СЦБИСТ - железнодорожный форум, блоги, фотогалерея, социальная сеть СЦБИСТ - железнодорожный форум, блоги, фотогалерея, социальная сеть
Вернуться   СЦБИСТ - железнодорожный форум, блоги, фотогалерея, социальная сеть > Уголок СЦБИСТа > Книги и журналы > xx2

Ответ    
 
В мои закладки Подписка на тему по электронной почте Отправить другу по электронной почте Опции темы Поиск в этой теме
Старый 24.05.2015, 02:15   #1 (ссылка)
Кандидат в V.I.P.
 
Аватар для poster334


Регистрация: 14.05.2015
Сообщений: 193
Поблагодарил: 0 раз(а)
Поблагодарили 8 раз(а)
Фотоальбомы: 0
Загрузки: 0
Закачек: 0
Репутация: 0

Тема: [01-2004] Система МСУ-Т на тепловозе ТЭП70БС


Система МСУ-Т на тепловозе ТЭП70БС

Функции, структурная схема, особенности регулирования электрической передачи

Как уже сообщалось в нашем журнале (см. «Локомотив» Ns 1, 2003 г.) на ОАО ХК «Коломенский завод» построен магистральный пассажирский тепловоз нового поколения ТЭП70БС с системой электроснабжения поезда. В рамках проектно-конструкторских работ специалистами Всероссийского научно-исследовательского и конструкторско-технологического института подвижного состава (ВНИКТИ, г. Коломна) создана микропроцессорная система управления, регулирования и диагностики тепловозов (МСУ-Т), а также технический проект оборудования этой системой нового локомотива. В ноябре 2003 г. успешно завершены приемо-сдаточные заводские испытания тепловоза ТЭП70БС. В настоящее время он готовится к сертификационным испытаниям в Научно-испытаельном центре ВНИИЖТа (ст. Щербинка).

Детальное знакомство с основными принципами работы системы МСУ-Т представляет практический интерес в связи с тем, что в наступившем году ОАО ХК «Коломенский завод» планирует начать серийный выпуск тепловозов ТЭП70БС, а также постепенно перейти на выпуск серийных ТЭП70, оборудованных созданной системой. Редакция журнала планирует посвятить системе МСУ-Т цикл статей, в которых будут рассмотрены ее взаимодействие с электрической схемой тепловоза, а также основные технические параметры электрической передачи, заложенные в программное обеспечение системы.


Из ряда микропроцессорных систем управления и регулирования электрической передачей тепловозов (МСКУ-1, АСУ «Локомотив», УСТА), разработанных специалистами ВНИКТИ, система МСУ-Т отличается более совершенной элементной базой. Использование современных научно-технических разработок обеспечивает высокие потребительские качества системы МСУ-Т, которые соответствуют лучшим зарубежным аналогам.

Применение системы МСУ-Т на тепловозе позволило исключить из схемы его управления все промежуточные реле включения исполнительных аппаратов тепловоза, а также реле времени. Установка в кабине машиниста дисплейных модулей (ДМ) предоставила возможность отказаться от использования пультовых амперметров, электроманометров и термометров, за исключением приборов контроля тормозного оборудования.

Теперь, находясь в кабине, локомотивная бригада имеет возможность контролировать на ДМ практически все параметры основных и вспомогательных систем тепловоза. В случае возникновения какой-либо неисправности, а также при несанкционированной работе исполнительного аппарата и выходе за предельно допустимое значение любого из опрашиваемых параметров, на ДМ индицируется аварийно-предупредительное сообщение с указанием неисправности.

Следует отметить, что принятые технические решения позволили максимально автоматизировать процесс управления тепловозом, но, тем не менее, первоначальное задающее управляющее воздействие по изменению режима его работы всегда инициируется машинистом.

На тепловозе ТЭП70БС система МСУ-Т выполняет большой перечень функций. В частности, она бесконтактно управляет электрической схемой тепловоза во всех режимах его работы (т.е. действием исполнительных аппаратов система управляет непосредственно с помощью электронных транзисторных ключей, а все промежуточные реле исключены из электрической схемы). Пуск и остановка дизеля осуществляются по команде машиниста.

