автореферат диссертации по транспорту, 05.22.07, диссертация на тему:Совершенствование тепловозных силовых установок и их диагностирование

На правах рукописи

КОМАРОВ Геннадий Андреевич

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕПЛОВОЗНЫХ СИЛОВЫХ УСТАНОВОК И ИХ ДИАГНОСТИРОВАНИЕ

Специальность 05.22.07 — Подвижной состав железных дорог и тяга поездов

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ

1998

Работа выполнена в Научно-исследовательском институте тепловозов и путевых машин (ВНИТИ) и Мурманском государственном техническом университете.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор ЧЕРНЯКОВ Анатолий Андреевич;

доктор технических наук, профессор, действительный член Академии транспорта России ЕФРЕМОВ Леонид Владимирович;

доктор технических наук ГРИЩЕНКО Александр Васильевич

Ведущее предприятие — Октябрьская железная дорога Министерства путей сообщения Российской Федерации.

Защита диссертации состоится «

/'К.ГЛ^ 1998 г.

в 13 час 30 мин на заседании диссертационного совета Д 114.03.02 при Петербургском государственном университете путей сообщения по адресу: 190031, Санкт-Петербург, Московский пр., 9, ауд. 5-407.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Университета.

Автореферат разослан «Иг'Г» 1998 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

канд. техн. наук, доцент Б. В. РУДАКОВ

Подписано к печати 29.05.98 г. Усл. п. л. 2,6. Печать офсетная. Бумага для множит, апп. Формат 60Х84'/1б-Тираж 100. Заказ 609.

Тип. ПГУПС. 190031, С.-Петербург, Московский пр., 9.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Широкое распространение тепловых двигателей, в частности дизелей, являющихся наиболее предпочтительными для использования в промышленности и на железнодорожном транспорте, требует в современных условиях становления рыночной экономики как повышения технико-экономических показателей, так и совершенствования системы их технического обслуживания. В настоящее время одной из актуальных проблем железных дорог и предприятий, эксплуатирующих тепловозы, является обеспечение высокого уровня безотказной работы силовых установок, увеличение их коэффициента технического использования, экономия топлива и снижение затрат на эксплуатацию и ремонт.

При рассмотрении концептуальных вопросов повышения эффективности эксплуатации тепловозных силовых установок можно выделить два аспекта: совершенствование конструкции отдельных функциональных элементов и узлов с учетом их динамических свойств и режимов работы; автоматизация процессов контроля и диагностирования.

Основными факторами, определяющими условия эксплуатации, показатели выходной мощности, экономичность и срок службы тепловозных силовых установок является неустановившийся характер их работы, вызываемый возмущающими и управляющими воздействиями, а также длительная эксплуатация на частичных режимах. При этом наблюдается тенденция к смещению продолжительности работы в сторону меньших номеров позиций контроллера. В этих условиях улучшение статических и динамических свойств функциональных элементов тепловозных двигателей внутреннего сгорания (ДВС) является одной из важных задач в общей проблеме повышения качества их переходных процессов.

Сложившаяся практика планово-предупредительной системы эксплуатации л ремонта тепловозов приводит к тому, что мероприятия по сохранению и восстановлению нормального технического состояния силовых установок выполняются в строго обязательном порядке и с заранее запланированной периодичностью. При этом проводятся излишние работы по разборке, осмотру и проверке исправных /злов и агрегатов, что нарушает условия приработки отдельных, особенно преци-

знойных, деталей и в конечном итоге приводит к ухудшению качества рабочих процессов, увеличенному расходу топлива и повышению материальных затрат на обслуживание и ремонт. Зги обстоятельства выдвигают задачу перехода от планово-предупредительной системы эксплуатации тепловозных силовых установок "по регламенту" к более прогрессивной и выгодной с технической и экономической точек зрения системе обслуживания и ремонта "по необходимости" в зависимости от их фактического состояния. Решение этой задачи требует проведения комплекса теоретических и экспериментальных исследований, направленных на создание методик, алгоритмов и средств автоматического и автоматизированного контроля и диагностирования тепловозных силовых установок. При этом важно обеспечить локомотивные бригады встроенными средствами оперативного поиска и обнаружения неисправностей, что позволит увеличить коэффициент технического использования тепловозов, уменьшить их время простоя, снизить расход топлива из-за более точной настройки и регулировки силовой установки, повысить безопасность движения.

Таким образом, повышение эффективности эксплуатации тепловозов путём совершенствования конструкции элементов силовой установки и автоматизации процессов контроля и диагностирования является важной народнохозяйственной проблемой по сокращению затрат на железнодорожном транспорте.

Практическая необходимость в решении данной проблемы возникла в связи с требованиями Министерства путей сообщения на создание системы технического обслуживания тепловозов на базе разработки и использования методов и средств диагностирования оборудования локомотивного парка страны. Работа выполнялась совместно с организациями МПС, Минприбора и Минэлектротехпрома в соответствии с отраслевыми координационными планами НИР и ОКР Минтяжма-ша по созданию и освоению производства тепловозов 2ТЭ121 с системой централизованного контроля, диагностики и управления, тематическими планами научно-исследовательского института тепловозов и путевых машин (ВНИТИ), разработанными на основании Постановления Правительства от 22.07.82 г. № 682, Постановления государственного Комитета по науке и технике от 08.12.81 г. № 491/244 и целевой комплексной научно-технической программы 0.1Д.026 "Автоматизация управления технологическими процессами, производствами, машинами, станками и оборудованием с применением микро-ЭВМ и миниЭВМ (задание 02.01)*.

Цель и задачи исследования. Целью настоящего исследования является улучшение технико-экономических показателей тепловозных силовых установок на эксплуатационных режимах путём совершенствования конструкции отдельных элементов и узлов и автоматизации процессов контроля и диагностирования.

