Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Повышение эффективности работы тепловозов при применении накопителя энергии в силовой цепи Никипелый, Сергей Олегович

Повышение эффективности работы тепловозов при применении накопителя энергии в силовой цепи
<
Повышение эффективности работы тепловозов при применении накопителя энергии в силовой цепи Повышение эффективности работы тепловозов при применении накопителя энергии в силовой цепи Повышение эффективности работы тепловозов при применении накопителя энергии в силовой цепи Повышение эффективности работы тепловозов при применении накопителя энергии в силовой цепи Повышение эффективности работы тепловозов при применении накопителя энергии в силовой цепи
>

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Никипелый, Сергей Олегович. Повышение эффективности работы тепловозов при применении накопителя энергии в силовой цепи : диссертация ... кандидата технических наук : 05.22.07 / Никипелый Сергей Олегович; [Место защиты: Моск. гос. ун-т путей сообщ. (МИИТ) МПС РФ].- Москва, 2011.- 167 с.: ил. РГБ ОД, 61 11-5/2569

Содержание к диссертации

Введение

1 Использование накопителей энергии для тяги поездов 9

2 Анализ исследований по улучшению работы тепловозных дизелей на неустановившихся режимах 17

2.1 Совершенствование схем и систем воздухоснабжения 18

2.2 Режимы работы тепловозных дизелей 22

2.3 Совершенствование системы регулирования тепловозных дизель-генераторов 24

2.4 Выбор эксплуатационных характеристик и способов нагружения дизель-генераторов тепловозов 26

2.5 Постановка задачи исследования 30

2.6 Выводы 31

3 Математическое моделирование работы дизель-генератора тепловоза 36

3.1 Принципиальная силовая схема локомотива с гибридной силовой установкой 36

3.2 Расчет показателей работы дизеля 38

3.2.1 Обобщенная блок-схема модели дизеля и основные допущения для расчета показателей работы дизеля 40

3.2.2 Методика расчета расхода рабочего тела 42

3.2.3 Методика расчета параметров рабочего тела по элементам дизеля 46

3.3 Адекватность математической модели дизель-генератора 63

3.4 Выводы 66

4 Определение необходимой энергоемкости и выбор типа накопителя энергии 67

4.1 Исследование работы дизель-генератора тепловоза с накопителем энергии в силовой цепи в переходных процессах... 67

4.2 Анализ характеристик накопителей энергии и их пригодности для использования на тяговом подвижном составе 76

4.3 Выводы 89

5 Снижение энергоемкости накопителя 92

5.1 Предлагаемый способ управления силовой установкой тепловоза с накопителем энергии в силовой цепи 92

5.2 Расчет показателей работы электропривода 96

5.2.1 Обобщенная блок-схема алгоритма расчета электромагнитных процессов в силовой электрической цепи 96

5.2.2 Расчет показателей работы электропривода тепловоза 98

5.3 Тяговый расчет 104

5.4 Адекватность математической модели электропривода 105

5.5 Обобщенная блок-схема алгоритма работы Windows-приложения 106

5.6 Демонстрация работы Windows-приложения 107

5.7 Исследование показателей работы дизель-генератора тепловоза в переходных процессах при работе по разработанному алгоритму 111

5.8 Выводы 118

6 Технико-экономическое обоснование эффективности внедрения разработанных решений 119

6.1 Предлагаемые пути повышения эффективности работы тепловозов с накопителем энергии в силовой электрической цепи 119

6.2 Моделирование режимов эксплуатации 121

6.3 Расчет срока окупаемости модернизации локомотива 132

6.3.1 Методика расчета 133

6.3.2 Расчет годовых эксплуатационных расходов 134

6.3.3 Определение экономического эффекта за расчетный период и срока возврата капитальных вложений 137

6.4 Выводы 139

Заключение 141

Список использованных источников

Введение к работе

Актуальность работы. В современных условиях, наряду с повышением производительности локомотивов все более важную роль приобретает экономия топливно-энергетических ресурсов, повышение надежности и экологической эффективности. В настоящее время на сети железных дорог России эксплуатируется значительное количество локомотивов, выработавших свой ресурс. Разработка нового подвижного состава и замена устаревших локомотивов связана со значительными материальными затратами, поэтому особое значение приобретает модернизация существующих локомотивов.