Система отслеживает все временные интервалы, которые требуются для пусковой операции в соответствии с техническими условиями на дизель. Его пуск блокируется при включенном валоповоротном механизме, отсутствии давления масла и топлива до окончания времени предпусковой прокачки маслом, при установке контроллера машиниста на позицию, отличную от нулевой, а также наличии сигнала «Пожар». Дизель автоматически останавливается тогда, когда появляется сигнал «Пожар», отсутствуют сигналы с блокировок газового пожаротушения и реле РДМ4, возникают сигналы о давлении газов в картере и «Аварийный останов дизеля».

Частота вращения коленчатого вала задается в зависимости от позиции контроллера машиниста. Автоматически снимается нагрузка с дизеля при превышении предельно допустимой температуры воды и масла, пропорционально количеству отключенных тяговых двигателей снижается мощность, снимаемая с зажимов тяговой выпрямительной установки. Турбокомпрессор защищается от помпажа при резком сбросе позиций. Это достигается за счет опережающего снижения напряжения на тяговом генераторе по сравнению с уменьшением частоты вращения коленчатого вала дизеля.

Обеспечиваются управление электроснабжением поезда, выдача сигналов задания напряжений в локальные микропроцессорные управления возбуждением тягового и вспомогательного генераторов. Формируются внешние и нагрузочные характеристики тягового генератора в зависимости от частоты вращения коленчатого вала дизеля, а также в соответствии с ТУ на дизель-генератор и тяговые двигатели. Используется вся свободная мощность силовой установки на тягу и электроснабжение поезда за счет включения в контур регулирования мощности координаты положения индуктивного датчика гидромеханического регулятора дизеля.

Автоматически ограничиваются напряжение и ток тягового генератора, тяговых двигателей в режимах тяги и электрического торможения, ведется защита силовых выпрямительных установок от перегрузок. Также автоматически выполняются контроль изоляции низковольтных и силовых цепей, сброс нагрузки при нарушении изоляции силовых цепей, управление контакторами ослабления возбуждения тяговых двигателей.

С помощью системы осуществляется управление электрическим торможением тепловоза от контроллера машиниста и от тормозного крана № 395, формирование характеристик электрического тормоза с учетом заданных ограничений, взаимодействие электрического и пневматического тормозов. Автоматически выполняется замещение электрического тормоза пневматическим при неисправностях или низкой эффективности первого. Поддерживается заданная контроллером машиниста скорость движения поезда при электрическом торможении тепловоза. Обеспечивается проверка исправности электрического тормоза на остановленном тепловозе. Также автоматически ведется защита от боксования, юза и срыва шестерни тягового двигателя.

Система регулирует напряжение генератора электроснабжения по заданной характеристике при включенном и выключенном электроснабжении поезда. Она управляет перераспределением мощности между тяговым генератором и генератором электроснабжения поезда на рабочих позициях контроллера машиниста. Автоматически задается режим работы электропривода тормозного компрессора, регулируется напряжение стартер-генератора, работающего в режиме генератора напряжения бортовой сети тепловоза. Обеспечиваются автоматическая защита электрооборудования тепловоза в различных режимах работы, управление автопрогревом дизеля в холодное время года.

Важная функция МСУ-Т — автоматическая диагностика основного и вспомогательного оборудования тепловоза. Микропроцессорная система выдает на ДМ сообщения о неисправностях оборудования и отклонениях параметров систем тепловоза от нормы. По запросу обслуживающего персонала на ДМ отображаются параметры основного и вспомогательного оборудования тепловоза.

Структурная схема системы МСУ-Т для тепловоза ТЭП70БС представлена на рис. 1. Система содержит конструктивно законченные функциональные части: устройство обработки информации (УОИ), два дисплейных модуля с клавиатурой (ДМ), измеритель температуры (ИТ), по два вольтодобавочных устройства (ВДУ), электронных контроллера машиниста (КМ) и регулятора напряжения стартер-генератора (РНВГ) — основной и резервный, а также энергонезависимое запоминающее устройство (ЭЗУ). Дополняется система комплектом датчиков, преобразователей и кабелей. Предусмотрено прикладное программное обеспечение. Рассмотрим назначение и технические параметры основных устройств системы.


