CC BY
18
Considered the question of determining the structure and principle of work of the intelligent agent, with the possibility to self-study. Designed fuzzy classifier, the purpose of which is to determine the param-
eters of work of management bodies of the rolling stock depending on the train situation.
УДК 621.44.3:678-462
ГРИЦУК 1.В., к.т.н., доцент (Дон1ЗТ); АДРОВ Д.С., астрант (ДонНАБА); ПРИЛЕПСЬКИЙ Ю.В., к.т.н., доцент (Дон1ЗТ);
КРАСНОКУТСЬКА З.1., старший науковий ствроб^ник (НТУ м. Кшв); ВЕРБОВСЬКИЙ В С., науковий ствроб^ник (Институт Газу НАНУ).
Алгоритм формування оперативно'1 готовност двигуна внутрiшнього згорання з системою прискореного прогрiву й утилiзацieю теплоти в1дпрацьованих газiв тепловим акумулятором
Актуальшсть
Практика експлуатацп двигунiв внутрiшнього згоряння в складi енерге-тичних установок (ЕУ) i засобiв транспорту (ЗТ) показуе, що 1'хнш потенщал за продуктивнiстю, безвiдмовностю,
зручнiстю обслуговування й шшим показ-ник реалiзуeться далеко не повнiстю. По-яснюсться це тим, що умови 1'хньо'1 експлуатацп вiдрiзняються, причому в рядi випадкiв дуже iстотно, вiд тих, на яю вони розрахованi. У цих умовах серед ос-новних проблем ефективно! експлуатацп ЕУ й ЗТ особливе мюце займае передпус-кова теплова пiдготовка двигуна внутршнього згорання (ДВЗ). Досить часто ця проблема збшьшуеться вщда-ленютю ЕУ й ЗТ при робот вiд мiсць постiйного 1'х базування, населених пунктiв i лiнiй електропередач, що утруд-нюе або повшстю виключае можливiсть застосування традицiйних способiв i за-собiв передпусково'1 тдготовки.
Забезпечення надiйного пуску ДВЗ ЕУ й ЗТ, що експлуатуються при низьких температурах поеднано з великими труд-нощами. Гостро стоЛть проблема ращо-нального використання паливно-енергетичних ресурсiв i зниження шкiдливих викидiв (ШВ) вiдпрацьованих газiв двигуна внутршнього згорання [1, 2]. Необхiдно вщзначити, що в умовах низьких температур передпусковий про-грiв ДВЗ займае досить багато часу, це значно знижуе змшну продуктившсть ЕУ й ЗТ. Також у перюди зупинки ЗТ при низьких температурах досить часто 1'х двигун взагалi не зупиняють, що призво-дить до перевитрати палива й зниженню ресурсу ДВЗ.
Проблема тдготовки ДВЗ до початку роботи виршуеться всшякими способами вщ примггивно! мiжзмiнноi практики роботи двигуна на холостому ходi до застосування пiдiгрiвачiв i нагрiвачiв, що вимагають додаткових витрат палива або стороншх джерел енергп. При цьому, як показуе досвщ, найбiльш ефективно од-
ночасно поеднувати засоби збереження тепла (чохли, капоти, щити та шше) i засоби полегшення пуску (пристро'' для акумулювання тепла (ПАТ) вщпрацьова-них газiв (ВГ) привiдних двигунiв, його збер^ання й наступного використання при передпусковш тепловiй пiдготовцi -системи утилiзащi тепла (СУТ), пiдiгрiвчiв рiдинних (ПР) типу ПРД i ПРБ). Особливе мюце в системi теплово'' пщготовки займае система утилiзацii тепла (СУТ) ВГ приводного двигуна ЕУ й ЗТ, що створена з використанням теплоаку-мулюючих пристро'в (ТАП) i рiзного виду теплоакумулюючих матерiалiв (ТАМ), а також системою прискореного прорву (СПП) [3] ДВЗ.
Одним з можливих рiшень проблеми передпусково'' теплово'' пiдготовки двигу-на е оснащення ЕУ й ЗТ СУТ ВГ, ТАП й системою прискореного прорву, що дозволить радикальним шляхом виршити протирiччя мiж потребами в додатковш тепловiй енергп, необхщнш для передпусково'1' теплово'1' пщготовки ДВЗ ЕУ й ЗТ до роботи i п нерацiональним роз-сiюванням у навколишнiй проспр при ро-ботi [3, 4, 5, 6]. Однак, при такому складному додатковому об'еднанням в однш конструкцп системи охолодження (СО) ДВЗ велико'' кшькосп додаткових еле-мешив виникае гостра необхiднiсть у створенш спецiальних пристро'в, якi ке-рують всiма цими елементами СО за спещальними алгоритмами 'х роботи. Це дуже важливо для одержання максимального позитивно ефекту з використання викидно'' теплоти ВГ, економи палива й зниженню викидiв ШВ ВГ при пщготовщ до пуску ДВЗ i його прогрiвi для прийнят-тя навантаження щодо ЕУ або початку руху з навантаженням щодо ЗТ.