Основные задачи, вытекающие из сформулированной цели и решаемые в процессе выполнения работы, были следующие:

анализ эксплуатационных режимов работы силовых установок магистральных тепловозов и резервов повышения эффективности их эксплуатации;

разработка уточненной общей структурной схемы автоматической системы управления параметрами тепловозной силовой установки с регулируемым турбо-наддувом и с выделением топливоподающей аппаратуры (ТПА) в самостоятельный элемент, обладающий собственной передаточной функцией;

синтез математических моделей ТПА как объекта с распределенными параметрами и функционального элемента автоматической системы регулирования (АСР) угловой скорости коленчатого вала дизеля;

расчетно-теоретические и экспериментальные исследования статических и динамических свойств ТПА с использованием математического и натурного моделирования процессов впрыска топлива и выбор направлений оптимизации конструктивных параметров топливоподающей аппаратуры при ее проектировании и поддержании нормальной регулировки в условиях эксплуатации;

разработка предложений по совершенствованию наддувочного и газовыпускного трактов тепловозного дизеля со свободным турбокомпрессором с целью уменьшения потерь теплоты с отработавшими газами;

статистический анализ, систематизация характерных неисправностей, появляющихся в условиях эксплуатации дизельных двигателей, и разработка технологических карт поиска неисправных элементов;

выбор диагностических признаков и разработка алгоритмов определения технического состояния функциональных элементов автоматических систем управления параметрами тепловозного ДВС как регулируемого объекта;

разработка схемных решений и комплекса специализированных средств контроля, диагностирования и управления энергетической установкой тепловоза;

разработка, расчетно-теоретические исследования и эксплуатационные испытания экспериментального и опытно-промышленного образцов системы цент-

рализованного контроля, диагностики и управления для тепловозов (СЦКДУ-Т), реализованных на единой информационной базе с применением микропроцессорной техники;

оценка эффективности применения встроенных средств централизованного контроля, диагностики и управления на магистральных тепловозах.

Объект и предмет исследования. Объектом исследования является силовая установка магистральных тепловозов на эксплуатационных режимах и ее отдельные элементы. Предмет исследования - методы и средства повышения Эффективности эксплуатации тепловозных силовых установок с целью увеличения их коэффициента технического использования, экономии топлива и снижения затрат на обслуживание и ремонт.

Методика исследования. Методологической и теоретической базой диссертационной работы являются труды отечественных и зарубежных ученых в об-. ласти повышения эффективности железнодорожного подвижного состава, совершенствования тепловозных силовых установок и применения теории технической диагностики для улучшения системы технического обслуживания локомотивов.

При решении поставленных задач теоретические исследования основывались на комплексности и системном подходе (анализе и синтезе, методах математической статистики, математическом моделировании с использованием ЭВМ, оптимизации). Экспериментальные исследования проводились на лабораторных и

испытательных стендах НПО "Тепловозпутьмаш" (ВНИТИ) и АООТ "Коломенский >1

завод. Кроме того, разработанные предложения прошли проверку на тепловозах 2Т3116А (на Юго-Восточной железной дороге) и 2ТЭ121 (на Северной железной дороге).

Научная новизна исследования определяется теоретическими разработками, предназначенными для выработки рекомендаций промышленности по проектированию отдельных элементов тепловозных силовых установок с учетом их работы на частичных и неустановившихся режимах, и применению методов, алгоритмов и средств технического диагностирования при эксплуатации железнодорожного подвижного состава. К этим разработкам относятся:

уточненная общая структурная схема тепловозной силовой установки с регулируемым турбонаддувом и с выделением топливоподающей аппаратуры в самостоятельный элемент, обладающий собственной передаточной функцией;

математическая модель динамических процессов, происходящих в топливо-подающей аппаратуре и зависящих от конструктивных параметров ТПА;

методика исследования свойств тогтизоподающей аппаратуры тепловозного дизеля с использованием ЭВМ, позволяющая на основании уточненной математической модели процессов впрыска с достаточной для практических целей точностью и в сжатые сроки проводить анализ конструкций с целью получения их статических и динамических характеристик и выбора конструктивных и диагностических параметров;

комплекс методик и алгоритмов контроля и диагностирования функциональных элементов систем автоматизации дизелей, основанный на методах параметрической диагностики с использованием технологических карт поиска неисправностей;

схемные решения и комплекс специализированных средств контроля, диагностирования и управления энергетической установкой тепловоза;

результаты разработки и эксплуатационных испытаний на магистральных тепловозах экспериментального и опытно-промышленного образцов встроенной системы централизованного контроля, диагностики и управления для магистральных тепловозов.

Достоверность основных научных положений работы подтверждается результатами лабораторных и эксплуатационных испытаний, экспериментами и данными статистической обработки. В частности, натурные испытания топливо-подающей аппаратуры показали хорошую сходимость теоретических значений различных параметров с опытными данными. Погрешность в определении давления впрыска не превышала 3 % от среднего давления за цикл, продолжительность впрыска на 0,4 0 больше, чем при расчёте. Экспериментальные испытания встроенной системы централизованного контроля, диагностики и управления, установленной на тепловозе 2ТЭ121, подтвердили ее высокую работоспособность и заданную точность измерения и контроля выбранных диагностических параметров дизель-генераторной установки и цепей управления. Так, погрешность измерительных каналов температуры воды на выходе из дизеля и масла на входе в дизель не превышала 1,56 %, а силы тока после выпрямительной установки - 0,55 %. Экспериментальная часть выполнялась с привлечением специальной контрольно-измерительной аппаратуры, отвечающей требованиям стандартов по поверке.

Практическая значимость результатов исследования заключается в использовании разработанных или усовершенствованных методик, алгоритмов и средств при решении научных, практических и производственных задач повышения эффективности эксплуатации силовых установок магистральных тепловозов. Определены направления оптимизации конструктивных параметров ТПА с точки зрения улучшения качества переходных процессов, заключающегося в сокращении длительности переходного процесса, уменьшении заброса цикловой подачи топлива и времени запаздывания изменения цикловой подачи при изменении положения регулирующего органа.