Устройство обработки информации (УОИ) — главное устройство системы. Оно предназначено для реализации всех программных алгоритмов (управления электрической схемой, регулирования параметров электрической передачи, диагностики бортового оборудования). Конструктивно УОИ представляет собой шкаф с электронными блоками, который расположен в дизельном помещении на внешней стене первой кабины тепловоза. Внешние разъемы УОИ подключены к электрической схеме локомотива, датчикам и преобразователям системы. Устройство разработано на базе одноплатного промышленного компьютера для мобильных применений PC 510 фирмы «Octagon System» с объемом энергонезависимого запоминающего устройства 4 Мб и внешним накопителем типа «Flash Drive» обьемом 64 Мб.

Устройство УОИ состоит из двух одинаковых комплектов (основного и резервного). На работу с резервным комплектом (в случае выхода из строя основного) переходят вручную — переключением тумблера на верхней панели шкафа. Электронные блоки основного и резервного комплектов полностью взаимозаменяемы. Предусмотрена возможность подключения к каждому комплекту устройства УОИ стандартного дисплея и клавиатуры для работы с сервисным программным обеспечением во время наладочных работ.

Микропроцессорное устройство обработки информации обеспечивает:

- управление работой исполнительных аппаратов (контакторов, реле, вентилей) по 48 каналам (задействовано 45 каналов);

- прием дискретных сигналов с активным уровнем напряжения + 110 В по 160 каналам для считывания сигналов из схемы тепловоза о состоянии вспомогательных блокировочных контактов исполнительных аппаратов, органов управления, автоматических выключателей и др. (задействовано 123 канала);

- прием аналоговых сигналов по 60-ти каналам (измерение токов, напряжений, давлений, скорости тепловоза, положения реек топливных насосов); задействовано 38 каналов;

- прием частотных сигналов по восьми каналам, с помощью которых измеряют частоту вращения различных устройств (задействовано 4 канала);

- дуплексный обмен по последовательному интерфейсу «токовая петля» с шестью абонентами (два ДМ, температурный измеритель, локальные микропроцессорные системы управления возбуждением тягового генератора и генератора электроснабжения, энергонезависимое запоминающее устройство);

- питание датчиков и преобразователей с выходным напряжением 15 В (±15 В).

Дисплейный модуль (ДМ) функционально предназначен для обмена информацией между системой и обслуживающим персоналом. Данный модуль установлен на пультах машиниста в обеих кабинах. Он включает в себя дисплей машиниста в отдельном корпусе и клавиатуру, соединенные между собой кабелем. В состав дисплея машиниста входят: одноплатный промышленный компьютер для мобильных применений PC 510 фирмы «Octagon System», электролюминесцентный VGA, цветной дисплей EL640.480-АА1 совместимый с матрицей 640x480 пикселей фирмы «Planar». Кроме того, имеются плата управления и блок питания дисплея.

Дисплей машиниста предназначен для отображения в режиме реального времени параметров различных узлов тепловоза и самой системы, а также выдачи на экран аварийно-предупредительных сообщений о возникающих неисправностях. Для просмотра параметров на экран дисплея выведены виртуальные кнопки вызова различных информационных кадров. Параметры отображаются на виртуальных приборах, которые имеют оцифрованные значения (на амперметре, вольтметре, манометре, термометре). На рис. 2 представлен один из основных кадров модуля.


При помощи клавиатуры ДМ и виртуальных кнопок ведется диалог между оператором (машинистом или представителем ремонтного персонала) и системой. Информация передается в двух направлениях:


система ⇒ оператор (отображается вся информация, собранная системой, о состоянии основных узлов тепловоза, выдача аварийно-предупредительных сообщений);

оператор ⇒ система (сбрасываются аварийные сообщения; вызываются информационные кадры о состоянии тех или иных систем тепловоза; задаются различные параметры при проверке и настройке различных систем тепловоза).

