Расходомеры. Они предназначены для определения расхода топлива, преобразуя его средний объем в электрический сигнал, устанавливаются в напорную и сливную магистрали. Как правило, применяются роликолопастные или так называемые турболопаст-ные расходомеры, менее распространены

— магнитодинамические и ультразвуковые.

Отечественный рынок приборов этого назначения представляют, в основном, тур-болопастные (ролико-лопастные) расходомеры типа 2НОРД20 российской компании «Вест-Метрология» (рис. 1) и типа CONTOIL VZD 4/8 европейской «AkuaMetro» (рис. 2). Погрешность таких расходомеров может составлять не более 0,1 %, что позволяет определять расход топлива дизелем с высокой точностью. Турболопастные расходомеры можно использовать как вспомогательные средства в составе более общих систем контроля параметров тепловозов.

В локомотивном хозяйстве ОАО «РЖД» применяются автоматизированные программные комплексы АПК «Борт», РПДА, РПРТ, АСК-ВИС. Эти комплексы регистрируют и отображают достоверную информацию о количестве топлива в баках. Использовать же расходомеры в качестве самостоятельной единицы учета топлива не рекомендуется, так как в этом случае не выявляются потери топлива, происходящие из-за возможных утечек и других причин, не связанных с работой дизеля.

Следует также отметить, что при использовании расходомеров в качестве единственного средства для измерения расхода топлива на маневровом тепловозе необходимо учитывать ряд особенностей.

О Монтаж расходомера, а также переходников, удлинителей, других элементов и вспомогательного оборудования в топливную систему тепловоза требует особой тщательности и постоянного контроля возможных утечек топлива.

© Расходомеры и детали монтажного комплекса (переходники, клапаны и др.) вносят дополнительное гидравлическое сопротивление потоку топлива, что может влиять на работу ТН ВД, вызывать срабатывание разгрузочного клапана. Для решения этой проблемы иногда устанавливают расходомеры с большой пропускной способностью, однако при этом не обеспечивается приемлемая погрешность измерения расхода топлива на холостом ходу. Учитывая, что маневровые тепловозы чаще работают именно в режиме холостого хода, погрешность расходомеров в таких случаях может значительно отличаться от паспортных данных.

© В цилиндрах дизеля сгорает не весь объем топлива, поступающий из бака и измеряемый расходомером, и часть его по трубке слива снова возвращается в бак. Установка в трубку слива второго расходомера либо диф

ференциального, который рассчитывает разницу между прямым и обратным потоками топлива, осложняет технологию учета расхода топлива.

О Следует учитывать, что топливо в трубке слива, когда отсутствует давление, протекает вспененное, что также увеличивает погрешность показаний датчика, а установка деаэраторов не всегда возможна. К тому же, многие модели дифференциальных расходомеров измеряют количество расходуемого двигателем топлива только при одновременном наличии прямого и обратного потоков топлива. Наличие деаэратора в этом случае является причиной увеличения погрешности расходомера при запуске или останове двигателя, так как обратный поток «запаздывает» на время деаэрации топлива (объем рабочей камеры деаэратора составляет, как правило, 1 — 2 л).

© При использовании в зимний период летнего топлива погрешность расходомеров может кратковременно увеличиваться из-за образования даже за фильтром ФТОТ желеобразных отложений в рабочей камере расходомера. В итоге потребление топлива двигателем будет «возрастать». Отложения на движущихся частях расходомера могут приводить к их «залипанию» и, следовательно, к значительному увеличению погрешности измерений расхода топлива.

© Конструкция большинства расходомеров позволяет недобросовестным работникам осуществлять так называемую «накрутку» расхода, когда отключается топливный шланг и рабочая камера продувается воздухом, что приводит к увеличению данных об израсходованном топливе. Надо отметить, что такие манипуляции, кроме того, снижают ресурс расходомера.

0 Расходомеры европейского производства не имеют антивандальной защиты

— индикаторный дисплей легко выводится из строя простым на него нажатием. Чтобы исключить подобные действия, расходомеры компании «Вест-Метрология» оснащают защитным корпусом и стеклом повышенной прочности для считывания показаний дисплея вторичного индикатора «Куртис-261».

Уровнемеры различного типа для контроля расхода топлива применяют более часто как в составе систем контроля параметров работы тепловозов, так и самостоятельно, поэтому им также уделим внимание. В основном для работы большинства уровнемеров положены следующие принципы преобразования уровня топлива в электрический сигнал для дальнейшей передачи и обработки (рис. 3): емкостной (а), ультразвуковой, гидростатический, магнитострикци-онный поплавковый (б).

Емкостной метод измерения уровня при соблюдении определенных условий обеспечивает погрешность измерений порядка 0,5%. Чувствительный элемент емкостного уровнемера представляет собой конденсатор, обкладки которого погружены в жидкую среду. Эти обкладки имеют вид концентрических труб, заполняемых топливом по мере наполнения бака. Изменение уровня топлива приводит к изменению емкости датчика, которая преобразуется в выходной электрический сигнал.

Наиболее точные — сегментированные датчики, чувствительный элемент которых представляет собой не цельную концентрическую трубу, а набор фрагментов, каждый из которых является коаксиальным конденсатором. Эти фрагменты располагаются друг за другом по всей длине датчика с минимальным зазором (до 128 фрагментов на 1 м длины датчика). При этом внешняя трубка датчика, как правило, служит общей обкладкой, экраном и корпусом.

Сегментирование чувствительного элемента позволяет оперативно учитывать изменения диэлектрической проницаемости дизельного топлива путем анализа емкости полностью заполненных топливом сегментов по отношению к пустым сегментам. Кроме того, это позволяет увеличить абсолютную точность датчика, поскольку измерение уровня производится в пределах одного сегмента.

В то же время, емкостные датчики имеют и существенные недостатки. Во-первых, показания зависят от химического состава топлива и наличия в нем примесей, в том числе воды и специальных красителей. В высокоточных современных датчиках используются методы компенсации этой погрешности (относительная погрешность снижается до 0,25%), однако в большинстве представленных на рынке моделей компенсация отсутствует. Во-вторых, в сегментированных датчиках затрудняется калибровка в случае предельных уровней, когда нет сегментов (размер сегмента — не менее 7,8 мм), полностью заполненных топливом или воздухом.

В ультразвуковых уровнемерах используется свойство ультразвуковых волн отражаться на границе двух сред, которые имеют различные физические свойства (например, топливо-воздух). Чувствительный элемент ультразвукового уровнемера состоит из излучателя и приемника колебаний, которые, как правило, конструктивно совмещены.

Измеряя время между началом излучения и возвращением отраженного сигнала, зная скорость распространения ультразвуковых волн определенной частоты в известной среде (топливо или воздух — в зависимости от расположения чувствительного элемента), можно вычислить расстояние от чувствительного элемента до границы сред, которое и соответствует уровню топлива при соответствующей тарировке уровнемера.

Ультразвуковой датчик может располагаться в верхней либо нижней части бака. В первом случае погрешность измерений зависит от давления и температуры смеси воздуха и паров топлива. Сильное поглощение ультразвука газовыми средами требует большей мощности источника, чем при определении границы топливо-воздух через жидкость.

Преимущества ультразвуковых датчиков — они не контактируют с измеряемой жидкостью, отсутствуют подвижные части, простой монтаж. Кроме того, приборы очень компактны, имеют надежную конструкцию

Рис. 3. Схема работы уровнемеров: емкостного (а) и магнитострикционного поплавкового (б)