[02-2013] Электронный регулятор дизеля на тепловозе ТЭМ2
 

Электронный регулятор дизеля на тепловозе ТЭМ2

В настоящее время на тепловозах все шире начинают применяться электронные регуляторы частоты вращения и мощности типа ЭРЧМЗОТ, регулирующие частоту вращения коленчатого вала и мощности дизеля. Такие регуляторы устанавливают как на новые, так и на находящиеся в эксплуатации локомотивы, заменяя штатные гидромеханические.

Специалисты ООО ППП «Дизельавтоматика» (г. Саратов) при участии сотрудников ОАО «ВНИИЖТ» разработали различные модификации электронных регуляторов для тепловозных дизелей. В частности, маневровые тепловозы ТЭМ2 и ТЭМ18 с дизелями типа Д50 оборудуют регулятором моди-фикации ЭРЧМ30Т4-01.

Назначение электронного регулятора частоты вращения вала для дизеля тепловоза ТЭМ2:

- поддержание заданной частоты вращения коленчатого вала дизеля в зависимости от позиции контроллера машиниста;

- дистанционное восьмипозиционное задание частоты вращения вала дизеля в соответствии с комбинациями четырех входных дискретных сигналов управления, поступающих от схемы тепловоза. В качестве сигнала управления используется напряжение постоянного тока величиной 75 В. Его наличием (или отсутствием) на дискретных входах электронного блока управления (БУ) определяется величина частоты вращения коленчатого вала (устройство и работа БУ будут рассмотрены далее в статье). Раскладка частоты вращения по позициям контроллера машиниста тепловоза соответствует табл. 1;

- раздельное задание темпа снижения и увеличения частоты вращения коленчатого вала дизеля в пределах 2...30 мин'1/с;

- включение в процессе пуска дизеля подачи топлива при достижении частоты вращения коленчатого вала 34 ± 8 мин-1;

- ограничение величины цикловой подачи топлива при пуске дизеля;

- вывод реек топливных насосов высокого давления в положение «Ноль подачи» при обесточивании электронного блока управления, обрыве цепи на преобразователь частоты вращения коленчатого вала или на исполнительное устройство (более подробно — далее в статье);

- вывод реек топливных насосов высокого давления в положение «Ноль подачи» при достижении коленчатым валом дизеля частоты вращения 825 ± 2 мин'1.

Для управления работой дизеля, помимо четырех дискретных входов БУ, обозначенных ДВХ1 — ДВХ4 (см. табл. 1), используются еще два — ДВХ5 и ДВХ6. Если на дискретный вход блока управления ДВХ6 подано напряжение управления, то дизель может быть запущен и возможна его работа. При отсутствии напряжения на отмеченном входе:

пуск дизеля осуществить нельзя; работающий дизель будет остановлен.

Если предстоит длительная работа дизеля в режиме холостого хода, то с целью уменьшения расхода топлива целесообразно насколько возможно уменьшить частоту вращения коленчатого вала — перевести дизель в режим длительного холостого хода. Для этого используется дискретный вход ДВХ5.

На тепловозах, оснащенных электродинамическим тормозом, дискретный вход ДВХ5 используется для задания частоты вращения коленчатого вала дизеля, при которой локомотив работает в режиме электродинамического торможения. При подаче дискретного сигнала на вход ДВХ5 частота вращения коленчатого вала независимо от поданных сигналов на дискретные входы ДВХ1 — ДВХ4 принимает значение, заданное пользователем тепловоза.

Электронный регулятор ЭРЧМ30Т4-01 содержит:

❖ блок управления (БУ);

❖ исполнительное устройство (ИУ);

❖ блок питания (БП);

❖ преобразователь частоты вращения коленчатого вала дизеля (ПЧД);

❖ комплект ЗИП;

❖ программатор (ПР), входящий в комплект ЗИП;

❖ комплект жгутов и кабелей связи;

❖ комплект монтажных частей.

Блокуправления обеспечивает прием и обработку сигналов датчиков, команд управления, выдачу сигналов управления на исполнительное устройство.

Исполнительное устройство предназначено для преобразования электрического сигнала электронного блока управления в механическое перемещение (поворот) выходного вала исполнительного устройства, связанного с рейками топливных насосов высокого давления посредством механической передачи.

Блок питания — устройство, с помощью которого от бортовой сети тепловоза получает питание электронный регулятор.

Преобразователь частоты вращения вырабатывает электрический сигнал переменного тока с частотой, пропорциональной преобразуемой частоте вращения коленчатого вала дизеля.


Комплект ЗИП служит для замены деталей регулятора в гарантийный срок его эксплуатации штатным персоналом депо. Входящий в комплект ЗИП программатор, фактически представляющий собой переносной пульт управления, предназначен для оперативной диагностики и настройки регулятора.

Комплект кабелей связи обеспечивает соединение составных частей регулятора между собой и подключения регулятора к цепям управления и питания тепловоза.

Комплект монтажных частей предназначен для проведения монтажа регулятора на тепловозе.

Структурная схема регулятора частоты вращения коленчатого вала представлена на рис. 1. К основному элементу регулятора — электронному блоку управления (БУ) подключено исполнительное устройство (ИУ). Кроме того, к БУ подводятся сигналы управления от электрической схемы тепловоза, условно обозначенные ДВХ1 — ДВХ6.