Обмен информацией между модулем ДМ и устройством УОИ осуществляется по последовательному интерфейсу «токовая петля» в цикле обмена 50 мс. Просмотр любых параметров работы тепловоза доступен сразу из обеих кабин. Сброс поступивших аварийных сообщений возможен только из кабины управления. Описанию ДМ и правилам работы с ним будет посвящен отдельный раздел.

Измеритель температуры (ИТ) представляет собой микропроцессорное устройство, смонтированное в отдельном корпусе и размещенное в дизельном помещении тепловоза по правому борту около шахты ЦВС. Питание микропроцессорного устройства +15 В обеспечивает УОИ. Температурный измеритель предназначен для приема и обработки сигналов с термопреобразователей сопротивлений типа ТОМ и термопар типа ТХА, а также выдачи информации об измеренных температурах в УОИ по последовательному интерфейсу «токовая петля». Измеритель ИТ обеспечивает прием сигналов от ТОМ по 24 каналам (задействовано 15) и от ТХА по 24 каналам (задействовано 18).

Датчики типа ТОМ используются для измерения температуры: окружающего воздуха, а также воздуха в аккумуляторном отсеке и внутри шкафа УОИ; топлива на входе в топливные насосы высокого давления; масла на входе в дизель и на выходе из него; воды на входе в охладитель наддувочного воздуха, на входе в дизель и на выходе из него, а также на входе в радиатор 2-го контура охлаждения дизеля и на выходе из него. Датчики типа ТХА используются для измерения температуры выпускных газов каждого цилиндра дизеля, а также газов на входе в турбокомпрессор с правой и левой сторон дизеля.

Вольтодобавочное устройство (ВДУ) служит для фиксированного питания +110 В устройств системы в случае просадки напряжения бортовой сети тепловоза (когда система работает при остановленном дизеле или при пуске дизеля). Устройство ВДУ № 1 обеспечивает питание УОИ и дискретных датчиков (вспомогательных блокировок исполнительных аппаратов и органов управления тепловоза), а ВДУ № 2 — питание ДМ обеих кабин тепловоза.

Комплект датчиков и преобразователей используется для измерения различных параметров, с помощью которых выполняются управление и регулирование электрической передачи тепловоза, защита дизеля и электрооборудования, диагностика оборудования и отображение информации на экранах ДМ. Питание датчиков и преобразователей обеспечивает УОИ. Отметим назначение и измеряемые параметры различных датчиков и преобразователей, установленных на тепловозе: преобразователь перемещений измеряет координаты реек топливных насосов дизеля, датчики уровня охлаждающей жидкости — уровень воды в расширительном баке.

Измерительные преобразователи тока и напряжения используются для контроля: токов якорей всех тяговых двигателей, возбуждения тягового генератора, токов на выходе тяговой выпрямительной установки, возбуждения тяговых двигателей в режиме электрического торможения и возбуждения генератора электроснабжения, токов на выходе выпрямительной установки электроснабжения, электродвигателя компрессора, заряда аккумуляторной батареи, прокрутки дизеля; напряжений на выходах тяговой выпрямительной установки и выпрямительной установки электроснабжения, бортовой сети тепловоза, на зажимах аккумуляторной батареи, а также напряжений для определения сопротивления изоляции силовых цепей и цепей управления.

Индуктивные бесконтактные выключатели измеряют частоту вращения коленчатого вала дизеля, ротора турбокомпрессора, вентиляторов 1-го и 2-го контуров охлаждения дизеля. Датчики избыточного давления измеряют давления: масла на входе в дизель и на выходе из него, в системе смазки тормозного компрессора, редуктора гидронасосов и в редукторе ЦВС; топлива на входе фильтра тонкой очистки и на входе в топливные насосы высокого давления. Кроме того, эти датчики измеряют давления воздуха в главном резервуаре, на выходе ДТПМ 1-го и 2-го контуров, в питательной магистрали ДТПМ, а также наддувочного воздуха, воды на входе и выходе радиаторов 1-го и 2-го контуров охлаждения дизеля.

Введение в техническое задание на тепловоз ТЭП70БС дополнительной функции обеспечения электроснабжения поезда повлекло за собой существенное изменение силовой схемы по сравнению с серийным ТЭП70. Рассмотрим некоторые особенности способов регулирования электрической передачи, которые появились в результате этих изменений.