Анал1з публ1кац1й
Проведений аналiз попередшх до-слiджень [1, 3] показав, що в конструкцп ТА поеднання акумулювання теплоти ВГ i теплоноая системи охолодження двигуна
дозволяе ефективно використовувати ви-кидну теплову енерпю двигуна ЕУ й ЗТ для його передпускового розiгрiву. Кон-струкщя системи прискореного прогрiву ДВЗ дозволяе вщключати насос штатно'' системи охолодження ДВЗ у режимi холодного двигуна й за допомогою системи клапашв i додаткового електричного насосу з регульованою частотою обертан-ня здшснювати прискорений прогрiв двигуна до необхщно'' встановлено'' тем-ператури. Такi система прискореного про-грiву й ТА забезпечують бiльш тривале збереження акумульовано' з ВГ теплоти в перiод зупинки, мЫмальний час перед-пусково'' теплово'' пiдготовки двигуна й зниження зноав елементiв систем й ме-ханiзмiв в сполученнях двигуна в порiвняннi з iснуючими конструкцiями засобiв теплово'' пiдготовки .
Нами був розроблений комплекс, що включае в себе тепловий акумулятор з ре-човиною, яка мае фазовий перехщ при нагрiваннi вщпрацьованими газами для передпускового розiгрiву двигуна й систему прискореного прорву [4]. ТА дозволяе накопичити викидну теплоту згорiвшого палива ДВЗ, що вщповщае тепломюткосп ВГ двигуна, що знаходить-ся у корпус теплового акумулятора й теп-ломюткосп ТАМа, що знаходяться в рщкш фазi. У якостi ТАМа застосовано полiетилен високо'' густини (температура фазового переходу 408К, питома теплота фазового переходу 230 кДж/кг) [1]. Проведет теоретичш й експериментальш до-слiдження [1, 5] дозволили виявити основы параметри ТА, як пов'язанi з його геометричними параметрами й кон-струкцiею теплообмшника для розiгрiву ТАМа вiдпрацьованими газами двигуна, а також системи прискореного прорву i п складових при робота
Мета роботи
Метою статп е обгрунтування i ро-зробка алгоритму формування процесу прискореного розiгрiву ДВЗ у процесi пе-
редпусково! пiдготовки, пуску, прискоре-ного прогрiву його до температури, що дозволяе здшснювати приймання наван-таження в процесi роботи, тобто фор-мування оперативнох готовносп ДВЗ за допомогою розробленоi системи, що включае в себе елементи прискореного прорву й тепловий акумулятор з напов-нювачем - речовиною фазового переходу, що на^ваеться теплотою вщпрацьованих газiв для передпускового розiгрiву двигуна й пiдiгрiву його в процес роботи.
Основний матер1ал
Пуск двигуна - необхiдна умова роботи 6удь-яко1 енергетичноi установки. Оргашзащя пуску завжди вимагае додат-кового устаткування, ускладнення i здо-рожчання двигуна, додаткового технiчно-го обслуговування його, а проведення пуску завжди супроводжуеться скорочен-ням моторесурсу, перевитратою палива, пiдвищеними викидами токсичних ком-понентiв. Особливо складним, утруд-неним, таким, що супроводжуеться не тшьки зниженням моторесурсу, але й не-безпекою аварп, е «холодний» пуск, тобто пуск непростого двигуна в умовах зни-жених температур навколишнього повiтря [1, 2]. Пусковi якостi двигунiв оцiнюються граничною температурою надшного пуску
i часом, необхщним для пiдготовки ДВЗ до прийняття навантаження. При пониже-них температурах самого двигуна i оточуючого його середовища пуск ускладнюеться, надiйнiсть пуску iстотно знижуеться, а час тдготовки до прийняття навантаження зростае. Ц характеристики залежать вщ конструктивних i експлуатацшних показникiв ДВЗ: ступеня стиску, параметрiв подачi палива при пуску, моменту опору обертанню вала двигу-на, потужносп електропусковой системи, марок застосовуваних палив й олив i тл. Гранична температура надiйного пуску суттево залежить вiд пускових обертiв -частоти прокручування колшчастого валу. Ця частота у «холодного» двигуна зни-
жуеться, тому що росте onip прокручу-ванню вала, знижуеться eMHiCTb акумуля-торних батарей, знижуються тиск i температура повiтря в цилiндрi наприкiнцi стиску. У цих умовах виникають пробле-ми i3 запалюванням i, особливо, з самоза-палюванням горючо! сумiшi.
Для удосконалення процесу приско-реного пуску i прорву двигуна, а також для тдтвердження викладених вище по-ложень на кафедрi рухомого складу залiз-ниць Донецького шституту залiзничного транспорту (Дон1ЗТ) спiльно з 1нститутом газу НАН Украши були проведенi вiдповiднi експериментальн дослiдження. Насамперед, [4, 3]була розроблена система регулювання температури охолоджую-чо! рiдини газопоршневого електроагрега-ту з утилiзацiею теплоти з тепловим аку-мулятором [6, 7], удосконалена схема системи охолодження двигуна внутршнього згорання для ще! системи, було розробле-но конструкщю теплового акумулятору (ТА) фазового переходу.
