменения регулирующего воздействия. И должно быть учтено при точном аналитическом исследовании системы.
ВЫВОД: В данной лабораторной работе мы изучили систему автоматического регулирования температуры, применяемую на тепловозах.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №2
ТЕМА: Системы автоматического регулирования напряжения вспомогательного генератора.
Цель работы: Ознакомится с конструкцией и принципом работы САР напряжения вспомогательного генератора.