Рекомендации по использованию регулируемого турбонаддува и снижению потерь теплоты с отработавшими газами служат основой для совершенствования наддувочного и газовыпускного трактов комбинированного тепловозного дизеля. Это позволяет повысить термический КПД цикла и эффективный КПД двигателя, уменьшить удельный расход топлива и улучшить расходные характеристики турбокомпрессора, что особенно эффективно на частичных нагрузках и неустановившихся режимах работы силовой установки.

Разработанные методики, алгоритмы, схемные решения комплекса технических средств, предназначенных для контроля и диагностирования функциональных элементов тепловозного дизеля, а также для оптимального управления энергетической установкой локомотива, вошли в технический проект двухсекционного магистрального опытно-промышленного образца тепловоза 2ТЭ121 с системой централизованного контроля, диагностики и управления.

Реализация результатов выполненной работы позволяет: снизить расход топлива на 5,8 % из-за более точной настройки и регулировки силовой установки тепловоза, улучшения качества рабочих процессов путём согласования подачи топлива и расхода воздуха на частичных и неустановившихся режимах, а также за счет автоматизированного выбора оптимальных режимов ведения поезда при более точном соблюдении графика движения; сократить на 7,5 % ремонтные затраты, снизить простой тепловозов в плановых ремонтах на 20 %, уменьшить в 2 раза расходы на порчи и внеплановые ремонты за счет технического диагностирования тепловозов в условиях эксплуатации и сокращения времени простоя в ремонтах.

Эффективность от внедрения и использования СЦКДУ-Т на тепловозах составила 156 тыс. рублей на тепловоз (в ценах на 01.01.98 г.).

Результаты работы использовались НПО "Тепловозпутъмаш" (ВНИТИ) и ПО "Ворошиловградтепловоз" при создании двухсекционных магистральных тепловозов 2ТЭ116А-003 и 2ТЭ121-010 с СЦКДУ-Т. Отдельные результаты разработок и исследований использовались АООТ "Коломенский завод", Ногинским заводом топливной аппаратуры, ПО "Севремавтоматика".

В ходе исследований разработаны: устройство для автоматического регулирования температуры электрической машины (а.с. N3 544050), способ управления локомотивом (а.с. № 806491), устройство для автоматического управления транспортным средством (а.с. № 1131728), выпускной коллектор двигателя внутреннего сгорания (а.с. № 1320468, а.с. № 1244361), устройство для автоматического диагностирования электрооборудования локомотива (а.с. № 1364503), способ контроля технического состояния топливной аппаратуры (патент РФ № 2054573).

Материалы диссертации используются в учебном процессе при подготовке специалистов, выпускаемых Мурманским государственным техническим университетом.

В целом выполненные разработки и результаты исследований внедрены в НИР и ОКР Государственного заказа, изложенных в научно-технических отчетах ВНИТИ (Гос. рег. № 78070293, N2 78018130, 01840011632 и др.).

Апробация работы. Основные материалы диссертации поэтапно докладывались, обсуждались и получили одобрение:

на заседании научно-технического совета Ногинского завода топливной аппаратуры (г. Ногинск Московской обл., 1974 г.); на всесоюзной XXX/// научно-исследовательской конференции МАДИ (г. Москва, 1975 г.); на заседаниях научно-технического совета НПО "Тепловозпутьмаш* (г. Коломна Московской обл., 1982 -1985 г.г.); на секционном заседании ГКНТ (г. Москва, 1983 г.); на всесоюзной научно-технической конференции "Создание и техническое обслуживание локомотивов большой мощности* (г. Ворошиловград, 1985 г.); на научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава, аспирантов, научных и инженерно-технических работников МВИМУ им. Ленинского комсомола (г. Мурманск, 1990 - 1992 г.г.); на 5-ой и 6-ой научно-технических конференциях МГАРФ (г. Мурманск, 1994 г.); на научно-практической конференции БГАРФ "Проблемы активизации научно-технической деятельности в эксклавном регионе России" (г. Кали-

нинград, 1996 г.); на расширенном заседании - научном семинаре кафедры ДВС С.- ПГТУ (г. С. - Петербург, 1997 г.); на международной конференции "Двигатель -97" (г. Москва, МГТУ им. Н.Э. Баумана, 1997 г); на расширенном заседании - научном семинаре кафедр теплотехники и теплосиловых установок и "Локомотивы " С.-ПГУПС (г. С. - Петербург, 1998 г.).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 56 печатных работ, получено 6 авторских свидетельств и 1 патент на изобретения. Отдельные вопросы подробно освещены в 12 научно-технических отчетах, депонированных во ВНТИЦ.

Структура и объём диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, шести глав, заключения, списка использованных литературных источников и приложения. Материал диссертации содержит 291 страницу основного текста, 23 таблицы, 71 рисунок, список библиографических литературных источников из '499 наименований на -И страницах и приложения на 27 страницах, всего 337 страниц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность проблемы повышения эффективности эксплуатации транспортных силовых установок, к которым предъявляются специфические требования, связанные с неустановившимся характером их работы и длительной эксплуатацией на частичных режимах, раскрыты научная новизна и практическая значимость работы, показаны апробация работы, а также основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе рассмотрены особенности эксплуатации и режимы работы тепловозных двигателей, показано влияние динамических свойств функциональных элементов ДВС на качество протекания рабочих процессов на частичных установившихся режимах и в переходных процессах, приведены опубликованные в научной отечественной и зарубежной литературе сведения, отражающие проблему повышения эффективности эксплуатации транспортных ДВС и выбора критериев оценки эффективности, дан анализ современного состояния и направлений развития методов и средств контроля и диагностирования тепловозных силовых установок, сформулированы основные направления и задачи исследования.

