Несталі режими і перехідні процеси

Робота дизелів тепловозів в умовах експлуатації характеризується частими і різкими змінами швидкісних і навантажень режимів. Ці зміни визначаються швидкістю руху потягу, профілем шляху, масою складу, напрямом і силою вітру, порою року і доби. Кожна зміна навантаження супроводжується перехідним процесом в двигуні. Як наголошувалося вище, перехідним називається процес переходу з одного сталого стану в інший під впливом дій, що управляють або збурюють. Сукупність перехідних процесів, наступних один за іншим, називають несталими режимами.

Залежно від характеру і величини зміни навантаження і частоти обертання перехідні процеси можна розділити на два типи:

1. перехідні процеси, пов’язані зі значними змінами навантаження і частоти обертання при перекладах рукоятки контролера машиніста з одного положення в інше;

2. перехідні процеси, пов’язані з коливаннями навантаження при незмінному положенні рукоятки контролера.

Такі коливання виникають у зв’язку із зміною зовнішніх умов або потужності допоміжних агрегатів силової установки тепловоза (включення або виключення гальмівного компресора, вентиляторів охолоджуючого пристрою і т.д.).

Перехідні процеси 1 типу виникають із-за зміни умов водіння, які вимагають зміни швидкісного і навантажувального режиму двигуна шляхом переміщення рукоятки контролера.

Процеси 2 типу обумовлені зміною зовнішніх умов, що приводять до виникнення незначних невідповідностей в системі «силова установка–споживач», які коректуються системою автоматичного регулювання (САР) частоти обертання і потужності двигуна без втручання машиніста і не грають істотної ролі в погіршенні техніко-економічних характеристик дизеля тепловоза.

Відносна тривалість перехідних процесів в експлуатації (по відношенню до загального часу роботи) за даними ряду досліджень складає для дизель-генераторів магістральних тепловозів 5…20%, для маневрових 25…40%. Ці дані отримані при обліку перехідних процесів 1 типу, які приводять до найбільш істотного погіршення , а з урахуванням перехідних процесів 2 типи їх тривалість збільшиться.

Серед різноманіття перехідних режимів роботи двигуна найбільше значення мають режими, від яких залежить продуктивність або якість технологічного процесу, здійснюваного енергетичною установкою. Ці режими є визначаючими. Як правило, вони пов’язані з найбільшою зміною циклових подач палива. До таких режимів відносять роботу при розгоні локомотива з малої швидкості руху до номінальної, роботу дизель-генератора при прийомі навантаження, роботу двигуна після подолання локомотивом підвищеного опору руху (скиданні навантаження, пуск двигуна).

На перехідних режимах дизель може працювати при положенні органу регулювання подачею палива і значенні частоти обертання , які характерні для сталих режимів роботи двигуна по характеристиках: зовнішній, швидкісній, постійній потужності, навантаженню.

Наприклад, при розгоні тепловоза дизель працює при положенні рейки ПНВТ на упорі і безперервній зміні частоти обертання, що спостерігається також на сталих режимах при роботі двигуна по зовнішній характеристиці.

Особливістю перехідних процесів є значна відмінність індикаторних і ефективних показників двигуна від їх значень при відповідних сталих режимах. При однакових циклових подачах палива на сталих і несталих режимах, зв’язаних, наприклад, із зростанням навантаження, на останньому досягається менша потужність. Зниження потужності на несталих режимах приводить до істотного зростання питомої витрати палива. Низька економічність і підвищена димність випускних газів при перехідних процесах, пов’язані із зростанням навантаження, є результатом незадовільного протікання робочого процесу, про що свідчить різке зниження індикаторного і ефективного ККД.