На ТЭП70 с системой УСТА управление током возбуждения тягового генератора осуществлялось регулированием тока возбуждения синхронного возбудителя посредством ключей ШИМ. Как уже отмечалось (см. «Локомотив» № 1, 2003 г.), на тепловозе ТЭП70БС тяговый генератор ГСТ 2800—1000 заменен однокорпусным тяговым агрегатом АСТМ 2800/600—1000, который состоит из тягового генератора и генератора электроснабжения.

Низковольтная обмотка генератора электроснабжения используется для питания цепей возбуждения тягового генератора и генератора электроснабжения. Принудительное возбуждение последнего осуществляется от аккумуляторной батареи тепловоза. Затем напряжение на низковольтной обмотке по заданному закону в зависимости от частоты вращения вала дизеля поддерживается блоком управления возбуждением генератора электроснабжения со встроенной локальной микропроцессорной системой БВГ2.

Она представляет собой управляемый трехфазный тиристорный анодный выпрямитель с нулевой точкой.

Таким образом, из силовой схемы тепловоза ТЭП70БС исключен возбудитель. Управление возбуждением тягового генератора ведется с помощью управляемого катодного выпрямителя БВГ1.

В соответствии с режимом работы тепловоза и частотой вращения коленчатого вала дизеля УОИ выполняет расчет напряжений, которые нужно поддерживать на выходе обеих выпрямительных установок. Далее по последовательному интерфейсу «токовая петля» передает заданные напряжения в локальные микропроцессорные системы БВГ1 и БВГ2, которые, регулируя токи возбуждения генераторов изменением угла открытия тиристоров выпрямителей, поддерживают заданные напряжения.

Настройка напряжения на низковольтной обмотке генератора электроснабжения осуществляется по закону U/f = const, где U — напряжение на низковольтной обмотке, f — частота вращения вала дизеля. При этом, когда частота вращения коленчатого вала дизеля составляет 350 об/мин (нулевая позиция контроллера машиниста), то U = 140 В, а если 1000 об/мин (15-я позиция), то U = 380 В.

Все параметры электрической передачи тепловоза задаются программно. Распределение мощности, снимаемой с дизеля, регулируется системой следующим образом: Pтяга = Pсел - Pэлектро + dPид, где: Ртяга мощность тягового генератора; Рсел — базовая селективная мощность, рассчитываемая как функция частоты вращения вала дизеля; Рэлектро — мощность генератора электроснабжения; dPид — добавочная мощность дизеля, определяемая положением индуктивного датчика. Если электроснабжение поезда отключено (т.е. Pэлектро = 0), то вся освободившаяся мощность дизеля распределяется на тягу.

Рассмотрим процесс регулирования мощности при работе электроснабжения поезда, которое включают только на нулевой позиции контроллера. Следует учесть, что для предупреждения перегрузки генератора электроснабжения при превышении тока нагрузки 220 А (выпрямителя электроснабжения) срабатывает защита. Она отключает контактор электроснабжения.

При включении на пульте машиниста ключа отопления состава система МСУ-Т, управляя работой электромагнитов регулятора дизеля, автоматически увеличивает частоту вращения коленчатого вала дизеля до 675 об/мин, что соответствует 6-й позиции контроллера машиниста (что-бы избежать перегрузки дизеля), а затем включает контактор электроснабжения. Напряжение на выходе выпрямительной установки электроснабжения поддерживается системой не ниже 2600 В вне зависимости от тока нагрузки (в пределах от 0 до 220 А).

Когда набирают тяговые позиции контроллера машиниста с 1-й по 6-ю, частота вращения коленчатого вала дизеля не изменяется. При этом тяговая мощность на 1-й и 2-й позициях имеет фиксированные величины (80 и 220 кВт соответственно), а индуктивный датчик принудительно выведен системой на минимальный упор (dPид = 0) посредством подачи питания на электромагнит регулятора дизеля МР5.