При дослщжент впливу ТА i системи прискореного прогрiву системи охолодження ДВЗ на ефектившсть передпускового прорву, а, отже, i пуску ДВЗ, об'ектом дослщження служила стацiонар-на моторна установка з тепловим акуму-лятором i системою прискореного про-грiву (рис.1). Для забезпечення вщповщно! роботи ДВЗ з означеними системами було розроблено алгоритм фор-мування оперативно! готовности двигуна внутршнього згорання - алгоритм фор-мування прискореного прорву ДВЗ у процес передпусково! пiдготовки, пуску, прискореного прорву його до температури, що дозволяе здшснювати приймання навантаження при виконанн техно-лопчних операцiй, тобто формування оперативно! готовносп ДВЗ за допомогою розроблено! системи, що включае в себе елементи прискореного прорву й тепло-вий акумулятор фазового переходу.
Для забезпечення у повнш вiдповiдностi до обумовлених в до-слiдженнях вимог щодо процесу перед-
пусково! теплово! пiдготовки i прискоре-ного прогрiву ДВЗ на прикладi дослщно! установки (рис. 1) було розроблено алгоритм формування процесу прискореного прорву ДВЗ у процес передпусково! пiдготовки, пуску, прискореного прорву його до температури, що дозволяе здiйснювати приймання навантаження в процес роботи, тобто формування оперативно! готовност ДВЗ за допомогою ро-
зроблено! системи, що включае в себе елементи прискореного прорву й тепло-вий акумулятор.
Розроблений алгоритм включае в себе 3 складових частини. У вщповщносп до умов роботи дослщно! системи було обгрунтовано i розроблено алгоритм роботи системи прискореного прорву та утилiзацii теплоти тепловим акумулято-ром (рис. 2).
и •ах*
Л ягм^яу!
9>тм>огт
Ряклй ; пмлАшмг ®
РНщЯ) И*
пт и
О Я0ВШП ШКр —СЗ 4шгу 4 .м*« ту ОТ —С Аотс^'к»«»яимфяот ДО —О Лпшшдммиюич^Л —СП Мнвшшш *1 <к\до иг {сисочю «ш1№ —о Агашм* л» «мует И тцпктя» «чЬп -О ^фтЬкутоЫи^Ъун^'^д&пМК О Цм» 1мр' »мЫ|Г) ^«ц1 а1
О^ППТ ЛчлиЫиС Д^ПпЦ 'Ь1
Й>
л» ^»сак д.шпм
> >
осям .■чрссйп1
сцики щя .'7}
Рис. 1. Схема експериментально! установки (а) для дослщжень системи регулю-вання температури охолоджуючо! рiдини ДВЗ електроагрегату з системою прискореного прорву та утилiзацiею теплоти тепловим акумулятором i !! функцiональна система
керування (б):
1- ДВЗ, 2 - турбокомпресор (випускна труба для газопоршневого двигуна), 3 - блок керування системи ре-гулювання температури охолоджуючо! рщини ДВЗ, 4 - впускний колектор, 5 -випускний колектор, 6 - клапани байпасу, 7 - електричний насос системи охолод-ження, 8 - електромагштний клапан байпасу штатного насосу системи охолод-ження, 9 - датчик температури охолоджу-
ючо! рщини на входi в ДВЗ, 10 - датчик температури охолоджуючо! рщини на ви-ходi з ДВЗ, 11 - теплообмшник системи охолодження, 12 - датчик температури охолоджуючо! рщини на виходi з тепло-обмшника, 13 - тепловий акумулятор фазового переходу, 14 - датчик температури охолоджуючо! рщини на виходi з теплового акумулятора, 15 - насос теплового акумулятора, 16 - клапани теплообмшни-
а
б
а
ка теплового акумулятора, 17 - двохпо-зицГйнГ клапани, 18 - теплообмшник теплового акумулятора фазового переходу, 19 - датчик температури охолоджуючо'1' рГдини в ДВЗ, 20 - електромагштний клапан включення штатного насосу системи охолодження, 21 - електромагштний клапан двохпозицшний Крiм цього для скла-дових його частин було обгрунтовано i розроблено алгоритм роботи системи при-скореного прогрiву (ССПД) (рис. 3) й алгоритм роботи системи утилГзацп теплоти тепловим акумулятором (СУТТА) фазового переходу (рис. 4).
Пристрш формування оперативно'1' готовносп двигуна внутрГшнього згорання на основi системи прискореного про-грГву й системою утилiзацieю теплоти вщпрацьованих газiв тепловим акумуля-тором (ТА) призначене для контролю температур теплоноая в системi охолодження ДВЗ енергетично'1' установки й автоматичного регулювання режимiв 1'хньо-го прорву. Пристрiй застосовуеться на енергетичних установках iз привiдними двигунами внутрГшнього згорання Д-461 i К-159М2Г, а також може застосовуватись на шших ЕУ або ЗТ.