До недавнего времени проектирование функциональных элементов ДВС базировалось на расчетах требуемых статических характеристик для номинальных режимов работы двигателей. Однако опыт эксплуатации силовых установок магистральных тепловозов свидетельствует о том, что наиболее характерными режимами для них являются частичные и неустановившиеся. Исследования, выполненные во ВНИИЖТе, показали, что около 42 % времени занимают режимы холостого хода и только примерно 5% дизели работают на номинальной мощности, оставшееся время - на режимах малых нагрузок с большим количеством переходных процессов. Работа силовых установок маневровых тепловозов также характерна неустановившимися режимами, составляющими 40 - 50% от общего времени работы, при этом число переключений контроллера тепловоза может достигать 200 в час.

Вопросам исследования неустановившихся режимов дизеля как основного агрегата, определяющего технико-экономические показатели транспортного средства в целом, посвящены труды Д.Д.Багирова, А.В.Грищенко, Н.Х.Дьяченко,

A.К.Костина, М.Г.Круглова, В.И.Кругова, О.Б.Леонова, Н.М.Лукова, Е.А.Никитина, Н.Н.Патрахальцева, В.А.Петрова, А.Г.Рыбальченко, В.И.Толшина, В.И.Шатрова,

B.Ф.Штыкова, А.С.Эпштейна и других. Обобщая результаты различных авторов по исследованию режимов работы транспортных ДВС можно отметить следующее:

для тепловозных силовых установок основными являются неустановившиеся режимы работы и установившиеся частичные режимы при пониженных нагрузках и угловых скоростях коленчатого вала двигателя. На указанных режимах ухудшается качество рабочих процессов, снижается эффективный КПД двигателя, увеличиваются удельный расход топлива и дымность отработавших газов;

при неустановившихся режимах показатели работы ДВС отличаются от соответствующих им значений на сходственных установившихся режимах, что объясняется рассогласованием рабочих процессов отдельных функциональных элементов двигателя. На качество переходных процессов в значительной степени влияют гидродинамические и аэродинамические процессы, протекающие в толли-воподающей аппаратуре и системе турбонаддува;

для улучшения эксплуатационных характеристик двигателя необходимым условием является согласованность процессов подачи топлива и расхода воздуха на частичных режимах и в переходных процессах, что требует проведения цикла

исследований по изучению влияния конструктивных и регулировочных параметров систем толливоподачи и воздухоснабжения на качество переходных процессов, а также совершенствования конструкции этих систем с учетом их динамических свойств. При решении указанных вопросов большое значение приобретают разработка и применение расчетных методов математического моделирования с использованием вычислительных машин.

Одним из важных направлений повышения эффективности эксплуатации силовых установок тепловозов является совершенствование системы их технического обслуживания и ремонта с использованием прогрессивных методов и средств диагностирования. В настоящее время теория и практика технической диагностики оборудования транспортных объектов получила большое развитие в трудах В.И.Бельских, А.И. Володина, Д.В.Гаскарова, А.В.Грищенко, Л.В.Ефремова, Н.С.Ждановского, Ю.М.Короакина, Р.В.Кузьмина, А.А.Курица, В.М.Михлина,

A.В.Мозгалевского, Б.В.Павлова, П.П.Пархоменко, Э.А.Пахомова, Н.Н.Сиротина,

B.В.Стрекопытова, Ю.Т.Тихонова, ААЧернякова, ВАЧетвергова и других, в которых отражены вопросы разработки как методов, так и средств технического диагностирования. В большинстве рассмотренных работ исследуются процессы контроля и диагностирования оборудования транспортных объектов только на установившихся режимах работы. Однако, как показывают исследования, износы, неисправности и отказы отдельных узлов и агрегатов проявляются в основном при смене режимов работы оборудования, т.е. в переходных процессах. Это требует принципиально нового подхода к организации процессов контроля и диагностирования тепловозных силовых установок, заключающегося в необходимости учета их динамических свойств.

Широкий спектр работ в области разработки и внедрения методов и средств технической диагностики оборудования и отдельных узлов в практику технического обслуживания и ремонта железнодорожного подвижного состава проводится ведущими организациями и институтами Минтяжмаша и МПС: ВНИТИ, ЦНИДИ, ПО "Коломенский завод", ВНИИЖТом, ВЗИИТом, ЛИИЖТом, МИИТом, ОМИИТом, РИИЖТом и др. В результате проводимых исследований получили применение техническое диагностирование и прогнозирование остаточного ресурса тепловозных дизелей по методу спектрального анализа масла с обработкой данных на

ЭВМ, состояния тормозной магистрали грузовых поездов, контроль нагрева букс пассажирских вагонов.

Работы в области диагностирования тягового подвижного состава ведутся в ряде ВУЗов ближнего и фирм дальнего зарубежья: ХИИТе, БелИИЖТе, ТашИИТе, IBM, ВВС, Mitsubishi Electric и др. Вместе с тем необходимо отметить, что практически решаются в основном частные задачи диагностики. Недостаточно проводятся разработки универсальных автоматизированных систем диагностирования с автоматической. регистрацией и обработкой результатов на ЭВМ. Несмотря на значительный опыт в теории диагностирования различных объектов, результаты исследований и разработок автоматизированных систем контроля, диагностики и управления для железнодорожного подвижного состава не полностью реализуются в практике эксплуатации и обслуживания локомотивов. Проведенный анализ опубликованных отечественных и зарубежных материалов в области совершенствования системы технического обслуживания локомотивов с использованием методов и средств диагностирования позволил сделать ряд выводов:

диагностика и прогнозирование технического состояния локомотивов с использованием встроенных средств контроля должны стать неотъемлемой частью системы их обслуживания и ремонта;

развитие работ по созданию встроенной диагностической аппаратуры осуществляется по пути разработки и внедрения как отдельных приборов и средств узкофункционапьного диагноза узлов и систем, так и по пути создания сложных многофункциональных устройств централизованного контроля технического состояния локомотивов;

перспективным направлением в создании многофункциональных встроенных средств является использование микроЭВМ и кассетных накопителей информации на магнитной ленте;

необходимы дальнейшее развитие диагностических методов, глубокое изучение внешних проявлений тех или иных отклонений от нормы диагностируемых узлов, а также повышение контролепригодности локомотивов для целей безразборной технической диагностики.