Одним из способов достижения этой цели является применение комбинированных силовых установок, в состав которых входят накопители энергии. Тип и параметры накопителя должны обосновываться, исходя конкретных условий. В свою очередь, выбранные характеристики накопителя энергии определяют тип и параметры тяговой передачи, обеспечивающей согласованную работу всех звеньев силовой цепи локомотива.

Проблемы аккумулирования энергии при автономной тяге
рассматривались специалистами и ранее, однако до недавнего времени
практическое решение этого вопроса было связано с неудовлетворительными
технико-экономическими характеристиками накопителей и

преобразовательной техники.

Среди научных работ, проводимых в данной области, следует отметить исследования ученых ВНИИЖТ, МИИТ, РИИЖТ, ВНИТИ, МЭИ, а также труды зарубежных авторов, посвященных применению новых типов электрохимических, инерционных и емкостных накопителей энергии для тяги поездов.

Представленная работа посвящена частному вопросу применения накопителя энергии для улучшения технических, экологических и экономических показателей работы силовой установки тепловоза с сохранением его тяговой характеристики.

Целью работы является повышение эффективности работы силовых установок тепловозов в неустановившихся режимах путем применения накопителя энергии в силовой энергетической цепи.

Для выполнения поставленной задачи в работе:

- рассмотрен опыт использования накопителей энергии в силовых цепях
локомотивов, проведен анализ характеристик существующих накопителей
энергии и их пригодности для использования на тяговом подвижном составе;

-рассмотрены особенности работы тепловозных дизелей с газотурбинным наддувом в переходных процессах;

-разработана математическая модель рабочих процессов в силовой установке локомотивов и тяговом приводе с учетом переходных процессов и режимов эксплуатации;

-выполнено исследование работы дизель-генератора тепловоза с накопителем энергии в силовой цепи тяговой передачи в переходных процессах, предложен способ управления силовой установкой тепловоза при наличии накопителя энергии с целью минимизации его энергоемкости;

-разработана программа с элементами объектно-ориентированного программирования, позволяющая моделировать режимы эксплуатации тепловозов с учетом неустановившихся процессов в силовой установке. Проведено моделирование режимов эксплуатации;

- сформировано три целевых подхода к реализации положительного
экономического эффекта при использовании описанной системы в силовой
цепи тепловоза, и на основании результатов моделирования проведена
оценка экономической эффективности разработанных решений.

Объектом исследования является дизель-генераторная установка тепловоза.

Предметом исследования являются показатели работы дизель-генераторов тепловозов в неустановившихся режимах и их зависимость от емкости накопителей энергии, включенных в силовую цепь, и алгоритма управления.

Общая методика исследования. При выполнении задачи работы использовались современные вычислительные методы и различного рода программы «Delphi 7, SolidWorks 2010, MathCAD 14». Теоретическое исследование проведено с использованием метода итераций, методов численного решения систем нелинейных алгебраических уравнений и метода динамического программирования. Разработанное Windows-приложение позволяет моделировать режимы эксплуатации локомотива, изменяя управляющие параметры в режиме реального времени.

Научная новизна работы. Разработан новый подход к реализации высокоэффективного переходного процесса в дизеле при помощи накопителя энергии. Переходный процесс осуществляется не за счет избыточной подачи топлива, что вызывает дымление и тепловые перегрузки дизеля, а путем подвода энергии в силовую цепь тепловоза от накопителя.

