Тепловозные характеристики. Мощность тягового генератора задается в соответствии с измеренной частотой вращения вала дизеля и вычисляется по формуле Рд = роб (пд)' если позиция Nng < 4, где Ро6 (пд) -расчетное значение мощности тягового генератора как функции частоты вращения вала дизеля и позиции КМ.
Если позиция Nng > 4 и 100 < 11тнвд < 2300, где итнвд — текущее значение положения рейки топливных насосов высокого давления в кодовых единицах, то работает регулятор положения рейки топливного насоса высокого давления. Мощность тягового генератора вычисляется по формуле Р = Роб(пд) + ^тнвд _ ^тнвд ^’Ктнвд' где ^тнвд f фиксированное (минимальное) значение положения рейки топливных насосов высокого давления в кодовых единицах; UTHBfl f = 100 ед.; Ктнвд — коэффициент ТНВД.
Если значение итнвд не соответствует заданным условиям (отключен или вышел из строя датчик положения рейки топливных насосов высокого давления), то работает регулятор фиксированной мощности. Мощность тягового генератора вычисляется по формуле Рд = Ро6 (пд). Темп набора мощности на 1-й позиции КМ не превышает 20 кВт/с, а на остальных позициях — 40 кВт/с. В таблице приведены тепловозные характеристики, а на рис. 3 — их диаграммы, реализуемые системой УСТА на тепловозе 2ТЭ10МК с дизелем Д49.
Программное обеспечение. Прикладное программное обеспечение микропроцессорной системы УСТА и дисплейного модуля осуществляет реализацию алгоритмов управления и диагностики основного и вспомогательного оборудования тепловоза и состоит из двух взаимосвязанных частей: подсистемы управления и подсистемы диагностики.
Подсистема управления обеспечивает управление электрической передачей и защиту агрегатов тепловоза в соответствии с ТУ на тепловоз и его узлы. В процессе управления на дисплейном модуле отображаются необходимые значения параметров объектов управления.
Работа подсистемы диагностики основывается на анализе возможных состояний оборудования с использованием диагностических моделей. Алгоритмы диагностирования, реализуемые подсистемой, обеспечивают:
- автоматический контроль параметров систем тепловоза, а также исправности датчиков;
- вывод на экран ДМ тревожных сообщений, оперативное определение причин неисправностей и отказов оборудования;
- облегчение условий труда локомотивной бригады, сокращение времени поиска и определения неисправностей в пути следования посредством постоянного контроля основных параметров работы оборудования с выводом на экран ДМ тревожного сообщения;
- запись параметров систем тепловоза и диагностической информации в файлы регистрации, накопление и хранение их на USB-Flash, подключенном к дисплейному модулю, для последующего их анализа; Ознакомиться с различными USB-устройствами можно
тут.
снижение трудоемкости отладочных работ и контрольных испытаний тепловоза 2ТЭ10МК в условиях сервисного депо.
Подсистема диагностики. Подсистема диагностики представляет собой систему, связанную с объектами диагностирования датчиками и измерительными преобразователями. Они обеспечивают преобразование контролируемых электрических и неэлектрических параметров тепловоза в нормализованные аналоговые сигналы.
Ядром подсистемы является дисплейный модуль — компьютер со специальными приложениями, установленный на приборную панель пульта машиниста. Блоки подсистемы (блок регулирования УСТА, температурный измеритель, электронный блок контроллера машиниста, блок управления электронного регулятора дизеля) осуществляют сбор и первичную обработку информации от датчиков, измерительных преобразователей и контрольных точек электрической схемы тепловоза, передачу диагностической информации в ДМ.
Подсистема диагностики обеспечивает диагностирование цепей возбуждения тягового генератора и силовых цепей тепловоза, состояние аккумуляторной батареи и фильтрующих элементов системы смазки. Подсистема контролирует частоту вращения валов дизеля и турбокомпрессора, температурные параметры системы охлаждения дизеля и его масляной системы, сопротивление изоляции низковольтных и высоковольтных цепей электрической схемы тепловоза.
На ДМ отображаются параметры основного и вспомогательного оборудования, предупредительные и аварийные сообщения о неисправностях оборудования, архив аварийных сообщений. В качестве дисплейного модуля используется мониторный блок ВС4401 (ДМ) фирмы GERSYS. Внешний вид ДМ изображен на рис. 4.