Основна мета, що переслщувалась при створенш цього пристрою, робота якого виконувалась за розробленим алгоритмом (рис. 2, а) - зменшення витрати палива й зниження шкщливих викидiв за рахунок автоматизацп процесу контролю й регулювання температурних режимiв у системi охолодження ДВЗ енергетично'1' установки. Наслiдком застосування дано-го пристрою е контроль i можливють автоматичного керування процесом про-грiву теплоносiя системи охолодження ДВЗ у процес передпусково'1' пiдготовки, запуску ДВЗ i прискореного прорву його до температури, при якш можливо навантаження двигуна (накидання навантаження), тобто не менш 50°С. Крiм цього ро-зроблений пристрiй iнформуе про поточ-ний стан температур теплоноспв i процеси 1'хнього прогрiву. Все вищевикладене здiйснюеться вiдповiдно до алгоритму йо-
го роботи (рис. 2, а, б).
Функщонування розробленого пристрою формування оперативно'1' готовностi двигуна внутрiшнього згорання на основi системи прискореного прорву й системи утитзаци теплоти вщпрацьованих газiв ТА побудовано на анашзГ температурних зна-чень теплоносГïв системи охолодження ДВЗ.
Контрольш датчики температури охолоджувально'1' рГдини встановлюються в мюцях, зазначених на рис.1, а, врГзають-ся в середину блоку цилшдрГв ДВЗ у кон-тури охолодження, а ri, якГ не вимагають додаткового врiзання в контур, закрГплю-ються на трубопроводах (патрубках), тому що для зняття температурних даних не мають потреби в безпосередньому кон-тактi з вимiрюваним середовищем. Суть у тому, що якщо температура теплоноспв нижче гранично допустимого рГвня (40°С), то для здшснення процесу пуску ДВЗ спочатку запускаеться система ТА й пропускае за допомогою насоса через ТА рщкий теплоносш, що забирае теплоту накопичену ТАМ й транспортуе ïï усере-дину малого кола циркуляцп ДВЗ до до-сягнення встановлено'1' температури (40°С). ПГсля цього здiйснюеться пуск ДВЗ i запускаеться система прискореного прорву ДВС, а по досягненнi температури теплоноспв у малому колГ 1З ДВС 80°С система формування оперативно! готов-ностГ двигуна внутрГшнього згорання вГдключаеться й ДВЗ працюе без ïï. У випадку пщвищення температур теплоноспв бГльше допустимо'1' норми (бГльше 90°С) спрацьовують електромагштш клапани 20 та 8 на вщключення вГдповГдних елементГв ïï.
У рамках поставленого завдання пристрш виконуе наступш функцп:
а) зчитування значень датчикГв температури охолоджючо'1' рГдини;
б) порГвняльний аналГз температурних характеристик з метою виявлення стану теплоноспв;
в) керування системою прогрГву вщповщно до отримано'1' шформацп, а са-ме:
- вибГр режимГв прогрГву;
- вГдключення вГдповГдних еле-ментГв пристрою у випадку збшьшення температур теплоноспв вище допустимо'1' норми.
Алгоритм роботи системи регулювання температури охолоджуючоï рГдини ДВЗ електроагрегату, оснащено!!! СППД та СУТТА, а також дГаграма режимГв роботи розробленоï системи представленГ на рис. 2, а й 2, б вщповщно.
Алгоритм функщонування системи формування оперативноï готовности ДВЗ наведено у спрощеному виглядГ: виклю-ченГ блоки виводу шформаци на дисплей i вводу шформацп з клавГатури, оскГльки даш дп не впливають Гстотно на роботу системи в щлому. Дана схема мае бшь-шою мГрою ГлюстративнГ цГлГ, i не вщби-вае повною мГрою особливостей реальноï програми, пов'язаних з оптимГзацГею алгоритму.
Таким чином, розроблений пристрш е ушверсальним, його можливо викори-стовувати для забезпечення оперативноï готовносп ДВЗ як ЕУ так i ЗТ [6].
Алгоритм роботи системи регулювання температури охолоджуючоï рГдини ДВЗ електроагрегату, оснащеноï СППД та СУТТА показана на рис. 2, а, б. Регулю-вальним параметром в пристроï виступае параметр - температура (теплоносГя охо-лоджуючоï рГдини або ТАМ).
У блощ 1 (рис. 2, а) проводиться зчи-тування сигнашв термодатчикГв охолоджу-ючоï рГдини, якГ розташованГ (рис.1, а) на входГ в ДВЗ (9), на виходГ з ДВЗ (10); на ви-
ходi з теплообмшника (12), на виходi з теплового акумулятора (14), в ДВЗ (19) та з датчика температури ТАМ в ТА.
У блощ 2 проводиться нормування сигналу з указаних датчиюв i перетворен-ня 1'х аналогових сигнашв у цифрове пред-ставлення для роботи електроних блоюв пристрою.
У блощ 3 вщбуваеться збереження даних в оперативному запом'ятовуючому пристро' (ОЗП). У блощ 4 проводиться аналiз накопичених в ОЗП значень для роботи електроних блоюв пристрою.