Создана математическая модель, которая оснащена специальными алгоритмами управления частотой вращения и мощностью силовой установки современных тепловозов, имитирующая процессы в дизеле и электроприводе. Разработан способ, позволяющий минимизировать необходимую энергоемкость накопителя.

Практическая ценность работы. Предложено техническое решение по применению накопителя электрической энергии в силовой цепи тепловоза с целью повышения качества рабочего процесса дизеля в неустановившихся режимах. Минимизирована необходимая энергоемкость накопителя за счет изменения способа нагружения дизеля. Получено решение о выдаче патента на изобретение разработанного способа (Коссов Е.Е., Никипелый СО. Заявка на выдачу патента Российской Федерации на изобретение № 2009144792/11 «Способ управления силовой установкой и устройство для его реализации» от 3.12.2009 г.; решение о выдаче патента на изобретение от 16.11.2010 г.). Применение разработанного способа нагружения силовой установки позволяет уменьшить выбросы вредных веществ в атмосферу, снизить расход топлива и повысить надежность деталей цилиндропоршневой группы. Применение этого подхода позволит эффективно использовать

высокофорсированные дизели на тепловозах с электрической передачей. Срок возврата капитальных вложений оценивается на уровне не более двух с половиной лет.

Достоверность результатов исследований подтверждается

удовлетворительной сходимостью расчетных показателей работы силовой установки тепловоза с данными, полученными экспериментально.

Апробация работы. Основные положения диссертации были представлены на V Международной научно-практической конференции «TRANS-MECH-ART-CHEM» (МИИТ, 2008 г.); на восьмой, десятой, одинадцатой научно-практической конференции «Безопасность движения поездов» (МИИТ, 2007, 2009 и 2010 годы); на научно-практических конференциях «Наука МИИТа - транспорту» (МИИТ, 2009 и 2010 годы); на заседании кафедры «Локомотивы и локомотивное хозяйство» (МИИТ, 2009 и 2011 годы); на XX международной научно-технической конференции «Современные проблемы развития рельсового транспорта» (ВНУ им. В.Даля, 2010 г.); на семинаре «Проблемы автономного подвижного состава» (ВНИИЖТ2010г.).

Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в семи тезисах научно-практических конференций, в четырех статьях, в том числе одна в издании, рекомендованном ВАК по специальности 05.22.07.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения, списка использованных источников, включающего 125 наименований, и приложений. Объем работы составляет 167 страниц, в том числе 10 таблиц, 38 рисунков и 4 приложения.

Совершенствование системы регулирования тепловозных дизель-генераторов

Режимы работы тепловозных дизелей определяются условиями эксплуатации, которые могут отличаться в зависимости от рода выполняемой работы, климатических условий, а таюке целого ряда факторов, определяющих и характеризующих качество их использования. В общем случае режимы эксплуатации можно разделить на две большие группы: — работа силовой установки тепловоза с малой амплитудой отклонений от заданного режима, которую принято называть установившимся режимом; - переходные процессы - переход из одного установившегося режима в другой.

Так, было установлено [52], что топливная экономичность тепловоза определяется совершенством рабочего процесса двигателя в эксплуатационных режимах работы. При этом предполагалось, что максимум КПД тепловоза достигается при совмещении характеристики Ре(&)д) тепловоза с экономической характеристикой двигателя Рэ(& д), отличающейся тем, что при каждом значении угловой скорости шА коленчатого вала дизеля назначается такая мощность тяговой передачи в установившемся режиме, при которой мощность дизеля Рэ, соответствует его наибольшему эффективному КПД. Был выполнен ряд работ [38, 53], направленных на приближение характеристики Ре ( д) к экономической.

Опыт эксплуатации дизелей с различными скоростными характеристиками показал, что при равных эффективных КПД более экономичным в эксплуатации окажется тот тепловоз, у которого дизель имеет более высокую мощность по характеристике Рэ(о;д). Этот вывод позволил сформулировать требования к тепловозным дизелям: на тепловозах должны применяться преимущественно дизели с высокой экономической характеристикой [54].