Дисплейный модуль оснащен цветным жидкокристаллическим дисплеем (имеет размер 10.4", разрешение 640x480 пикселей,
262144 цвета, яркость — 450 cd/m2, коэффициент контрастности 600:1), промышленным компьютером для мобильных применений на базе процессора Pentium MMX с ОЗУ емкостью 128 Мб, жестким диском на 20 GB, приводом CD-ROM и кнопочной клавиатурой управления. Экран оборудован прочной полиэфирной фольгой с нанесенным рельефом 25 клавиш внутренней клавиатуры.
Клавиши внутренней клавиатуры используются для оперативного управления ДМ (вывода диагностической информации на экран, квитирования тревожных сообщений и др.), имеют ощутимые точки для нажатия и регулируемую светодиодную подсветку. На клавиатуре расположены клавиши: ◄ — влево; ▲ — вверх; ► — вправо; ▼ — вниз;
«Е» — для приведения в действие выбранной кнопки на экране ДМ (в кадрах управления);
«С» (квитирование) —для сброса возникшего тревожного сообщения;
«S» — переключение параметров секций на ведущей секции;
п — «Выключение»;
«1», «2» ... «0» — для перехода на кадр, название которого указано рядом с данной кнопкой (см. рис. 4);
«V > 0» — для перехода на кадр УСО после возникновения тревожного сообщения о неисправности какого-либо блокировочного контакта, для получения информации о реальном состоянии этого аппарата (вклю-чен/выключен).
Возникшее тревожное сообщение отображается на экране ДМ до тех пор, пока машинист не нажмет клавишу «С» на клавиатуре ДМ (процесс квитирования). После этого оно либо удалится с экрана ДМ, либо сменится на другое тревожное сообщение.
Параллельно с внутренней клавиатурой к ДМ может подключаться PC/AT совместимая клавиатура с помощью разъема Х2 и USB на разъем Х14.
Внешний вид экрана дисплейного модуля представлен на рис. 5.
Изображение 25 клавиш на фольге передней панели обрамляется белой прозрачной границей, через которую осуществляется подсветка экрана. Подсветка автоматически включается при недостаточном естественном освещении.
38
Зеленый светодиод загорается при каждом нажатии клавиши и выключенной подсветке. Желтый светодиод «ТЕМР» загорается, когда прибор работает за пределами разрешенных температур. Температура измеряется внутри прибора.
Внизу слева расположен датчик яркости. Он измеряет степень освещенности прибора и регулирует подсветку монитора.
Задняя часть мониторного блока оборудована процессорной платой, зарядными аккумуляторами и силовым адаптером. Силовой адаптер (блок питания) выполняет функции источника питания, обогрева оборудования и зарядки аккумуляторов. Входное напряжение силового адаптера должно быть от 24 до 110 В постоянного тока.
Аккумуляторы предназначены для поддержания питания ДМ в течение 30 мин в период отсутствия основного питания. На задней поверхности корпуса размещены разъемы, с помощью которых дисплейный модуль соединяется с блоком интерфейсов (БИ) и распределительной коробкой УПУ. Дисплейный модуль защищен предохранителем 8 А.
Версия операционной программы. Операционная программа для ВС4401 имеет английскую версию Windows ХРе (ХР встроенный) Microsoft Corporation. Версия полностью поддерживает аппаратное обеспечение. Для работы в составе УПУ в блок устанавливается специальное прикладное программное обеспечение в зависимости от типа тепловоза, которое загружается после включения питания блока и прохождения программы самодиагностики.
Устройство и работа составных частей системы диагностики. Контроль работоспособности УПУ осуществляется при подаче напряжения на дисплейный модуль и блоки подсистемы диагностики. Питание на дисплейный модуль подается от бортовой сети тепловоза включением автоматического выключателя «Питание ПУ». Питание БЭЛ электронного контроллера машиниста осуществляется от бортовой сети тепловоза включением автоматического выключателя А19 «Питание БЭЛ».
Питание БРУ осуществляется от бортовой сети тепловоза включением автоматического выключателя А21 «Питание БРУ», электронного регулятора частоты вращения и мощности дизеля — от бортовой сети, преобразователей напряжения измерительных ПН1 — от БРУ. Температурный измеритель ИТ и датчики давления получают питание от БЭЛ.
После включения автоматического выключателя «Питание ПУ» происходит загрузка системы ДМ. На экране дисплея появляется «основной» кадр с виртуальными приборами (рис. 6). В верхнем левом углу отображается номер позиции контроллера машиниста, ниже — положение реверсора и режим работы тепловоза. Ниже положения реверсора появляется изображение USB-Flash, если она установлена в дисплейный модуль.
