Краткие сведения из теории

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 t_B3 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.