У блощ 5 перевiряеться умова роботи пристрою. Якщо виконуеться вхщна вимога (умова) «Робота ДВЗ», тобто при-вщний двигун електроагрегату працюе, то пристрш, що працюе за алгоритмом, переходить до блоку 7 для перевiрки робо-чо'1 температури охолоджуючо'1' температури ДВЗ. Якщо задаеться вхщна вимога (умова) або команда «Зупинка ДВЗ», тобто привщний двигун електроагрегату по-трiбно зупинити, то пристрш за алгоритмом переходить до блоку 6 для проведен-ня перевiрки ТА на можливють виклю-чення.
У блощ 6 проводиться перевiрка теплового акумулятора за температурою ТАМ, що накопичена в ньому на кшець роботи (перед зупинкою). Якщо температура ТАМ ТА ^ам > 150оС (тобто в ТА накопичена достатня температура, яку можливо використовувати для запуску ДВЗ), то ДВЗ виключаеться.
а)
^чаток -
te
Зчитування cигнaлiв тepмoдaтчикiв
б)
Нopмувaння cигнaлу, пepeтвopeння в цифpoвe ^ед-cтaвлeння
Збepeжeння даних в ОЗП
Анатз oпиcaниx в ОЗП значень
80
60
W
20
flptfC м<0
- 1
sSfn®^ «да*»«4*4 If
f/j $/А / iff да ^
i/// Ш W
150 WO U
1
2
3
4
Рис 2. Aлгopитм po6OTO cиcтeми peгулювaння тeмпepaтуpи oxoлoджуючoï piдини ДВЗ eлeктpoaгpeгaту, ocнaщeнoï' СППД та СУТТА (а), а ташж дiaгpaмa peжимiв poбoти poзpoблeнoï' ^стеми (б)
Якщо температурою ТАМ дорiвнюe або менше значення 150°С, то в блоцi 10 вщбуваеться затримка зупинення ДВЗ i здшснюеться примусова робота ДВЗ на холостому ходг При виконаннi ще'' умови здшснюеться постшна перевiрка в блощ 6 температури ТАМ ТА tTAM > 150°С. Як тiльки означена умова виконуеться, то ДВЗ виключаеться.
В блощ 7 проводиться перевiрка ро-бочо'' температури охолоджуючо'' рщини ДВЗ значенню t^ = 40-80°С. Якщо умова виконуеться, то роботу пристрою переводимо до блоку 8, де вщбуваеться вклю-чення системи прискореного прорву ДВЗ (алгоритм роботи системи (СППД) прискореного прогрiву двигуна та залеж-ностi розрахунково - експериментального дослщження часу прорву дизеля з цiею системою представлено на рис. 3, а i б). Якщо температура охолоджуючо'' рщини ДВЗ менше або бшьше значення t^ = 40-80°С, то спочатку пристроем проводиться наступна перевiрка в блощ 11, де пе-ревiряеться нижня межа температури ОР ДВЗ.
Якщо умова t^ < 40°С виконуеться, то в блощ 14 даеться команда на клапани 17 (рис. 1а), яю включають циркулящю теплоносiя через тепловий акумулятор (ТА), за допомогою якого температура ОР ДВЗ пщшмаеться до встановлених рашше меж ^ор = 40-80°С). Алгоритм роботи системи утилiзацiï теплоти тепловим акуму-лятором (СУТТА), а також залежносп часу зарядки ТА вщ температури теплоносiя i часу розрядки ТА вщ швидкосп теплоноая представлено на рис. 4, а, б i в. Июля включення ТА при-стрiй проводить перевiрку в блоцi 9.
Якщо умова щодо температури ОР 1^ор < 40°С не виконуеться, то в блощ 13 проводиться наступна перевiрка t^ > 80°С. Якщо умова не виконуеться, то пристрiй дае команду на перехiд до блоку
7, де проводиться перевiрка на знаход-ження температури ОР в межах t^ = 40-80°С i робота пристрою продовжуеться далi за розробленим алгоритмом. А якщо умова t^ > 80°С виконуеться, то виконуеться перехщ до блоку 8.
В блощ 9 проводиться перевiрка температури ОР t^ > 90°С. Якщо умова виконуеться, то даеться команда на кла-пани 20 та 8 (рис. 1, а), вщключення системи прискореного прорву ДВЗ в блощ 12, тсля чого прилад переходить в блок 1.
Якщо умова t^ > 90°С не виконуеться, то прилад дае команду на перехщ до блоку 8, де вщбуваеться включення системи прискореного прорву ДВЗ (рис. 3).
На рис. 2, б показана дiаграма ре-жимiв роботи розроблено'' системи, де показано про^в ДВЗ з 0°С до 60-80°С з ви-користанням описаного пристрою, як максимум за 400с. при використанш рiз-них технологiй прогрiву в залежносп вiд використання потужностi ТА (мало'' або велико'' потужностi) вiд яко'' за допомо-гою системи прискореного прорву ДВЗ проводиться його про^в до вщповщно" температури.
