Модернизированный тепловоз 2ТЭ10МК для Беларуси
На тепловозе установлен дизель Д49 с электронным регулятором частоты вращения и мощности, применены системы микропроцессорного управления и регулирования электрической передачи, диагностики и универсальный пульт управления
C.B. СЕРГЕЕВ, заведующий отделом АО «ВНИКТИ»,
А.В. КОНЬКОВ, ведущий инженер
В 2011 г. АО «ВНИКТИ» (г. Коломна) совместно с предприятием «РАТЕП-Инновация» (г. Серпухов) по договору с Белорусской дорогой разработали проект модернизации грузового тепловоза 2ТЭ10МК мощностью 3000 л.с. в секции с электрической передачей постоянного тока. Тепловоз оборудован дизелем типа Д49 с электронным регулятором частоты вращения и мощности ЭРЧМ, микропроцессорной системой управления и регулирования электрической передачи тепловозов (УСТА) и системой диагностики. Проектом предусмотрена комплексная кабина машиниста, которая оснащена унифицированным пультом управления (УПУ) и соответствует габаритам штатной кабины.
Электрическая схема тепловоза выполнена по доработанному проекту 27.Т.146.00.00.000 ЭО с дизелем Д49. При новой модернизации в алгоритм регулирования мощности ДГУ дополнительно введены сигналы обратной связи от электронного регулятора частоты вращения и мощности, а также доработано программное обеспечение блока регулирования.
Основные технические характеристики тепловоза 2ТЭ10МК. В качестве силовой установки на тепловозе используется дизель-генератор 1А-9ДГ исп. 3, состоящий из дизеля типа Д49 (16ЧН26/26) с электронным регулятором ЭРЧМ 30T3-08 и генератора постоянного тока, которые смонтированы на общей поддизельной раме и соединены между собой пластинчатой муфтой. Тяговый генератор типа ГП311Б, тяговые двигатели типа ЭД-118А, двухмашинный агрегат А-706БУ2 — штатные.
В качестве охлаждающего устройства используется водо-воздушный холодильник штатного исполнения с осевым вентилятором УК-2М. В связи с установкой дизеля Д49 применена новая конструкция водяного трубопровода и дополнительно установлены два фильтра циклонного типа для очистки воздуха, поступающего в турбокомпрессор дизеля. Масло дизеля охлаждается в штатном водомасля-ном теплообменнике.
Электрическая схема тепловоза предусматривает его эксплуатацию по системе двух единиц. При этом управление и контроль работы всех секций ведется с одного унифицированного пульта УПУ. Последний предназначен для управления режимами работы силового и вспомогательного оборудования, контроля (диагностики) состояния всех систем тепловоза. Пульт представляет собой комплект, состоящий из конструктива (панелей), органов управления (ОУ), средств отображения информации (СОИ), расположенных на панелях, и дополнительного оборудования. В состав комплекта УПУ одной секции входят:
❖ пульт УПУ;
❖ электронный блок (БЭЛ) КМ;
❖ резервный контроллер машиниста;
40
❖ температурный измеритель (ИТ);
❖ универсальное комплексное локомотивное устройство безопасности КЛУБ-У;
❖ комплект кабелей и монтажных частей.
Для тепловоза 2ТЭ10МК поставляются два комплекта УПУ — по одному на каждую секцию тепловоза. Комплект пульта управления содержит конструктив (панели) и следующие устройства:
❖ элементы коммутации, управления и регулирования;
❖ задатчик позиций КМ;
❖ дисплейный модуль (блок GERSYS) ВС4401 (ДМ);
❖ блок интерфейсов RTP/422-OP. 6 к;
❖ средства отображения информации системы безопасности КЛУБ-У;
❖ блок манометров тормозной системы (ИТС);
❖ распределительную коробку;
❖ панель реле;
❖ панель освещения.
Органы управления пульта обеспечивают работу электрических систем и оборудования тепловоза в соответствии с принципиальной электрической схемой 27.Т.390.00.00.000 Э4.
Информацию о состоянии дизельного оборудования, электрических и других систем тепловоза отображает дисплейный модуль (блок GERSYS). Информация поступает по каналам связи от периферийных устройств (блоков БЭЛ, ЭРЧМЗОТЗ-О8, БРУ, ИТ) и дисплейного модуля ведомой секции тепловоза.
Вспомогательный генератор создает напряжение в бортовой сети 75 + 1,0 В, которое от номинального значения может отклоняться на -30... +40 % в течение не более 0,2 с. При пуске дизеля напряжение может снижаться в течение 12 с до 45 В. Микропроцессорная система управления и регулирования электрической передачи тепловоза сохраняет свою работоспособность, когда напряжение бортовой сети изменяется от 36 до 132 В.