Под изображением USB-Flash находится окно для отображения включения ОМ или появления ограничения наддува турбокомпрессора ОН. Под окном расположены две шкалы отображения мощности ДГУ секций «А» и «Б» тепловоза. В зоне шкал мощности ДГУ находятся окна отображения информации о срабатывании BLU1 и ВШ2, РБ1, РБ2, РБЗ, ДЦ, ОТМ. В средней части экрана расположены виртуальные манометры давления топлива и масла на входе дизеля, виртуальный датчик частоты вращения вала дизеля.
В нижней половине экрана размещены виртуальные килоамперметр и вольтметр, показывающие ток и напряжение главного генератора, две шкалы с отображением температуры воды и температуры масла. В верхнем правом углу отображаются текущие значения времени и даты.
При выходе давления наддувочного воздуха на ограничение на дисплее машиниста отображается транспарант «ОН». Появление на дисплее машиниста транспаранта «ОМ» означает, что один из тумблеров ОМ отключен. Появление транспарантов «ВШ1», «ВШ2» означает, что включены групповые контакторы ослабления поля тяговых двигателей, «ДЦ» — «Заторможено», транспаранта «ОТМ» — неисправность (обрыв) тормозной магистрали.
Мнемознаки с изображением локомотива в нижней левой части экрана предназначены для выбора соответствующей секции тепловоза, параметры которой можно проконтролировать. После выбора секции тепловоза соответствующий ей мнемознак будет обведен рамкой, в правой нижней части экрана появятся мнемознаки системы меню.
В левых нижних углах мнемознаков секций тепловозов изображены круглые индикаторы, показывающие, обнаружены ли на данной секции тепловоза неисправности. При обнаружении неисправностей индикатор на значке секции, в которой обнаружены неисправности, и индикатор на значке системы тепловоза окрашиваются в красный цвет. При отсутствии неисправностей индикаторы окрашены в зеленый цвет.
Система меню имеет два уровня. Из меню первого уровня оператор может выбрать тип интересующего его оборудования (дизельное или электрическое). Выход на второй уровень меню осуществляется нажатием клавиши соответствующего мнемознака. При этом на экране появляются мнемознаки меню второго уровня.
Если выбирают мнемознак второго уровня, то на экран дисплея выводятся соответствующие диагностические кадры. Они представляют собой упрощенные схемы соответствующих систем с включенными в них виртуальными измерительными приборами. Значения контролируемых параметров отображаются в цифровом виде и на шкалах виртуальных приборов. При выборе дизельного оборудования доступными становятся диагностические кадры: электронный регулятор (рис. 7), масляная система (рис. 8), топливная система (рис. 9), система охлаждения (рис. 10).
Диагностический кадр «Электронный регулятор» отображает частоту вращения коленчатого вала дизеля (F, об/мин), давление наддувочного воздуха (Рн, кгс/см2), давление масла на входе в дизель (Рм, кгс/см2), нагрузку (кВт), сигналы электронного регулятора частоты вращения и мощности: обороты турбины (F, об/мин), рейку, «Стоп», «Стоп (Ffl)», «Защита по маслу», «Сигнал по маслу», «Ограничение по наддуву».
Диагностический кадр «Масляная система» (см. рис. 8) упрощенно отображает гидравлическую схему масляной системы дизеля. Данный кадр позволяет контролировать частоту вращения его коленчатого вала, температуру масла на входе и выходе, давление масла перед фильтром грубой очистки масла и на входе в дизель, перепад давлений на ФГО, износ подшипников коленчатого вала.
Оценивается износ подшипников в процессе эксплуатации. Для получения численного значения износа подшипников тепловоз должен проработать на всех позициях контроллера не менее 5 с. До тех пор, пока оценка износа не дана, вместо численного значения выводится буква «Т», что означает — идет тестирование.
На диагностическом кадре «Топливная система» (см. рис. 9) демонстрируются гидравлическая схема топливной системы дизеля и контролируемые параметры: давление топлива до фильтра тонкой очистки и после него, перепад давлений на фильтре, степень загрязнения ФТО, частота вращения коленчатого вала, температура топлива на входе в дизель.
Степень загрязнения ФТО определяется в процессе эксплуатации. Для получения численного значения загрязнения фильтра тепловоз должен проработать на всех позициях контроллера не менее 5 с. До тех пор, пока оценка загрязнения не осуществлена, вместо численного значения выводится буква «Т», что означает, что идет тестирование.