Алгоритм роботи системи (СППД) прискореного прорву двигуна та залежносп розрахунково - експериментального дослщження часу прорву дизеля з щею системою показано на рис. 3, а, б. Регу-лювальним параметром в пристро'' висту-пае параметр - температура теплоноая охолоджуючо'' рщини ДВЗ.
У блощ 1 (рис. 3, а) проводиться зчитування сигналiв термодатчиюв охолоджуючо'' рщини, яю розташоваш: на входi в ДВЗ (9), на виход з ДВЗ (10); на виходi з теплообмшника (12), на виходi з теплового акумулятора (14), в ДВЗ (19) та з датчика температури ТАМ в ТА.
У блощ 4 проводиться аналiз нако-пичених в ОЗП значень для роботи елек-троних блокiв пристрою.
У блощ 2 проводиться нормування сигналу з указаних датчиюв i перетворен-ня !х аналогових сигналiв у цифрове пред-ставлення для роботи електроних блоюв пристрою.
У блоцi 3 вщбуваеться збереження даних в в оперативному за-пом'ятовуючому пристро! (ОЗП).
У блощ 5 перевiряеться умова роботи пристрою. Якщо виконуеться вхщна вимога (умова) «Робота СППД», тобто привiдний насос СППД працюе, то при-стрiй, що працюе за алгоритмом, переходить до блоку 6 для перевiрки робочо! температури охолоджуючо! рiдини ДВЗ 1ор = 40-80°С. Якщо задаеться вхiдна вимога (умова) або команда «Зупинка СППД», то привiдний насос СППД зупиняеться i переключаються за допомо-гою клапанiв 20 та 8 (рис. 1, а) циркуляцп потоки ОР ДВЗ через штатний насос.
В блощ 6 проводиться перевiрка робочо! температури охолоджуючо! рщини ДВЗ значенню = 40-80°С. Якщо умова виконуеться, то роботу пристрою переводимо до блоку 7, де вщбуваеться вклю-чення програмованого насосу системи прискореного прорву ДВЗ 7 (рис. 1, а) на вщповщному режима При цьому цирку-ляцiя ОР вщбуваеться зi швидкiстю 0,12 -0,18 м/с. Пюля цього пристрш переходить до блоку 8, де проводиться наступна пе-ревiрка температури ОР > 90°С.
Якщо температура охолоджуючо! рiдини ДВЗ менше або бiльше значення tор = 40-80°С, то спочатку пристроем проводиться наступна перевiрка в блощ 9, де перевiряеться нижня межа температури ОР ДВЗ. Якщо умова ^ < 40°С виконуеться, то в блощ 11 даеться команда на включення програмованого насосу на циркулящю ОР зi швидкютю 0,2 - 0,22 м/с через ТА для цього клапани 20 i 8 (рис 1, а) закрити, а двухпозщшнв клапани 17 та 21 стоять у положены циркуляцп через ТА. Пюля цього СППД переходить до
блоку 6 для виконання повторно! пе-ревiрки вже описано! умови.
Якщо умова щодо температури ОР < 40°С не виконуеться, то в блощ 10 проводиться наступна перевiрка > 80°С. Якщо умова виконуеться, то пристрш дае команду на перехщ до блоку 8, де проводиться перевiрка на знаходження температури ОР Ц > 90°С i робота пристрою продовжуеться далi за розробленим алгоритмом. А якщо умова > 80°С не виконуеться, то виконуеться перехщ до блоку 6.
В блощ 8 виконуеться перевiрка температури ОР ДВЗ ^р>90°. Якщо умова виконуеться, то в блощ 12 проводиться вщключення системи прискореного прорву ДВЗ i вiдкриття клапанiв 20 та 8 (рис 1,а) на циркулящю через штатний насос. Пюля цього система переходить до блоку 1.
Якщо умова не виконуеться, то при-стрш переключаеться на роботу в блощ 7, де включаеться знову програмований цир-куляцiйний насос ОР 7 (рис. 1, а) i циркуля-цiя вiдбуваеться зi швидкiстю 0,12 - 0,18 м/с. Пюля цього пристрш переходить до блоку 8, де знову проводиться наступна пе-ревiрка температури ОР Ц > 90°С.
На рис. 3, б показаш залежносп ро-зрахунково-експериментального до-
слiдження часу прогрiву дизеля з описа-ною системою. З графша видно, що збiльшуючи швидюсть потоку рiдини ми скорочуемо час прорву двигуна, тим самим пщвищуемо моторесурс i скорочуемо шкiдливi викиди в атмосферу [3, 4].
Алгоритм роботи системи утилiзацii теплоти тепловим акумулятором (СУТТА), а також залежносп часу зарядки ТА вщ температури теплоносiя i часу розрядки ТА вiд швидкосп теплоносiя представлено на рис. 4, а, б i в. Регулювальним параметром в пристро! виступае параметр - температура тепло-ноая охолоджуючо! рщини ДВЗ i температура ТАМ.
