Литература

1. Маслов Н.Н., Коробов Ю.И. Охрана окружающей среды на железнодорожном транспорте. Учебник для вузов. М.: Транспорт. 2006 г. 238с.

2. Павлова Е.И., Буравлев Ю.И. Экология транспорта. Учебник для вузов. М.: Транспорт. 2004 г. 232с.

3. Карминский В.Д., Колесников В.И., Жданов Ю.Н., Гарин В.М. Экологические проблемы и энергосбережения: Учебное пособие вузов железнодорожного транспорта. Под общей редакцией В.Д. Карминского - М.: Маршрут, 2004 г. 592 с.

4. Попов В.Г., Сухов Ф.И. Техногенное воздействие высокоскоростного железнодорожного транспорта на окружающую среду. Методические указания – М.: МИИТ, 2009 г. 120 с.

5. Тепловозы. Экологические требования. Основные положения. ГОСТ Р-50952-96 г.

Лабораторная работа №3 Методы испытания дизелей

Нагрузочное устройство дизель-генераторов.

Нагрузочное устройство для испытании тепловозных дизель-генераторов должно удовлетворять следующим основным требованиям:

-обеспечивать поглощение энергии на всех режимах работы;

-обеспечивать возможность измерения потребляемой энергии с заданной точностью;

-иметь характеристики, обеспечивающие идентичность условий работы тягового генератора, передающего энергию на тяговые электродвигатели или нагрузочное устройство.

Наиболее полно этим требованиям отвечают водяные реостаты, используемые для испытаний дизель-генераторов.

Принципиальная схема водяного реостата представлена на рис.1.3. В металлической емкости 1 заземлены пластины 2. Между ними размещаются подвижные пластины 3, имеющие возможность совершать возвратно-поступательное движение за счет подъемного устройства 4. Нижняя половина пластин 3 выполнена в виде трапеции (см. рис.1.3.б), что позволяет плавно регулировать величину сопротивления реостата. В качестве электролита используется вода.

Методы испытания дизелей.

При создании новых и совершенствовании существующих конструкций дизель-генераторов проводится большое количество различных испытаний.

Объем и характер испытаний устанавливают в зависимости от цели, с которой они проводятся. Обычно, до поступления в эксплуатацию, серийный дизель на заводе-изготовителе проходит обкаточные, регулировочные и приемо-сдаточные испытания.

Рис. 1.3. Принципиальная схема водяного реостата

Обкатка двигателя необходима для приработки трущихся поверхностей. При проведении регулировочных испытаний устанавливают требуемые по техническим условиям фазы топливоподачи, газораспределения и показатели рабочего процесса: мощность, частоту вращения коленчатого вала, расход топлива, максимальное давление сгорания, давление наддувочного воздуха, температуры выпускных газов по цилиндрам, частоту вращения ротора турбокомпрессора и пр. При выпуске дизеля с завода проводятся приемо-сдаточные испытания. После установки дизеля на тепловозе проводятся реостатные и поездные испытания.

Помимо указанных могут проводиться и другие виды испытаний со специальными целями, например, для оценки величины мотороресурса двигателя, проверки различного топлива, масла, надежности и изностойкости отдельных агрегатов двигателя, исследования особенностей протекания рабочего процесса и т.п.

Параметры, регистрируемые при проведении испытаний дизелей, достаточно разнообразны. О количестве и разнообразии параметров можно судить по данным, представленным в табл. 1.1, где приведены основные измеряемые или рассчитываемые параметры, их условные обозначения, единицы измерений и погрешности, допускаемые при проведении приемо-сдаточных испытаний тепловозных дизель-генераторов, а на рис. 1.4 показаны точки, в которых производится регистрация указанных параметров дизель-генератора 2-26ДГ.

Таблица 1.1. Параметры, определяемые при приемо-сдаточных испытаниях дизель-генераторов тепловозов