Диагностический кадр «Система охлаждения» (см. рис. 10) отображает частоту вращения коленчатого вала дизеля (F, об/мин), перепад давлений воды в системах охлаждения первого и второго контуров, температуру воды на входе и выходе из дизеля.
Для выхода из меню дизельного оборудования необходимо нажать на нижнюю правую кнопку «Выход». Для просмотра параметров электрооборудования необходимо заново выбрать интересующую секцию тепловоза и нажать на кнопку над мнемознаком «Электрическое оборудование».
В появившемся меню второго уровня «Электрическое оборудование» доступными становятся диагностические кадры: «Бортовая сеть» (рис. 11), «Система возбуждения» (рис. 12), «Тяговые электродвигатели» (рис. 13), «Моторесурс» (рис. 14).
На диагностическом кадре «Бортовая сеть» (см. рис. 11) упрощенно представлен фрагмент электрической схемы тепловоза с аккумуляторной батареей, вспомогательным генератором, регулятором напряжения. На схеме отображены контролируемые параметры: напряжение вспомогательного генератора, ток заряда аккумуляторной батареи, напряжение на батарее, сопротивление изоляции плюсовой и минусовой цепей управления, исправность регулятора напряжения бортовой сети.
Замер сопротивления изоляции цепей управления выполняют при напряжении бортовой сети U6c > 40 В на нулевой и 1-й позициях контроллера машиниста путем периодических замеров измерительным преобразователем напряжения ИНЗ напряжений «+» бортовой сети — корпус, «-» бортовой сети — корпус и автоматического вычисления сопротивления изоляции. Переключение ИНЗ на замер напряжений «+» бортовой сети — корпус, «-» бортовой сети — корпус осуществляет реле РСИ с периодичностью 1 раз в 10 с.
На диагностическом кадре «Система возбуждения» (см. рис. 12) представлена упрощенная структурная схема системы регулирования возбуждения тягового генератора и контролируемые параметры: код угла управления ШИМ, ток возбуждения генератора, напряжение и ток генератора, состояние контактора возбуждения, исправность дискретных выходных ключей (ВШ1 и ВШ2), ШИМ ключа БРУ.
Диагностический кадр «Тяговые двигатели» (см. рис. 13) схематично отображает упрощенную схему подключения тяговых двигателей с параметрами: напряжение ге-нератора, напряжение блока диодов сравнения, общий ток ТЭД, состояние тумблеров ОМ, контакторов ослабления поля ВШ1 и ВШ2, напряжение «+» силовой цепи — корпус, «-» силовой цепи — корпус, сопротивление изоляции силовых цепей.
Расчет сопротивлений изоляции силовых цепей происходит при напряжении генератора UreH > 100 В. Если U («-» — корпус) < 2.5 В, то R+ > 1 Мом. Если U («+» — корпус) < 2.5 В, то R > 1 Мом.
В случае отключения одного из тумблеров ОМ1 — ОМб на кадре отображается тумблер ОМ в разомкнутом состоянии. При включении контактора ВШ1 или ВШ2 на диагностическом кадре замыкается соответствующий контакт.
Диагностический кадр «Моторесурс» (см. рис. 14) позволяет просматривать следующие параметры: время эксплуатации локомотива, в том числе в тяговом режиме, а также работу в кВт-ч. На фоне дизеля отображаются: частота вращения вала дизеля (F, об/мин), давление наддувочного воздуха (Рн, кгс/см2).
При определении подсистемой диагностики неисправности в контролируемой системе на дисплей машиниста выводятся соответствующие тревожные сообщения (рис. 15, 16). На мнемознаках секции тепловоза и системах, в которых выявлена неисправность, индикатор состояния системы меняет цвет с зеленого на красный.
На экран дисплея дополнительно выводятся диагностический кадр «Реостат» (рис. 17) и перечень сообщений за текущий сеанс. Диагностический кадр «Реостат» отображает напряжение и ток генератора, ток возбуждения генератора, ток заряда АБ, угол открытия ключа ШИМ, выход рейки ТНВД, срабатывание ключей ВШ1 и ВШ2, давление наддувочного воздуха, температуру воды и масла, частоту вращения валов дизеля и турбины, мощность ДГУ обеих секций, срабатывание контакторов ослабления поля тяговых двигателей ВШ1 и ВШ2, отключение тумблеров ОМ1—ОМб.