В дальнейшем работы по повышению топливной экономичности тепловозов были выполнены в Харьковском институте инженеров транспорта (ХИИТе) под руководством докторов технических наук А.Э. Симеона и А.З. Хомича, во ВНИИЖТе под руководством доктора технических наук А.И. Володина. Было показано, что существенно влияют на эксплуатационные показатели тепловоза режимы работы и совмещение области наибольших КПД дизеля по экономической характеристике с областью преимущественных режимов работы в эксплуатации. А.И. Володиным [55], А.Э. Симеоном и А.З. Хомичем [53] созданы методики оценки топливной экономичности дизелей в эксплуатации с учетом установившихся режимов работы.

В ряде методик В.Н. Васильева [56], А.П. Кудряша [57] и А.З. Хомича [58] частично учитывается изменение эффективных показателей дизелей вследствие их работы в переходных режимах. Влияние переходных процессов на расход топлива предлагается учитывать путем введения дополнительных коэффициентов, значения которых находят на основании результатов сравнения расчетных и фактических расходов топлива тепловозами. Расчетный расход топлива определяют по времени работы в установившихся режимах. Недостатки такого метода — трудоемкость сбора и обработки экспериментального материала по расходу топлива и режимам эксплуатации, низкая достоверность конечных результатов вследствие существенного влияния неучтенных факторов. Тем не менее, этот метод позволяет оценить сравнительно простыми средствами фактор нестационарности в суммарном расходе топлива на тепловозах.

В работах [55, 56, 59] предлагаются методики оценки топливной экономичности дизелей, частично учитывающие изменение их эффективных показателей вследствие работы на неустановившихся режимах.

Таким образом, повышение эксплуатационной эффективности дизелей тепловозов включает в себя комплексную задачу повышения качества работы дизелей как на установившихся, так и на переходных режимах, что в большинстве случаев предполагает выбор компромиссного решения.

Регулирование частоты вращения и мощности дизеля представляет весьма сложный процесс, связанный с изменением тепловых, механических и газодинамических параметров рабочего процесса. Первоначальные автоматические системы регулирования на тепловозных дизелях имели функцию поддержания стабильности мощности и частоты вращения коленчатого вала. Применение на тепловозах дизелей с газотурбинным наддувом потребовало модернизации применяемых раньше регуляторов путем введения в систему регулирования дополнительных функций, обеспечивающих надежную работу дизель-генератора на стационарных и переходных режимах. В зависимости от вида параметров, характеризующих количество воздуха в цилиндрах, могут использоваться корректоры подачи топлива по давлению наддувочного воздуха во впускном коллекторе [60, 61, 62], по температуре отработавших газов в цилиндре дизеля или выпускном коллекторе, по давлению наддувочного воздуха и температуре воздуха окружающей среды [63]. Наибольшее распространение получило применение корректоров цикловой подачи топлива в зависимости от давления наддувочного воздуха. В большинстве случаев суммирование сигналов происходит на золотниках управления подачей топлива и нагрузки регулятора [64, 65]. Например, в регуляторе фирмы «Sulzer» датчик давления наддувочного воздуха воздействует на перемещение реек топливных насосов. При наборе нагрузки полный сигнал передается на рейки топливных насосов, которые увеличивают подачу топлива на столько, на сколько позволяет давление наддува.

Обобщенная блок-схема модели дизеля и основные допущения для расчета показателей работы дизеля

Расчет переходных режимов работы дизеля осуществлен с помощью программы, обобщенная блок-схема которой приведена на рисунке 3.2.1.1. Для упрощения на рисунке 3.2.1.1 не изображено множество обратных связей между блоками, которые позволяют реализовать высокоэффективный переходный процесс.