Анализ современных исследований в области теории и практики диагностирования объектов в смежных отраслях промышленности позволил выбрать критерий оценки эффективности эксплуатации силовых установок

К эф = К ти / (К ™ К сэ ).

где К™ - коэффициент технического использования, отражающий относительное время исправного состояния силовой установки; Кта - коэффициент трудоемкости технического обслуживания, представляющий отношение средних статистических трудозатрат на техническое обслуживание к средней наработке тепловозной силовой установки за расчетный период эксплуатации; К« - коэффициент стоимости эксплуатации (отношение затрат на эксплуатацию силовой установки в течение заданного времени к суммарной стоимости его проектирования и изготовления).

Во второй главе рассмотрена общая структурная схема управления параметрами тепловозной силовой установки и получены передаточные функции элементов путем их идентификации с типовыми динамическими звеньями; приведены разработанные методики математического моделирования процессов впрыска топлива в дизеле, сравнительный анализ результатов расчета процессов топ-ливоподачи и экспериментальных исследований топливоподающих систем тепловозных силовых установок; дан вывод дифференциального уравнения ТПА как элемента АСР угловой скорости коленчатого вала дизеля; исследованы статические свойства ТПА, влияние конструктивных параметров топливной системы на ее динамические свойства и намечены пути их оптимизации; рассмотрены вопросы регулирования коэффициента избытка воздуха с целью совершенствования рабочего процесса дизеля на частичных режимах и в переходных процессах. Для стабилизации тепловых потерь между отработавшими газами и окружающей средой предложена новая конструкция выпускного коллектора. Рассмотрена АСР температуры электрических машин, позволяющая поддерживать температуру обмоток в заданных пределах независимо от условий и режимов работы машины.

Математическое описание переходных процессов АСР тепловозного дизеля может быть осуществлено при представлении ее в виде совокупности взаимодействующих между собой элементов. На рис. ■ 1 приведена структурная схема транспортной силовой установки как управляемого объекта, на которой ТПА выделена в самостоятельный элемент, имеющий собственную передаточную функцию.

В качестве объекта исследования принята ТПА непосредственного впрыска разделённого типа с механическим приводом плунжера насоса, золотниковым рас-

\л/д(р), WN(p), \Мта(р), \ЛГк(р), Wт(p), \ЛА„(р), WM!(p) - передаточные функции соответственно дизеля, потребителя энергии, топпивоподающей аппаратуры, компрессора, турбины, наддувочного ресивера и выпускного коллектора; \Л/Р(р), \Л/„т(р), \Л/,т(р), \Л/рт(р), \Л/,*(р) - передаточные функции регуляторов соответственно угловой скорости коленчатого вала дизеля, температуры масла, температуры воды, положения лопаток соплового аппарата турбины и диффузора компрессора

Рисунок 1 - Общая структурная схема транспортной силовой установки как управляемого объекта

пределением и закрытой многосопловой форсункой с гидравлическим управлением подъемом иглы распылителя, нагруженной пружиной. Математическая модель процессов топливоподачи в дизеле получена на основе гидродинамической теории процесса впрыска, разработанной проф. И.В.Астаховым и развитой проф. Т.Ф.Кузнецовым, с некоторыми уточнениями, заключающимися в учёте колебаний давления топлива во всасывающей и отсечной полостях насоса, местных гидравлических сопротивлений нагнетательного трубопровода, зависящих от его конфигурации, и возможности изменения направления движения топлива. Это позволило повысить точность расчёта статических свойств ТПА на режимах малых подач топлива и холостом ходе.

В связи большим объемом вычислительных работ анализ статических свойств ТПА выполнялся с помощью АВМ. Основными особенностями при математическом моделировании процессов впрыска являются реализация ограничительных упоров для клапана насоса и иглы распылителя, а также решение дифференциальных уравнений в частных производных, описывающих движение топлива в нагнетательном трубопроводе и в полости всасывания.

Для моделирования волны подачи топлива от насоса к форсунке применялся метод дискретизации пространства, основанный на замене исходной системы с распределенными параметрами эквивалентной дискретной моделью, состоящей из сосредоточенных масс и упругих без инерционных связей. Такой подход использовался в работах проф. Н.Х.Дьяченко и Б.П.Пугачёва. С целью повышения точности моделирования путем выбора оптимального числа дискретных участков соискателем получена методом начальных параметров с использованием матриц переноса зависимость погрешности расчета от спектра частот ш возмущающих воздействий

S= ± [сЛ2/(2а2 -сЛ2)]. 100 [%], (1)

где б - погрешность расчета; а - параметр, характеризующий свойства упругой среды.

Формула (1) позволяет найти оптимальную длину дискретных участков при заданной точности расчета и может быть использована для любых одномерных объектов с распределенными параметрами:

Lon, < (a/fi)-V28/(100+fi),

где ii - гранична» максимальная частота колебаний.

Для выполнения логических операций были разработаны специальные схемы, включающие поляризованные реле и диодные элементы. Расчет ¡необходимых кинематических зависимостей топлиьоподающей аппаратуры осуществлялся на ЭВМ. Полученные зависимости реализованы с помощью блоков нелинейности методом кусочно-линейной аппроксимац/.и.