У блощ 1 (рис. 4, а) проводиться зчитування сигналiв термодатчиюв охо-
лоджуючо'' рiдини, яю розташованi: на входi в ДВЗ (9), на виходi з ДВЗ (10); на виходi з теплообмшника (12), на виходi з теплового акумулятора (14), в ДВЗ (19) та з датчика температури ТАМ в ТА.
У блощ 2 проводиться нормування сигналу з указаних датчиюв i перетворен-ня 'х аналогових сигналiв у цифрове пред-ставлення для роботи електроних блоюв пристрою.
У блощ 3 вщбуваеться збереження даних в оперативному запом'ятовуючому пристро'' (ОЗП).
У блощ 4 проводиться аналiз нако-пичених в ОЗП значень для роботи елек-троних блоюв пристрою.
У блощ 5 перевiряеться умова роботи пристрою. Якщо виконуеться вхщна вимога (умова) «Робота ТА», тобто при-вщний насос ТА працюе, то пристрш, що працюе за алгоритмом, переходить до блоку 6 для перевiрки робочо'' температури ТАМ tx^ = 105...150°С.
Якщо задаеться вхщна вимога (умова) або команда «Зупинка ТА», то при-вщний насос ТА 15 зупиняеться, клапани 16 закриваються, 6 вщкриваються, потоки циркуляцп ОР переключаються за допо-могою клапашв 17 та 21 (рис 1,а). Шсля цього в блощ 7 вщбуваеться обмеження запуску ТА i вщбуваеться основне зупи-нення ТА. Дублювання необхщно, щоб не вщбулося невмисного технiчного вклю-чення ТА.
Шсля цього вiдбуваеться повне зупинення ТА.В блощ 6 вщбуваеться пе-ревiрка робочо'' температури ТАМ tXAM = 105...150°С. Якщо умова виконуеться, то пристрш переходить до блоку 1 i цикл роботи СУТТА повторюеться спочатку.
Якщо умова ^АМ = 105...150°С не виконуеться, то в блощ 8 проводиться ще одна перевiрка температури ТАМ ^АМ < 150°С. Якщо умова виконуеться то в блощ 10 вщбуваеться заряджання ТА, тсля чо-го повторно здшснюеться перевiрка в блощ 8 до момента, коли умова t-r^ < 150°С буде виконуватись. Якщо умова ^^ < 150°С в блощ 8 не виконуеться, то прилад проводить наступну перевiрку температури ТАМ ^АМ > 200°С в блощ 9. Температура ТАМ 200°С встановлена для матерiала ТАМ даного ТА, для шшого ма-терiалу ТАМ в подальшому вона може бути змшена.
Якщо умова ^^ > 200°С в блощ 9 виконуеться, то прилад переходить до блоку 7, де вщбуваеться перевiрка до зупинення ТА. Якщо умова ^^ > 200°С в блощ 9 не виконуеться, то прилад переходить до блоку 10, де вщбуваеться заряджання ТА.
На рис. 4, б i в показаш залежносп часу зарядки ТА вщ температури теплоноая i часу розрядки ТА вщ швидкосп теплоноая. Бшьш детальна шформащя про параметри i роботу ТА наведена в робо^ [5, 7].
а)
Рис. 4. Алгоритм (а) роботи системи утилiзащi теплоти тепловим акумулятором (СУТТА), а також залежносп часу зарядки ТА вщ температури теплоноая (б) i часу розрядки ТА вщ швидкосп теплоноая (в)
Висновки
Розроблено алгоритм формування оперативно! готовности двигуна внутршнього згорання з системою при-скореного прорву й уташзащею теплоти вщпрацьованих газiв тепловим акумуля-тором. Пристрш, що працюе за розробле-ним алгоритмом, призначений для контролю температур теплоноая в системi охолодження ДВЗ енергетично! установки й автоматичного регулювання режимiв !хнього прогрiву. Застосування цього алгоритму дозволяе ютотно скоротити час прогрiву двигуна до робочо! температури, що зменшуе як витрати палива й шкщли-вих речовин ВГ, так i збшьшуе моторесурс самого двигуна.
Список лггератури
1. Вашуркин, И.О. Тепловая подготовка и пуск ДВС мобильных транспортных и строительных машин зимой [Текст]. / И.О. Вашуркин - Тюмень, ТюмГНГУ, 2001. 145 с.
2. Шульгин, В.В. Тепловые аккумуляторы транспортных средств [Текст]. / В.В. Шульгин СПб.: Издательство Поли-техн. ун-та, 2005. - 268 с.
3. Адров, Д.С. Математичне моделю-вання роботи системи охолодження двигуна внутршнього згорання утатзацшно! установки при визначенш часу прорву [Текст]. / Д.С. Адров, Збiрник наукових праць До-нецького шституту залiзничного транспорту Укра!нсько! державно! академ! залiзничного транспорту. - Донецьк: Дон1ЗТ, 2011 -Випуск №27. 172с., с. 105-112
4. Патент на корисну модель иА № 50378, МКП (2009) F01Р 3/22. Система регулювання температури охолоджуючо! рiдини двигуна внутрiшнього згоряння для приводу електроагрегата / 1.В. Грицук, З.1. Краснокутска, Д.С. Адров - Опубл. 10.06.2010 Бюл. №11, 6с.