Перечисленные сигналы управления обеспечивают: ДВХ6 — выполнение пуска или остановки дизеля, а также работу дизеля; ДВХ5 — формирует задание частоты вращения коленчатого вала дизеля, при которой тепловоз работает в режиме электродинамического торможения. Комбинации сигналов ДВХ1 — ДВХ4, определяемые позицией контроллера машиниста, используются для формирования заданий частоты вращения коленчатого вала дизеля для каждой позиции.

Управление частотой вращения коленчатого вала дизеля осуществляется устройством ИУ. Данное устройство непосредственно перемещает уже отмеченные рейки по управляющему сигналу, формируемому БУ в соответствии с программой, размещенной в его программируемом запоминающем устройстве, и комбинацией сигналов ДВХ1 — ДВХ4.

Устройство и работа БУ. Блок управления состоит из стального корпуса с герметизированной открывающейся крышкой, внутри которого установлены на отдельных платах все функциональные узлы электронного регулятора. В частности, на пяти платах размещены функциональные узлы: контроллера, интерфейса, усилителя мощности, защит и сопряжения.

Главный элемент БУ — микроконтроллер типа 17C756L — расположен на плате контроллера. Платы контроллера и интерфейса предназначены для обработки сигналов с датчиков регулятора и дискретных сигналов управления, а также управления импульсными источниками тока платы усилителя мощности. На плате усилителя мощности расположен импульсный источник тока, предназначенный для управления ИУ.


На плате защит размещены элементы дискретных входных каналов, обеспечивающие защиту элементов БУ от возможных кратковременных перенапряжений, возникающих в электрических цепях тепловоза при коммутации электрических аппаратов. Кроме того, эти элементы обеспечивают преобразование входных сигналов управления с уровнем напряжения 75 В в сигналы с уровнем напряжения 15 В, подаваемые на плату контроллера. На плате сопряжения находятся:

• радиатор с транзистором стабилизатора напряжения, выходное напряжение которого предназначено для питания микросхем платы усилителя мощности и импульсного источника питания, расположенного на плате интерфейса;

• защитные диоды;

• усилитель управления силовым транзистором канала управления ИУ.

Схема подключения регулятора типа ЭРЧМ30Т4-01 к электрическим цепям тепловоза ТЭМ2 приведена на рис. 2. Питание электронного блока управления БУ осуществляется от специального блока питания БП, включаемого на полное напряжение аккумуляторной батареи. Блок БУ сохраняет полную работоспособность при величине напряжения питания в пределах 50 — 105 В, а при пуске дизеля допускается уменьшение напряжения питания до 40 В в течение не более 12 с. Габаритный чертеж электронного блока БУ приведен на рис. 3.

Блок БУ работает следующим образом. Дискретные сигналы управления с уровнем напряжения 75 В, поступающие на плату защиты, преобразуются в сигналы с уровнем напряжения 15 В, которые затем поступают через плату интерфейса на плату микроконтроллера. Здесь в соответствии с поступившими сигналами и заданной программой вырабатываются следующие команды:

в результате комбинации четырех сигналов (ДВХ1 — ДВХ4), поступающих от контроллера машиниста в зависимости от положения его главной рукоятки, вырабатывается управляющий сигнал, обеспечивающий реализацию и поддержание величины частоты вращения дизеля в соответствии с табл. 1;

при поступлении сигнала ДВХ6 («Стоп/Работа») формируется команда «Работа дизеля». При этом дизель может быть запущен, и в дальнейшем будет работать. Если же данный сигнал не поступил, то пуск дизеля не произойдет.

На плату микроконтроллера также поступает сигнал от преобразователя ПЧД в виде частотного сигнала. На основе этого сигнала вырабатывается управляющий сигнал по каналу регулирования частоты вращения дизеля в виде импульсов с частотой 300 — 2000 Гц, который поступает на плату усилителя мощности.

Поступившие на усилитель мощности управляющий сигнал регулирования частоты вращения коленчатого вала и сигнал обратной связи с резисторов обратной связи, включенных в цепь ИУ, обрабатываются по соответствующему закону. В результате вырабатывается управляющий сигнал для силового ключа управляющего устройства ИУ.


При поступлении сигнала ДВХ5 (режим длительного холостого хода) частота вращения коленчатого вала дизеля, независимо от поданных сигналов на дискретные входы ДВХ1 — ДВХ4, принимает значение, заданное пользователем тепловоза. При включении электродинамического тормоза (если локомотив им оснащен) сигнал ДВХ5 используется для задания частоты вращения 300 мин-1 независимо от поданных сигналов на дискретные входы ДВХ1 — ДВХ4.

Устройство и работа ИУ. В регуляторах используются ИУ типа ЭГУ102 (рис. 4). Исполнительное устройство содержит три корпуса: верхний 1, средний 2 и нижний 3, а также крышку 4. На верхнем корпусе закреплены поворотный электромагнит 9 и штепсельный разъем для подключения обмотки поворотного электромагнита к БУ. В верхнем корпусе 1 расположены силовой вал 6, рычаги 7,18 и система рычагов 8 обратной связи. Рычаг 18 жестко закреплен на выходном валу поворотного магнита 9. Поворотный электромагнит ИУ крепится к верхнему корпусу четырьмя шпильками. Рядом на корпусе находится упомянутый штепсельный разъем.

Окончание следует)

Канд. техн. наук И.П. АНИКИЕВ, ОАО «ВНИИЖТ», инженеры А.Н. КИРЬЯНОВ, И.А. ЧЕРЕЗОВ, ООО ППП «Дизельавтоматика», г. Саратов

Тема перенесена
 

Эта тема была перенесена из раздела Журнал "Локомотив".

Перенес: Admin