Общая система дифференциальных и интегральных уравнений при моделировании процессов толлиэоподачи в дизапе для топлизоподающей аппаратуры непосредственного апрыска разделенного типа в зависимости от режима ее работы принимает следующий вид:

dPH/dr = {1/[ccVh(t )]} [in (dS/dt) - V|PH-Psc|-sign(PH - PBc)-5,(S,PH) -

- FK ■ (dhK/dt) • 5г(Рк,Ьх) - .u к'к -Щ> • V|PH-P*H| • sign(PH - Р*н) • S3(hK) -

- ¡iOTfOT- \> 2/p • /Грн - РотТ ■ sign(PH- Pot) • 54(S,PH)) ; dPnc/dt - - (a2-p) • [(W*, - WH) - Q(t)/F -1 ■ (Р,- P0)/F];

dVfe/dt = - (1/p) • (P^, - PM) - 2p -k-W;; (2)

dPVdt = {1/:aV*H(t)]} ■ [Fx• (dtVdt) - 62(PK,hK)-fT-W. + цкЪ• • V|PH- Р*н| •

• sign(PH - P*h) • S3(hK)];

dJhK/dx2 = (k-Mv) ■ (1 + \) ■ (PH - Р*ц) • 5<hK) - (FK/mi() • Рко - (CK/mK) • hx; cvV,:f>/dT= - (1/p) • (Pw - Pm) - 2p k Щ: dPn^dx = - (a2-p) • (Ww - WM);

dP®/dt = {1/[a -V®(i)]i • [frWT- V|P„-P**| • sign (P„ - P*») • S5(Z,P«,) -

- fV (dZ/dr) • &,(Z,Pzo)l; P*o = {1/(1 + (ncfc/nA)2]J • (P® - Рц) + Рц! d2Z'dr2= (Mmи) • [fM • (P„ - Р<ю) + Ги • Р*ф - Си- Z];

оц = ncfc • V2/p • f < РЧ - Рц ■ di,

где Рц, Р*н, Рф, Р*®, Рве, Рот, Рц, Р®с. Ргтр- давления топлива соответственно в рабочей полости насоса, в штуцере, в кармане форсунки, под иглой распылителя, во всасывающей полости насоса, в отсечной полости насоса, в цилиндре

дизеля, в i-ой точке всасывающей полости, в i-ой точке нагнетательного трубопровода; а, р - коэффициент сжимаемости и плотность топлива; к - коэффициент гидравлического сопротивления движению топлива, а - скорость звука в топливе; Vh, Vk, V« - объемы соответственно надплунжерной полости насоса, полости штуцера и кармана форсунки; fn, FK, fK1, ft, f*w, fw, f*V - площади поперечного сечения: плунжера, посадочного и разгрузочного поясков клапана, нагнетательного трубопровода.. иглы распылителя; дифференциальная площадь иглы распылителя, площадь сечения иглы по посадочному пояску; nah, цот<Ьт, цА, Цс1с, М* - эффективные сечения соответственно всасывающих и отсечных окон, клапана, со-плоаых отверстий и под иглой распылителя; S, h*, 2 - перемещения соответственно плунжера, клапана, иглы; Шк, (Пи - масса клапана и иглы; Wee, Wnp - скорость даижания топлива в i-ой точке всасывающей полости и в i-ой точке нагнетательного трубопровода; X - коэффициент, учитывающий дополнительную подъёмную силу при перемещении клапана; т - время.

Для оценки точности результатов исследования процессов впрыска на АВМ разработана программа и выполнены расчеты топливоподачи в дизелях на ЭВМ. Интегрирование уравнений осуществлялось методом Рунге-Кутта с видоизменением Мерсона с переменным шагом интегрирования. Проведенные исследования для различных режимов работы двигателя показали целесообразность применения АЗМ на начальных этапах проеетирования топливоподающих систем, так как обеспечивается наглядность, быстрота и достаточная для инженерных расчетов точность получаемых решений.

С целью сравнения результатов расчета процессов впрыска на А8М и ЭВМ и получения подробных статических характеристик ТПА были проведены экспериментальные исследования на двигателях типа ДН23/30 и ЧН26/26. Сравнительный анализ теоретических и экспериментальных данных показал адекватность расчетных схем и математической модели рассмотренным процессам. Погрешность в определении давления впрыска топлива не превышала 3% от среднего давления за цикл. При изменении конструктивных параметров ТПА или самой, конструкции (изменение профиля кулачка насоса, исключение нагнетательного клапана или разфузочнего пояска, применение форсунки с гидравлическим запиранием иглы и др.) математическая модель позволяет без нарушения общей структуры методики переходить к расчетам процесса епрыска в новых условиях.

Разработанные методики исследования процессов подачи топлива з дизеле целесообразно использовать для статических условий работы топливоподагащвй аппаратуры. При анализе динамических свойств дизеля с учетом переходных процессов а ТПА применение предложенных методик требует большого объема вычислительных работ в виду разницы по времени а протекании переходного процесса дизеля и единичных впрысков.

Для исследования динамических свойств ТПА и повышения точности расчёта переходных процессов аналитическим путем помучено дифференциальное уравнение второго порядка, коэффициенты которого зазисят от конструктивных параметров топливоподающей аппаратуры и ее статических характеристик. Это уравнение может быть включено в общую систему уравнений, описывающую динамические свойства двигателя как регулируемого объекта

Т2« • (с12ч/ск2) + Та,- №/<!-) + М = х + в'Ф. (3)

где

постоянная времени топливоподающей аппаратуру, в с

/ р - С/г^п-Эа) ■ а-У„ • !(цкад2 + (мт^А/цо-V (исПг + (цЛ)2 Тд2= /-----, (4)

^ ^ ■ Ь ■ (иА!2 • ЦсЪ ■ • !Ъ' 1+ лтн (гз»/г-ь) ]

постоянная времени катаракта, в с

25,12-у-рЬ-а-Ун-УЦ0-[(цкМ2+ (цт^Н^с)2 -Ки<ЛГ ТА,=---, (5)

Ь^г- • Мс^с • М» • !Ъ • [ + г|тн-('35а/£)Ь))

коэффициент самсвыразнивания

К,-

V» ■ КиЛс)г + <МтГт)г! • ^о • ^ОцАУ^мЛГ ^Си-се

Мт М5а (Эптн/ЙО + т)тн-(е3,,/гь)] аЛ/Ф-Си + Ги"и

Си - а • цс^ • рт'т • (."кВД2

(«■V»-Си + Ы'ц) - ^¿с) +<М*) • [ (цк?к)2 + Ыт) ]

коэффициент усиления по угловой скорости Sa ' ОКО -

0

Ь0 ■ I 1ги1Щ + Т)тн (е8а/5Ь) ] где я, . Ф " относительные изменения соответственно цикловой подачи топлива, положения рейки насоса и угловой скорости кулачкового вала; гцн - коэффициент подачи топливного насоса; Ба - активный ход плунжера; Ь - положение рейки насоса; цт^, 1тэ - соответственно эффективная площадь сечения и эквивалентная длина нагнетательного трубопровода; \/цо - объемная цикловая подача топлива на установившемся режиме; т)то- коэффициент подачи топливного насоса.