При расчете показателей работы дизеля предполагается, что в каждый момент времени рабочий процесс определяется совокупностью текущих значений определяющих параметров (частоты вращения коленчатого вала, температуры теплоносителей и параметров рабочего тела в,начале сжатия) и не зависит от процессов в системах воздухоснабжения, топливоподачи и т.п. Определение параметров рабочего тела в начале сжатия производится на основании расчетов параметров и расхода рабочего тела через двигатель по впускному и выпускному трактам. Течение рабочего тела по этим трактам принималось одномерным и квазистационарным.

Система уравнений математической модели состоит из трех групп: -уравнений, описывающих квазистационарное течение рабочего тела по элементам дизеля и системы воздухоснабжения при фиксированных подаче топлива, угловой скорости коленчатого вала дизеля и роторов компрессора и турбокомпрессора, температурах теплоносителей, корпусных деталей выпускного тракта и наружного воздуха; — дифференциальных уравнений, описывающих изменение во времени названных фиксированных величин; — дифференциальных и алгебраических уравнений, описывающих характерные особенности устройств управления подачей топлива и нагрузкой дизеля или требования к таким устройствам.

В блоке 1 осуществляется ввод исходных данных в виде констант, постоянных дизеля, площадей сечения устройств газообмена и т.д.

В блоке 2 производится расчет расхода воздуха GB при текущих значениях угловых скоростей коленчатого вала дизеля & д и роторов турбокомпрессоров сотк, температур теплоносителей, подачи топлива и т.д. Затем в блоке 3 рассчитывается процесс газообмена.

По вычисленному расходу рабочего тела рассчитываются приращения расхода топлива и мощности нагрузки в соответствии с законом управления (блок 4). После этого производится интегрирование дифференциальных уравнений при заданном расходе воздуха (блок 5) и установленном в блоке 4 изменении подачи топлива и мощности нагрузки. Далее определяется режим работы накопителя энергии исходя из условия реализации заданной системой управления тяговой мощности тепловоза (блок 6).

Выводятся на печать промежуточные параметры (блок 7). Проверяются условия окончания переходного процесса (блок 8), и если процесс не окончен, то расчет повторяется вновь. Если достигнуты конечные параметры и переходный процесс закончен, то выводятся на печать конечные показатели (блок 9).

При использовании выбранного метода предполагается, что расход рабочего тела через воздушно-газовый тракт многоцилиндрового двигателя представлен суммой расходов при истечении рабочего тела через эквивалентное сечение всех цилиндров при продувке под действием перепада давлений в коллекторах 5 и 7 (см. рисунок 3.2.1) и его расхода на наполнение цилиндров, соответствующего рабочему объему дизеля, угловой скорости коленчатого вала и параметрам рабочего тела на входе в цилиндр. Для двухтактного двигателя расход рабочего тела определяется как сумма расходов при продувке.

Анализ характеристик накопителей энергии и их пригодности для использования на тяговом подвижном составе

Приоритет в выборе того или иного типа накопителя энергии основывается на сравнительном анализе следующих основных характеристик [95]: - энергоемкость на единицу массы и объема; - мощность цикла на единицу массы и объема; - эффективность зарядно-разрядного цикла; - отдача аккумулятора - соотношение между значением полной энергоемкости и той ее частью, которая может быть полезно использована в режиме разряда; - удельная стоимость; - надежность и безопасность в эксплуатации.

Первые четыре показателя прямым или косвенным образом характеризуют количественный уровень принимаемой и отдаваемой энергии, а также скорость заряда-разряда при заданных ограничениях на массу и объем. Эти показатели, в конечном счете, определяют возможность и эффективность применения накопителя энергии на локомотиве. Уровень этих показателей зависит от типа и конструкции аккумулятора.

По типу накопители энергии подразделяются на электрохимические, емкостные, индуктивные, механические, электромеханические и электродинамические.