5. Адров Д.С. Тепловий акумулятор як зааб пiдвищення ефективностi пуску ста-цiонарного двигуна в умовах низьких темпе-
ратур [Текст]. / Д.С. Адров та ш. - Збiрник наукових праць Донецького шституту зашз-ничного транспорту Укра!нсько! державно! академи залiзничного транспорту. - Донецьк: Дон1ЗТ, 2011- Випуск №27. 172с., с. 117-126
6. Патент на корисну модель иА № 62417, МКП F01Р 3/22 (2006.01). Система регулювання температури охолоджуючо! рщини газопоршневого електроагрегату з утилiзацiею теплоти з тепловим акумуля-тором / 1.В. Грицук та iн. -0публ.25.08.2011, Бюл. №16, 5с.
7. Адров Д.С. Особливосп експери-ментально! стащонарно! моторно! установки й методики для дослщження системи прискореного прорву двигуна та утилiзацi! теплоти його вщпрацьованих газiв тепловим акумулятором. Збiрник наукових праць Донецького шституту зашз-ничного транспорту Укра!нсько! державно! академи залiзничного транспорту [Текст]. / Адров Д.С. та ш. - Донецьк: Дон1ЗТ, 2011-Випуск №28., с. 179-189,
Анотацн:
У статп описуеться алгоритм роботи системи оперативно!' готовности двигуна внутршнього згорання, який включае в себе алгоритми роботи системи вцшому та алгоритми роботи тдсистем теплового акумулятору та системи прискореного прогр1ву. Описана робота системи за алгоритмом, наведено принципи взаемодп елеменпв системи оперативно! готовности двигуна внутршнього згорання. Показаш та обгрунтоваш умови та об-меження роботи системи. Показано, що проведен-ня натурних дослщжень з використанням описа-них алгоршшв роботи системи шдтверджуе и працездатнють 1 можливють використання всього комплексу обладнання для одержання основних характеристик двигуна з системою оперативно! готовности двигуна внутршнього згорання.
В статье описывается алгоритм работы систем! оперативной готовности двигателя внутреннего сгорания, включающий алгоритмы работы системы в целом и алгоритмы работы подсистем: теплового аккумулятора и системы быстрого прогрева. Описанная работа системы по алгоритму, приведены принципы взаимодействия элементов системы оперативной готовности двигателя внутреннего сгорания. Показаны и обоснованы условия и ограничения работы системы. Показано, что проведение натурных исследований с использованием описанных алгоритмов работы системы под-
тверждает ее работоспособность и возможность использования всего комплекса оборудования для получения основных характеристик двигателя с системой оперативной готовности двигателя внутреннего сгорания.
The paper describes the algorithm systmy operational internal combustion engine, which includes algorithms of the system as a whole and algorithms subsystems: thermal battery and system accelerated
warming. We describe the operation of the system by the algorithm are the principles of interaction between elements of the operational readiness of the internal combustion engine. Showing and reasonable conditions and restrictions of the system. Shown that the completion of field studies using the described algorithms of the system proves its efficiency and the use of all complex equipment to obtain the basic characteristics of the engine system operational internal combustion engine.
УДК 621.791.92
БЕРЕЖНАЯ Е.В., к.т.н., ассистент (Донбасская государственная машиностроительная академия, г. Краматорск).
Моделирование, алгоритм работы и реализация микроконтроллерной системы мониторинга энергосберегающей технологии восстановления деталей погрузочных машин
Актуальность
В процессе эксплуатации погрузоч-но-разгрузочных машин вследствие действия сил трения детали подвергаются неравномерному изнашиванию.
В том случае, если машина эксплуатируется при соблюдении установленных правил технического обслуживания, изнашивание проявляется как нормальный относительно медленный естественный процесс. Однако нарушение правил технической эксплуатации приводит к повышенному износу деталей. Кроме того, скорость изнашивания одних и тех же деталей, установленных на однотипных машинах, различна в зависимости от квалификации обслуживающего персонала, интенсивности использования машины и рода перерабатываемого груза [1, 2]. Например, при использовании автопо-
грузчиков при переработке насыпных и навалочных грузов наблюдается более быстрое изнашивание деталей гидросистемы, ходового оборудования, коробки передачи, грузоподъемной рамы по сравнению со скоростью изнашивания этих узлов и деталей при эксплуатации автопогрузчиков на контейнерных или тяжеловесных площадках. Поэтому для продления срока службы деталей погрузочных машин необходимо учитывать ряд факторов и предпринимать меры по снижению интенсивности изнашивания, такие как своевременное техническое обслуживание и ремонтно-восстановительные работы. В частности, для снижения интенсивности абразивного изнашивания зубьев ковшей экскаваторов, ножей землеройных и погрузочных машин режущие рабочие органы последних восстанавливают и упрочняют методом электроконтактной наплав-
