CC BY
138
УДК 629.424.1
В. В. Фурман
ООО «ППП Дизельавтоматика»
МЕТОДИКА РАСЧЕТА ОГРАНИЧИТЕЛЬНОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ ТЕПЛОВОЗНОГО ДИЗЕЛЬ-ГЕНЕРАТОРА
Предлагается методика определения оптимальной по приемистости и экономичности ограничительной характеристики тепловозного дизель-генератора в переходных режимах работы.
коэффициент избытка воздуха, цикловая подача топлива, индикаторный коэффициент полезного действия, индикаторная мощность, ограничительная характеристика.
Введение
Расчет ограничительной характеристики тепловозного дизель-генератора сводится к определению требуемой цикловой подачи топлива в каждой позиции контроллера в переходном процессе при переводе рукоятки контроллера с низшей на высшую с обеспечением требуемого качества переходного процесса.
Ранее предлагалось определять предельные значения подачи топлива в переходном процессе экспериментальным подбором коэффициента избытка воздуха по результатам визуальной оценки дымности выхлопных газов дизеля [1]. В данной статье предложены дополнительные обоснования для определения значений цикловой подачи топлива в режимах ограничительной характеристики в переходном процессе.
1 Обоснование методики
Коэффициент избытка воздуха в зависимости от цикловой подачи топлива определяют по формуле
а
Е
GVi 'п ' т
ю-^0-Чц •Z
(1)
24
где GVi - расход воздуха через дизель; qц - цикловая подача топлива; Z - число цилиндров; - стихеометрическое соотношение; т - тактность дизеля; ю -угловая частота вращения вала дизеля.
Учитывая, что в самом начале переходного процесса GVi = const и ю = = const, производная коэффициента избытка воздуха по цикловой подаче топлива имеет вид
да^ = - Gvi-гс-т dqn ю-^0 -дЦ -Z '
Изменение (дифференциал) da, коэффициента избытка воздуха в переходном процессе определяется изменением (дифференциалом) dqц цикловой подачи топлива:
d а, = да^ - dqz ддц
(3)
Индикаторную мощность дизеля определяют по формуле
Pi =
Hi- Z-ю-дц-п
п-т
(4)
где H - низшая теплотворная способность топлива; ц. - индикаторный КПД дизеля.
Дифференциал произведения индикаторного КПД и цикловой подачи топлива:
d (дц, п) = д^ц + дцd п. Тогда дифференциал мощности определяют как
dp. = Hi Z ю (л. ^ + дцdл).
п - т
(5)
(6)
Изменения индикаторного КПД и коэффициента избытка воздуха связаны зависимостью
dn
дП
да,
d а,
(7)
Подставляя выражение (7) в (6), представим дифференциал мощности в виде
25
dp = H Z Ю (Пг dqn + Чц ddnLdas )• (8)
п • т oa2
После подстановки (3) и (2) в формулу (8) и элементарных преобразований выражение для приращения мощности в переходном процессе примет вид
dp = H Z Ю dqn (Цг
п • т
GVj -т on, )
А0 чц roZ даъ
(9)
При достижении максимальной для данного скоростного режима мощности выполнится условие dP. = 0. Из (9) следует, что индикаторный КПД в режиме максимальной мощности будет определяться выражением
П, =г^ ^. (10)
А0 чц roZ оат
С учетом (1) выражение (10) может быть сведено к виду
П, =aE
on,
das
(11)
2 Экспериментальное определение характеристики
Зависимость индикаторного КПД n, от коэффициента избытка воздуха as и частоты вращения дизеля ю определяют экспериментально на каждой позиции контроллера.
Для определения коэффициента избытка воздуха и индикаторного КПД проводят испытания дизеля на каждой позиции контроллера при различных нагрузках с замером часового расхода топлива и с записью индикаторных диаграмм давления газов в цилиндре по методике [2].
Цикловую подачу топлива определяют по формуле
Чц
GT пт 3600roZ ’
(12)
где Gt - замеренный часовой расход топлива.
В результате обработки индикаторных диаграмм определяется среднеиндикаторное давление и индикаторная мощность:
P = Pi ■ Vh •Z-ro тс- т
(13)
26
где p. - среднее индикаторное давление; Vh - рабочий объем цилиндра. На основании формул (4) и (13) определяют индикаторный КПД:
Pi V
Hi • 4ц
(14)
Для каждой частоты вращения на основании результатов проведенных расчетов и полученных экспериментальных данных устанавливают зависимость индикаторной мощности, индикаторного КПД и коэффициента избытка воздуха от цикловой подачи топлива (см. рисунок).
Зависимость индикаторной мощности, индикаторного КПД и коэффициента избытка воздуха от цикловой подачи топлива
Из рисунка следует, что индикаторная мощность достигает максимума при определенной цикловой подаче топлива, дальнейшее увеличение которой не имеет смысла, поскольку оно будет сопровождаться уменьшением индикаторной мощности и увеличением продолжительности переходного процесса.
Заключение
Представленная методика расчета позволяет определить:
• зависимость индикаторной мощности от коэффициента избытка воздуха, индикаторного КПД и цикловой подачи топлива;
27
• значения цикловой подачи топлива, коэффициента избытка воздуха и индикаторного КПД, при которых индикаторная мощность достигает максимума, что обеспечивает минимальную длительность переходного процесса;
• что дальнейшее увеличение цикловой подачи топлива приводит к уменьшению коэффициента избытка воздуха, индикаторной мощности и к увеличению длительности переходного процесса.
Библиографический список
1. Оптимизация режимов работы тепловозных дизель-генераторов / Е. Е. Косов, С. И. Сухопаров. - М. : Интекст, 1999. - 184 с.
2. ГОСТ18509-88. Дизели тракторные и комбайновые. Методы стендовых испытаний.
© Фурман В. В., 2014
28