Микропроцессорная система управления и регулирования электрической передачи тепловоза УСТА. Назначение системы:
регулирование мощности тягового генератора (ТГ) в зависимости от частоты вращения вала дизеля в соответствии с установленной нагрузочной характеристикой дизель-генератора;
формирование внешних характеристик ТГ при фиксированной частоте вращения вала дизеля (заданной позиции КМ) с учетом свободной мощности дизеля;
автоматическое снижение и ограничение мощности ТГ при отключении части тяговых двигателей;
управление работой контакторов ослабления поля тяговых двигателей (ВШ) в режиме тяги по заданным параметрам прямого и обратного переходов;
ограничение тока и напряжения тягового генератора в зависимости от частоты вращения вала дизеля;
защита тепловоза от боксования; защита тягового генератора;
согласование эффективной мощности дизеля с потребляемой мощностью нагрузок.
На тепловозе сохранена штатная схема аварийного возбуждения тягового генератора. Переключение на эту схему при выходе из строя системы УСТА осуществляется переключателем АР.
В состав системы, устанавливаемой на одну секцию тепловоза 2ТЭ10МК, входят:
♦ блок регулирования (БРУ) УСТА (размещен в правой высоковольтной камере);
♦ измерительные преобразователи напряжения ПН1 (расположены в правой высоковольтной камере);
♦ программное обеспечение (устанавливается в блок регулирования).
Структурная схема системы автоматического регулирования возбуждения тягового генератора. На рис. 1 приведена упрощенная структурная схема системы автоматического регулирования возбуждения тягового генератора. Блок регулирования получает дискретные сигналы о положении КМ, контактора ВВ (сигнал КВ), тумблера управления переходами ТУП и тумблеров ОМ, блок-контактов ВШ1 и ВШ2. Блок принимает аналоговые сигналы о величине тока (1г) и напряжения (Ur) тягового генератора, величинах тока возбуждения генератора (1вг) и напряжения блока диодов сравнения (UflMC), сигналы о положении рейки ТНВД (итнвд), частоте вращения коленчатого вала дизеля (п ), ограничения наддува турбокомпрессора (ОН).
Сигналы от датчика положения рейки ТНВД, измеряемый частотный сигнал (измеряемая частота вращения вала дизеля) и сигнал ограничения наддува поступают в блок регулирования на разъем ХРЗ платы процессора от электронного регулятора ЭРЧМ 30T3-08 по интерфейсу RS-422. По сигналу о частоте вращения вала дизеля (частотному сигналу) определяется измеренная величина частоты.
По току возбуждения, току и напряжению тягового генератора управляющей программой вычисляется частота вращения вала дизеля, значения которой фильтруются и учитываются в алгоритме управления. Управляющая программа выбирает максимальное значение измеренной или вычисленной фильтрованной частоты вращения вала дизеля. Значение вычисленной частоты вращения вала дизеля учитывается с 4-й позиции КМ.
Регулирование тяговой электропередачи осуществляется подачей на обмотку возбуждения возбудителя по алгоритму, заложенному в управляющую программу блока регулирования, регулируемого сигнала широтно-импульсной модуляции. Частота импульсной последовательности составляет 100 Гц. Блок регулирования управляет шириной импульсов, изменяя средний ток, протекающий через обмотку возбуждения возбудителя В.
Ввод сигнала о положении рейки ТНВД, частотного сигнала и сигнала ОН необходим для обеспечения согласования свободной мощности дизеля с мощностью тягового генератора, а также для исключения перегрузки дизеля в переходных режимах. При выходе давления наддувочного воздуха на ограничение мощность ДГУ снижается до селективного значения, дизель разгружается, обороты турбокомпрессора возрастают, давление наддувочного воздуха увеличивается. В этом случае ДГУ выходит из ограничения мощности по наддуву.
Блок регулирования по заданному алгоритму выдает сигналы на включение групповых контакторов ВШ1 и ВШ2, реле безопасности РУ19. Это реле срабатывает при достижении напряжения генератора 850 В и выше, тока генератора 7000 А и выше или снижении сопротивления изоляции силовых цепей до 10 кОм и ниже, при напряжении тягового генератора 100 В и более, снимая нагрузку с тягового генератора.
Блок регулирования, измерительные преобразователи напряжения ПН1 (датчики ИТ1, ИТ2, ИН1, ИН4) размещены в правой высоковольтной камере.
(Окончание следует)