Наименование	Обозначение	Единица измерения	Допускаемая погрешность, %
Эффективная мощность		кВт [л.с]	±2,0
Частота вращения	n	[об/мин]	±1,0
Давление сжатия в цилиндре		кПа [кгс/см^2]	±3,0
Максимальное давление сгорания		кПа [кгс/см^2]	±3,0
Разрежение на всасывании		Па [мм вод. ст.]	±2,0
Давление воздуха на входе в дизель или турбокомпрессор		Па [мм рт. ст.]	±1,6
Давление наддувочного воздуха после охлаждения		кПа [кгс/см^2]	±2,5
Перепад давления воздуха в воздушном охладителе		Па [мм вод. ст.]	±5,0
Давление смазочного масла		кПа [кгс/см^2]	±4,0
Давление топлива		кПа [кгс/см^2]	±5,0
Температура воздуха на входе в двигатель		К[^0С]	±1,0
Температура наддувочного воздуха после охладителя		К[^0С]	±4,0
Температура выпускного газа на выходе из цилиндра		К[^0С]	±5,0
Температура выпускного газа на входе в турбину		К[^0С]	±5,0
Температура охлаждаю­щей воды		К[^0С]	±4,0
Температура масла		К[^0С]	±4,0
Температура топлива		К[^0С]	±4,0
Расход топлива	G	кг/с [кг/ч]	±1,0
Удельный расход топлива		г/(кВт·ч) [г/(л. с.ч)]	±3,5
Расход воздуха		кг/с	±5,0
Расход охлаждающей жидкости		кг/с	±5,0

Рис. 1.4. Расположение точек измерения параметров работы дизель-генератора 2-26ДГ

Аппаратура, необходимая для измерения указанных параметров дизель-генераторов, выбирается исходя из требований точности (см. табл. 1.1), целей испытаний и условий их применения.

В табл. 1.2 приведен перечень приборов, используемых при испытаниях дизель-генераторов на тепловозах (отмечено *) и стендах заводов-изготовителей.

Таблица 1.2. Приборы непосредственной оценки измеряемой величины

Наименование и тип прибора	Класс точности (погрешность)	Область применения	Примечания
Манометры и вакуумметры образцовые МО и МТИ Максиметры манометрические (специальной разработки) Манометры с унифицированным выходным сигналом типа МЭД	0,6; 1,0 (± 2,5%) то же	Измерение давлений воз­духа, масла, топлива, гра­дуировка электрических измерительных систем, проверка технических манометров Измерение максимальных давлений в цилиндре в период горения и сжатия Измерение давлений в комплекте со вторичными приборами типа КСД	- * *
Термопары: хромель-алюмелевые хромель-копелевые термокомплект дизельный ТКД-018	1,5 1,5 1,5	Измерение температуры воздуха, отработавших газов, масла, топлива и т.д. Применяются с милли­вольтметрами М64, ММП-06 и электронными потенциометрами типа КСП-4	*
Тахометр магнитный Счетчик оборотов СК Магнитоиндукционные электрические тахометры	(± 1,5%) (1%) 1	Измерение частоты вращения коленчатого вала дизеля. То же	* *
Секундомеры: механические электрические	(± 0,2 с) (± 0,01 с)	При замере расходов воды, масла, топлива и газов	* *
Весы почтовые ВЦП-25 Расходомеры: объёмные	±50 г (±5%)	Измерение расходов топлива	* *
Диафрагма	(± 1,5%)	Измерение расходов газов, воздуха, воды, масла
Милливольтметр вольтметр Амперметр Частотомеры электронные цифровые Осциллографы, магнитографы Управляемая ЦВМ	2,5 0,5; 0,2 1,0 0,2; 0,5 - -	Измерение силы тока и напряжения в электрических цепях Измерение частоты и периодов электрических колебаний Регистрация механических и электрических параметров при работе в комплекте с датчиками Регистрация параметров и обработка их по установленной методике

Уникальные учебно-исследовательские комплексы дизель-генераторов, имеющиеся на кафедре, оборудованы современными измерительными и регистрирующими приборами, что дает возможность исследовать практически все вопросы, связанные с настройкой, регулировкой, оценкой мощности, теплонапряженности, экономичности и эффективности работы отдельных элементов конструкции дизеля, и его вспомогательных систем.

Автоматизация испытаний дизель-генераторов с помощью ЭВМ.

Развитие и совершенствование современных тепловозных дизель-генераторов связано с ростом их мощности, усложнением конструкции, внедрением средств автоматизации при одновременном снижении массы и габаритов, улучшении качества рабочих процессов, приемистости, экономичности и т.п.

В условиях эксплуатации режим работы дизель-генераторной установки тепловоза редко остается постоянным, установившимся. В зависимости от профиля и состояния пути, метеорологических условий, температуры охлаждающих теплоносителей (воды и масла) машинист локомотива изменяет частоту вращения коленчатого вала и величину подачи топлива в цилиндры двигателя. В этом случае для выхода двигателя на новый режим работы необходимо определенное время, в течение которого происходят переходные процессы, характеризующиеся резким изменением скоростного и нагрузочного режимов работы дизеля. Помимо переходных режимов немаловажным является исследование пусковых режимов работы дизель-генераторов.