Погрешность в определении числовых значений коэффициентов уравнения составляет от 5 до 11% в зависимости от режима работы дизеля. С увеличением нагрузочного режима точность расчета значений коэффициентов увеличивается. Проведенные исследования влияния коэффициентов уравнения (3) на амплюуд-но-фазовые частотные характеристики (АФЧХ) и на относительные изменения цикловых подач топлива в переходных процессах показали, что наиболее сильное влияние на продолжительность переходного процесса оказывают значения коэффициентов, характеризующих время ТПА и время катаракта, о. на величину забрз-са цикловой подачи - коэффициеет самовыравнивания {рис. 2,3). Расчётные значения коэффициентов уравнения (3) для установившегося режима работы дизеля были равны: Т2^-0,433 -10"3 С2; ТА1 = 0,673 -10"г с; К, = 0,959.

т,с

Чплх 0.25

0,20 0,15 0,10

/А

1 Jf 2,

-ТГ

Ч2 1 i , f ! i !

X

0,5 0,75 1,0 1,25 А/А0 Влияние коэффициентов уравнения ТПА на заброс цикловой подачи топлива: 1 - Т«; 2 - ТА1; 3 - К,

Рисунок 2

0,8 0,6

0,41 .

0,5 0,75 1,0 1,25 А/Ас

Влияние коэффициентов уравнения ТПА на продолжительность переходного процесса: 1 - Тдг; 2 - Tai; 3 - Kq

Рисунок 3

Анализ полученных результатов показал, что динамические свойства ТПА могут быть улучшены за счет определенного выбора сочетания ее конструктивных параметров. Однако на пути создания топливоподающей аппаратуры, отвечающей всем требованиям высокого качества переходных процессов (минимальных значений заброса цикловой подачи топлива, продолжительности переходного процесса, времени запаздывания и др.) стоят значительные трудности, обусловленные тем, что некоторые из конструктивных мероприятий с одной стороны уменьшают заброс цикловой подачи, а с другой - увеличивают запаздывание в передаче управляющего воздействия через топливоподающую аппаратуру. При проведении цикла исследований по повышению динамических свойств ТПА в качестве варьируемых параметров были выбраны лишь те, которые не противоречили требованиям улучшения всех показателей качества переходных процессов (табл. 1).

Таблица 1 - Исходные и рекомендуемые значения параметров ТПА

Параметр Йт, м 1т, м Гц, м^ Си, Н/м цс^с, м"'

Исходные значения 0,26 • 10"2 0,8 0,22 -10"4 3,0 -105 0,75 -Ю*

Рекомендуемые значения 1,95-10"3 0,6 1,76 -10"5 4,2 -10® 6,75 -10"7

Некоторые результаты расчета переходных процессов исследованной ТПА для различного сочетания ее конструктивных параметров приведены на рис. 4,5. Установлено, что изменение выбранных значений параметров приводит не только к повышению динамических свойств топливоподающей аппаратуры, но и к изменению её статических характеристик. Для рекомендуемых значений конструктивных параметров увеличивается чувствительность ТПА по отношению к перемещению рейки насоса. Это требует при сохранении прежних статических характеристик новой настройки регулятора угловой скорости вала дизеля, связанного в процессе работы с рейкой топливного насоса. При прежней настройке регулятора увеличенная цикловая подача для новых выбранных значений конструктивных параметров позволяет увеличить мощностные характеристики дизеля, если согласовать процессы подачи топлива и расхода воздуха на установившихся режима ив переход-

л

2 Д —я—--в-

cjf V, -

—jf---- \.L --------------

0,2 0,4 0,6 0,8 г, с

1 - исходный вариант, 2 - dr = 0,75 dro; 1т = 0,75 Iro; fa = 0,8 fno; Си = 1,4 Сио; Mcfc = 0,9 (ncfcfo; 3 - dr = 0,75 djol Mcfc = 0,9 (ncfc)o

Рисунок 4 - Переходные процессы ТПА при относительном изменении ее конструктивных параметров

1-е рекомендуемыми значениями конструктивных параметров;

2-е исходными значениями параметров

Рисунок 5 - АФЧХ топливоподающей аппаратуры

ных процессах, что может быть осуществлено путем применения регулируемого соплового аппарата турбокомпрессора.

Соискателем в соавторстве с проф. В.И. Круговым и А.Г. Рыбальченко был проведен анализ комбинированной автоматической системы регулирования тур-бонаддува, обеспечивающей программное регулирование коэффициента избытка воздуха а в зависимости от угловой скорости о> коленчатого вала дизеля, цикловой подачи Чц топлива и возмущающих воздействий. При анализе динамики АСР рассматривались переходные процессы, вызванные ступенчатыми и гармоническими возмущающими воздействиями. Для получения сравнительных данных анализ выполнялся как для комбинированной системы, так и для АСР по отклонению. Поскольку задача исследования состояла не только в проверке принципиальной возможности регулирования а, но также в подборе конструктивных параметров блоков системы, при анализе рассматривалась динамика в случае применения регуляторов, реализующих различные законы управления: пропорциональный (П), пропорционально-интегральный (ПИ) и пропорционально-интегрально-дифференциальный (ПИД).