В качестве тяговых аккумуляторов наиболее широкое распространение получили накопители различных электрохимических систем, главным образом свинцовые и никель-железные. За рубежом также рассматривается возможность применения для этих целей никель-кадмиевых аккумуляторов.

По своим массогабаритным характеристикам наиболее приемлемы для применения в комбинированных источниках энергии автономной тяги перспективные электрохимические аккумуляторы, где реагентами выступают щелочные металлы, галлоиды, сера.

Работы по созданию тяговых аккумуляторов ведутся как в направлении совершенствования конструкции и технологии изготовления, так и по пути освоения накопителей энергии принципиально нового типа.

Так, например, индуктивные криогенные накопители, показатели которых непрерывно совершенствуются, достаточно перспективны при условии снижения стоимости их изготовления. В настоящее время ведутся исследования по применению индуктивных сверхпроводящих накопителей в системах тягового электроснабжения железных дорог [19], а также изучается возможность их применения в составе бортовых аккумуляторных установок локомотивов.

Электрохимические, инерционные, емкостные и гидрогазовые аккумуляторы уже нашли, хотя и ограниченное применение на тяговых средствах малой и средней мощности, в частности на автомотрисах, моторвагонных поездах и маневрово-промышленных локомотивах. Известные пути повышения их удельной энергоемкости за счет применения новых конструкционных материалов, химических реагентов и технологий изготовления делают применение этих накопителей экономически оправданным. В настоящее время эти накопители уже начинают использоваться для сглаживания пиковых нагрузок, возникающих в эксплуатации различных энергосистем.

В частности, молекулярные емкостные накопители находят некоторое применение в системах запуска дизелей тепловозов [96], а также рассматриваются в качестве перспективных для использования в системе тягового электроснабжения [97]. Ведутся исследования по применению индуктивных сверхпроводящих накопителей в составе бортовых аккумуляторных установок [98].

Маховики повышенной энергоемкости и созданные на их базе компактные инерционные накопители энергии целесообразно использовать там, где позволяют условия эксплуатации, для стабилизации режима работы дизеля и повышения КПД силовой установки.

Массогабаритные показатели накопителей энергии тесно связаны с аналогичными показателями остального силового оборудования локомотива, а также с его мощностью. Мощные локомотивы имеют высокую плотность компоновки, и у них практически отсутствует резерв массы в связи с предельно достигнутыми значениями допустимых осевых нагрузок. Кроме того, чем больше мощность локомотива, тем выше реализуемые им скорости движения и может быть больше масса обслуживаемых поездов, для чего требуется большая энергоемкость накопителя.

В связи с этим наибольшую актуальность приобретает оценка возможности и эффективности использования накопителей энергии на локомотивах сравнительно небольшой мощности с явно выраженными переменными эксплуатационными режимами. Это, прежде всего, маневровые локомотивы и моторные вагоны поездов, используемые в пригородном и региональном сообщениях.

Электрохимические накопители (ЭХН) обладают низкой удельной мощностью. Чтобы обеспечить приемлемую скорость заряда-разряда, необходимо увеличивать количество аккумуляторов, по крайней мере, в 10 раз по сравнению с требуемым их количеством по условиям обеспечения приемлемой величины энергоемкости [99, 100, 101]. В качестве электрохимических накопителей могут применяться топливные элементы (ТЭ), которые обладают высоким КПД и значительно более высокой энергоемкостью чем аккумуляторные батареи, кроме того водород-кислородные ТЭ не токсичны. В качестве конечного продукта реакции такие ЭХН вырабатывают пары воды. Лишь литиевые АБ способны конкурировать по энергоемкости с ТЭ, однако их ресурс невелик из-за высокой коррозионной активности Li.

Расчет показателей работы электропривода тепловоза

Для обеспечения возможности реализации предложенного алгоритма система регулирования должна отслеживать три уровня напряжений (см. рисунок 5.7.9): - тяговый генератор; - накопитель; - тяговые электродвигатели. Следует заметить, что весь процесс протекает с установленным [а], выбираемым по условию реализации высокоэффективного переходного процесса.