В случае перевода контроллера машиниста с 3-й по 6-ю позиции система отпускает индуктивный датчик с минимального упора (питание с катушки МР5 снимается). Прирост тяговой мощности на данных позициях обеспечивается исключительно за счет хода индуктивного датчика, определяющего свободную мощность дизеля. При этом тяговая мощность на позициях 3 — 6 не может опуститься ниже 220 кВт.

Если дальше набирают позиции контроллера машиниста с 7-й по 15-ю, то частота вращения коленчатого вала дизеля меняется штатно в зависимости от номера позиции. В этом случае линейно увеличивается напряжение на выходе выпрямительной установки электроснабжения. Причем, при частоте вращения коленчатого вала 1000 об/мин напряжение составляет 3000 — 3500 В в допустимом диапазоне изменения тока нагрузки. Вместе с повышением частоты вращения вала дизеля меняется мощность, распределяемая на тягу, в соответствии с уже приведенным выражением:

Pтяга = Pсел - Pэлектро + dPид

В табл. 1 представлены основные параметры тягового режима, которые заложены в программное обеспечение системы МСУ-Т, в табл. 2 — результаты испытаний тягового режима тепловоза с включенным электроснабжением (ток нагрузки на выходе выпрямительной установки электроснабжения 200 А, условия испытаний те же, что и в табл. 1).


В последующих статьях читателям журнала будут представлены принципиальная электрическая схема тепловоза ТЭП70БС, правила работы с дисплейными модулями, основные алгоритмы системы диагностики.

(Продолжение следует)

Кандидаты технических наук Ю.В. БАБКОВ, С.И. КИМ,
инженеры С.В. СЕРГЕЕВ, В.И. ХАРИТОНОВ,
сотрудники ВНИКТИ, г. Коломна
poster334 вне форума   Ответить с цитированием 0
Старый 30.08.2015, 08:46   #2 (ссылка)
Робот
 
Аватар для СЦБот


Регистрация: 05.05.2009
Сообщений: 2,402
Поблагодарил: 0 раз(а)
Поблагодарили 73 раз(а)
Фотоальбомы: 0
Загрузки: 0
Закачек: 0
Репутация: 0

Тема: Тема перенесена


Эта тема была перенесена из раздела Журнал "Локомотив".

Перенес: Admin
СЦБот вне форума   Ответить с цитированием 0
Похожие темы
Тема Автор Раздел Ответов Последнее сообщение
Тормозные башмаки на тепловозе Vak Машинисту тепловоза 4 27.03.2019 10:29
Пожарная безопасность на тепловозе Булочка Машинисту тепловоза 2 16.10.2014 23:28
[08-2007] Система УСТА на тепловозе ТЭМ2 Admin xx2 0 31.12.2013 19:19
где лучше работать на тепловозе или электропоезде +/- Cемён Семёнов Машинисту электро- и дизельпоезда 5 29.10.2013 05:09
Система УСТА на тепловозе 2ТЭ116 Admin xx2 1 10.01.2013 21:03

Ответ

Возможно вас заинтересует информация по следующим меткам (темам):
тепловоз, tep70


Здесь присутствуют: 1 (пользователей: 0 , гостей: 1)
 
Опции темы Поиск в этой теме
Поиск в этой теме:

Расширенный поиск

Ваши права в разделе
Вы не можете создавать новые темы
Вы не можете отвечать в темах
Вы не можете прикреплять вложения
Вы можете редактировать свои сообщения

BB коды Вкл.
Смайлы Вкл.
[IMG] код Вкл.
HTML код Выкл.
Trackbacks are Вкл.
Pingbacks are Вкл.
Refbacks are Выкл.



Часовой пояс GMT +3, время: 11:03.

СЦБ на железнодорожном транспорте Справочник 
сцбист.ру сцбист.рф

СЦБИСТ (ранее назывался: Форум СЦБистов - Railway Automation Forum) - крупнейший сайт работников локомотивного хозяйства, движенцев, эсцебистов, путейцев, контактников, вагонников, связистов, проводников, работников ЦФТО, ИВЦ железных дорог, дистанций погрузочно-разгрузочных работ и других железнодорожников.
Связь с администрацией сайта: admin@scbist.com
Advertisement System V2.4