В этих условиях для получения необходимой информации при ис­пытаниях используются не только параметры, характеризующие работу установки и ее элементов в явном виде (давления, температуры, угловые скорости и др.), но и параметры, изменяющиеся в очень малые промежутки времени (деформации, напряжения, перемещения и др.).

Следует также отметить, что большинство контрольно-измерительных приборов, рассчитанных на длительную безотказную работу тепловоза, по своим техническим характеристикам не отвечает требованиям, предъявляемым к измерительной аппаратуре, используемой для контроля переходных, быстропротекающих процессов.

Таким образом, для исследования, эксплуатационных режимов работы дизеля необходимо моделировать не только установившиеся, но и переходные режимы его работы с обязательной регистрацией рабочих параметров. Такую сложную задачу в современных условиях можно решить только с использованием специальных измерительных комплексов, управляемых с помощью ЭВМ.

Общая схема расположения оборудования, используемого при испытаниях дизель-генераторов, представлена на рис. 1.5.

Дизель представляет собой энергомеханический объект исследования непрерывного действия, который можно представить в виде блочной функциональной схемы. Логическая схема, представленная на рис. 1.6, построена на основе причинно-следственных связей функциональных параметров дизеля в целом и работы его подсистем.

Рис. 1.5. Схема расположения оборудования измерительного комплекса: 1 - пульт управления ЭВМ; 2 - комплекс СМ-2М; 3 - блок питания; 4, 9 - преобразователи "аналог-код"; 5 - линии связи дизель-генератора 2-26ДГ и СМ-2М; 6 - контрольно-измерительные приборы; 7 - пульт управления дизель-генератором 2-26ДГ; 8, 11 - панели преобразователей; 10 - мотор-вентилятор охлаждения тягового генератора; 12 - дизель-генератор 2-26ДГ; 13 - высоковольтная камера; 14 - выпрямительная установка

Рис 1.6. Логическая схема исследования теплотехнического состояния дизеля: - давление впрыска топлива, МПа; -угол поворота коленчатого вала -уровни вибрации топливной аппаратуры, турбокомпрессора, распределительного вала и клапанного механизма, вкладышей коленчатого вала, цилиндро-поршневой группы; остальные обозначения см. табл. 1.1 и 1.2.

Функционирование дизеля как энергетического объекта зависит от качества рабочего процесса в его цилиндрах. Параметры, характеризующие рабочий процесс в цилиндре, прямо определяют функциональные параметры дизеля в целом и косвенно характеризуют работу агрегатов воздухоснабжения, топливной аппаратуры, гидравлического сопротивления газовоздушного тракта, водяной и масляных систем дизеля.

Функционирование дизеля как механической системы определяется параметрами, характеризующими состояние пар трения (цилиндрово-поршневая группа, подшипники коленчатого вала, клапанный механизм и т.д.). Эти параметры до определенного предела влияют на технико-экономические показатели дизеля – они пассивны. Однако именно предельные износы в этих узлах определяют моторесурс дизеля до ремонта и срок его службы. Величины зазоров в сопряжениях определяются по данным анализа виброактивности дизеля в процессе испытаний.

Контрольные вопросы.

1. Классификация современных автономных локомотивов. Характеристика основных принципов, положенных в основу классификации.

2. Принципиальные схемы энергетических установок тепловозов с двух- и четырехтактными двигателями внутреннего сгорания.

3. Опишите рабочие процессы четырехтактного и двухтактного дизелей.

4. С какой целью применяются продувка и наддув в дизелях?

5. Как устроены дизели 2Д100 и 2-26ДГ?

6. Как и чем охлаждаются выпускные коллекторы, выхлопные коробки, цилиндровые гильзы и поршни дизелей 2Д100 и 2-26ДГ?

7. Каким образом осуществляется газораспределение в дизелях 2Д100 и 2-26ДГ?

8. Виды испытаний тепловозных дизель-генераторов и задачи, решаемые в процессе их проведения.

9. Характеристика основных параметров, определяющих технико-экономические показатели тепловозных дизелей.

10. Характеристика и области применения приборов для измерения давления, температуры, частоты вращения и расхода топлива, используемых при проведении приемо-сдаточных испытаний тепловозных дизель-генераторов.

11. Характеристика основных преимуществ и возможностей, создаваемых ЭВМ, при ее внедрении в процессе проведения испытаний тепловозных дизель-генераторов.