Некоторые начальные и ограничивающие параметры такого процесса в математической модели, результаты которого изображены на рисунках 5.7.2 -5.7.9: - минимально допустимая величина коэффициента избытка воздуха -[а] =1,8; - начальная запасенная накопителем энергия — Ен = 400 кДж; - максимальная энергоемкость накопителя энергии - Етах = 600 кДж\ - угловое ускорение коленчатого вала дизеля в процессе изменения 0)д: - на этапе увеличения ускорения вала - [uskd] = /(/ра3р) ш где /разр - ток разряда накопителя, А; - на этапе уменьшения ускорения вала - [uskd] = /( од); - [uskd] = 3рад/с2; -максимальная угловая скорость коленчатого вала дизеля: дтах =%9 рад/с - прототип, ь лтах =85,6 рад /с - с накопителем; - начальная угловая скорость коленчатого вала дизеля соа = 41,9 рад /с.

В данном случае переходный процесс считался завершенным, если угловая скорость коленчатого вала дизеля достигнет заданной, а цикловая подача топлива достигает максимально возможной величины Ьптах. Возможность использования такого критерия завершения переходного процесса объясняется тем, что изменение Ьц происходит в соответствии с [а].

В результате математического моделирования работы силовой установки тепловоза по описанному алгоритму было установлено, что такое управление позволяет, при сохранении требуемого уровня динамики тяги, существенно снизить необходимое количество энергии для реализации высокоэффективного переходного процесса. Расчеты показали, что при выбранных ранее допустимом угловом ускорении коленчатого вала [do /dt] и минимальном допустимом коэффициенте избытка воздуха [а], достаточным является количество энергии равное 200 кДж. Однако, для обеспечения нормальной работы преобразователя, необходимо, чтобы ЕН работал в зоне высоких напряжений. Для этого необходимо, чтобы накопитель разряжался не более чем на половину от максимального напряжения. Поэтому, общую энергоемкость ЕН необходимо увеличить на четверть - до 250 кДж, что, как было сказано выше, меньше максимально допустимой величины по условию возможности размещения на локомотиве.

Для снижения требуемого количества энергии предложено изменение способа управления силовой установкой тепловоза с накопителем энергии в силовой цепи. Для исследования работы силовой установки по предлагаемому алгоритму в связи с уменьшением интервала зарядно-разрядного цикла был создан блок расчета показателей работы электропривода тепловоза. Предлагается описание переходных процессов рассмотренных двухконтурных цепей одним уравнением.

Подпрограмма тягового расчета создана в соответствии с ПТР и включает в себя некоторые особенности, редко используемые при моделировании тяговых расчетов. Сравнение результатов, полученных в ходе реальных экспериментов и математического моделирования, показало удовлетворительную адекватность модели. Создано приложение с элементами объектно-ориентированного ; программирования, при помощи которого можно проводить моделирование эксплуатационных режимов работы тепловоза без предварительно ; заложенного алгоритма ведения поезда путем непосредственного изменения управляющих сигналов в процессе движения, ориентируясь по показаниям виртуальных приборов и виртуальному профилю.

Проведено исследование работы дизель-генератора тепловоза с накопителем энергии в силовой цепи в переходных процессах по предлагаемому алгоритму. Как показало математическое моделирование, реализация такого способа позволяет сократить нужное количество энергии до 200 кДж. Для обеспечения нормальной работы преобразователя, необходимо, чтобы ЕН работал в зоне высоких напряжений. Поэтому, общую энергоемкость ЕН необходимо увеличить на четверть — до 250 кДж, что, как было сказано выше, меньше максимально допустимой величины по условию возможности размещения на локомотиве.

Похожие диссертации на Повышение эффективности работы тепловозов при применении накопителя энергии в силовой цепи