Режим роботи дизелів

Розділ 6. Експлуатація локомотивних енергетичних установок

Режим роботи дизелів

Режим роботи двигунів визначається частотою обертання колінчастого валу (), положенням регулюючого органу (рейки паливного насоса високого тиску ПНВТ) і тепловим станом силової установки.

У експлуатації режими роботи локомотивних енергетичних установок відрізняються великою різноманітністю із-за різного роду служби тепловозів, ваги потягів, профілю шляху, кліматичних умов і технічного стану локомотива.

До основних режимів, що мають місце в експлуатації, можна віднести наступні: сталий (стаціонарний) і несталий (нестаціонарний) режими; перехідний режим при пуску двигуна, розгоні, наборі й скиданні навантаження; режим холостого ходу; номінальний та частковий режими навантаження й швидкісні.

Комбінований двигун внутрішнього згорання повинен надійно працювати в широкому діапазоні зміни частоти обертання колінчастого валу () і потужності () (обертового моменту). Цей діапазон визначається: допустимими умовами роботи двигуна й споживача й може бути обмежений різними чинниками: тепловою й механічною напруженістю деталей двигуна; умовами протікання робочого процесу й спільної роботи турбокомпресора й поршневої частини та ін. Мінімально допустимий швидкісний режим визначається умовами стійкої роботи двигуна.

При сталому режимі момент, що крутить, на колінчастому валу двигуна рівний сумарному моменту опору, а положення регулюючого органу, частота обертання й тепловий стан двигуна не змінюються в часі.

При несталому режимі двигун виробляє енергію, меншу або більшу тій, яка необхідна для подолання зовнішнього навантаження. При несталому режимі можуть змінюватися в часі зовнішнє навантаження, частота обертання, положення регулюючого органу й тепловий стан дизеля. Можливі несталі режими при незмінному положенні регулюючого органу або частоти обертання.

Під перехідним процесом (режимом) розуміють такий процес, протягом якого відбувається перехід з одного початкового сталого або несталого режиму на інший кінцевий сталий або несталий режим.

При швидкісному режимі основні показники дизеля () і ін. змінюються залежно від частоти обертанні колінчастого валу ().

Навантажувальний режим представляє залежності показників дизеля від зміни навантаження двигуна, тобто .

При номінальному режимі силова установка працює при номінальній потужності, що отримується при номінальних значеннях частоти обертання й циклової подачі палива.

Частковий режим характеризується меншою потужністю по відношенню до номінальної і має широкий діапазон при зменшенні частоти обертання від номінального до мінімального значень.

Режим холостого ходу відповідає експлуатації дизеля без зовнішнього навантаження.

Для енергетичних установок магістральних і маневрових тепловозів характерні часті зміни режимів роботи при циклічній зміні навантаження: холостий хід – навантаження – холостий хід (рис. 6.1). Навіть при русі потягу по порівняно нескладній ділянці спостерігаються постійні з інтервалом 1...6 хвилин зміни режимів. При цьому подача палива збільшується від 0 до 100% і відбуваються різке її скидання.

У загальному випадку для магістральних тепловозів тривалість роботи дизеля на номінальному режимі не є визначальною, проте, в загальному балансі витрати палива основна частка доводиться на роботу в цьому режимі і значна частка – на несталих режимах.

а – вантажний тепловоз 2ТЭ116; б – пасажирський тепловоз ТЭП70;

в — маневровий тепловоз ЧМЭЗ: –––– робота на гірці; -------- при вантажному дворі

Рис. 6.1. Розподіл часу роботи тепловозів по позиціях контролера машиніста

Для магістральних і маневрових тепловозів час роботи силових установок на номінальному режимі складає 5…12%, на холостому ході – 30...70%, на несталих режимах – 16...45%. При цьому особливо часто змінюються режими роботи при експлуатації дизелів маневрових тепловозів, які велику частину часу експлуатуються на несталих режимах і режимі холостого ходу.

Число перемикань позицій контролера управління локомотивом (змін режимів) за годину роботи для дизелів вантажних тепловозів в середньому складає 50…60, пасажирських – 110...115, маневрових до 130.

Порівняльний ступінь завантаження двигунів в різних умовах доцільно характеризувати коефіцієнтом використання потужності

,

де – номінальна потужність;

– середня експлуатаційна потужність без урахування часу роботи на холостому ході;

,

де – потужність, що реалізовується в експлуатації на і-му режимі;

– інтервал часу, на якому реалізується потужність ;

– число інтервалів. За статистичними даними, наприклад, для вантажних тепловозів коефіцієнт .

Велике значення має вивчення процесів, що протікають на вищезгаданих режимах.