Переходный процесс комбинированной системы в случае применения ПИД-регулятора при единичном ступенчатом возмущающем воздействии протекает по апериодическому закону, без перерегулирования. При этом даже в начальный момент наброса возмущения отсутствует провал управляемой величины ниже начального значения, что весьма важно для обеспечения устойчивой работы компрессора и поддержания температуры отработавших газов в допустимых пределах. При гармоническом возмущающем воздействии значительно уменьшается угол сдвига фаз между входной и выходной гармониками. Это улучшает гидравлическую характеристику двигателя, смещая ее в сторону увеличения расхода воздуха, и способствует повышению газодинамической устойчивости компрессора.

Важным резервом улучшения качества рабочих процессов транспортных дизелей с газотурбинным наддувом со свободным турбокомпрессором и повышения термического КПД термодинамического цикла является уменьшение потерь теплоты отработавшими газами в окружающую среду, что требует совершенствования газовыпускных трактов.

С целью исключения асбестовой изоляции (традиционного теплоизолято-ра), снижения пожароопасности дизеля и уменьшения коэффициента теплопере-

дачи от отработавших газов к окружающей среде была разработана новая конструкция коллектора с вакуумной изоляцией (рис. 6).

В общем случае процесс теплопередачи характеризуется двумя видами конвекции (вынужденной и свободной), теплопроводностью и излучением. Решение задачи исследования теплопередачи значительно упрощается без заметного снижения точности расчета, если допустить, что лучистый теплообмен между внутренней и внешней трубами коллектора играет превалирующую роль, процесс теплопередачи от газов к окружающей среде считать стационарным для заданного установившегося режима работы двигателя, а поверхности коллектора - изотермическими. В этом случае линейная плотность теплового потока с учетом граничных условий третьего рода и лучистого теплообмена без установки тепловых экранов может быть выражена в виде системы линейных неоднородных алгебраических уравнений

q = a, it dr(Tr-TCl); q = n (Tci- TczVE 1 /(2Xi>lnCd2/d,)]; q = ît d2 e,4)-a0-(T4c2 - T4«); q = к-(Ти- Tc4y[l/(2a.)-ln(d4/dj)]; q = а2л-0г(Тс4-Toc),

где аь a2 - коэффициенты теплоотдачи, Вт/(мг-К); di - d4 - диаметры соответственно внутренней и внешней труб коллектора, м; Tr, Tci, Т«. Т«, Ты, Toc -температуры: отработавших газов, внутренней и наружной поверхностей внутренней трубы, внутренней и наружной поверхностей внешней трубы, окружающей среды, К; о0 - постоянная Стефана-Больцмана, равная 5,67-Ю"8 Вт/(м2-К4); 'кь Х2 -коэффициенты теплопроводности соответственно внутренней и наружной труб коллектора, Вт/(мК).

Приведенная степень черноты наружной поверхности внутренней трубы ej и внутренней поверхности наружной трубы ег коллектора определялась по формуле Snp = l/[!/ei + (d2/d3>(l/s2 -1)]. Для расчета коэффициентов теплоотдачи ai и а2 использовались числа подобия Рейнольдса, Нуссельта, Грасгофа и Прандтля и соответствующие уравнения подобия теории теплообмена. Решение приведенной системы уравнений методом последовательных приближений позволило определить тепловые потери от газов к окружающей среде и температуру То» наружной поверхности коллектора. Был проведен качественный и количественный анализ влияния на Тс«: температуры Тг отработавших газов, зависящей от режима работы

а)

, С

А

/I 1 1 1-Лк1^1,I ^ 1 1

\ 1 ь -ей-;. \ \ N

I—

А

4 5 - 6 XI

А-А

. 5

а) - 1 - двигатель; 2 - выпускной патрубок; 3 - коллектор; 4 - насос вакуумный; 5 -реле разрежения; 6 - преобразователь давления; 7 - клеммы электропитания насоса; б) - 1 - внутренняя полость коллектора; 2 - внутренняя труба коллектора; 3 -внешняя труба; 4 - экран тепловой; 5 - цилиндр двигателя

Рисунок б

Выпускной коллектор двигателя с вакуумной изоляцией

двигателя; степени черноты е поверхностей труб коллектора, характеризующей качество обработки поверхностей; коэффициента теплоотдачи а,; температуры Toc окружающей среды; отношения диаметров D = d2/d3 внутренней и внешней труб коллектора.

Выполненные расчеты показали, что при температуре газов в коллекторе, равной Т г = 800 К, и температуре окружающей среды Toc = 323 К температура наружной поверхности выпускного коллектора без установки тепловых экранов составляет 335 К и существенно зависит от коэффициента теплоотдачи а3. При установке одного экрана тепловые потери снижаются в 2 раза при одинаковом значении степени черноты поверхностей труб и экрана.

Для исследования эффективности вакуумной изоляции создан лаборатор--но-исследовательский стенд, позволяющий проводить экспериментальную оценку потерь теплоты в зависимости от температуры воздуха на входе в коллектор, расхода воздуха, глубины вакуума, эффективности применения тепловых экранов из различных материалов. Стенд используется как при проведении научно-исследовательских работ по совершенствованию газовыпускных трактов, так и в учебном процессе при изучении студентами теории теплообмена.

Вопросам регулирования температуры электрического оборудования локомотивов в настоящее время уделяется значительное внимание, что связано с необходимостью увеличения надежности и долговечности электрических машин. Большой объем исследований в этом направлении проводится во ВНИИЖТе, ВНИТИ, С,-ПГУПСе.

Относительно небольшое превышение допустимого значения температуры изоляции обмоток электрической машины весьма резко сказывается на ее сроке службы. Так, превышение температуры изоляции класса А на 8 К уменьшает в 2 раза срок ее службы. С целью увеличения надежности и долговечности электрической машины, уменьшения затрат энергии на привод двигателей - вентиляторов охлаждения и получения устойчивого качественного процесса регулирования температуры обмоток электрической машины соискателем в соавторстве была предложена автоматическая система регулирования, включающая аналоговую тепловую модель электрической машины с закрепленным в ней датчиком температуры, который с помощью преобразователя и исполнительного механизма изменяет подачу воздуха двигателем-вентилятором таким образом, чтобы температура обмо-

ток электрической машины оставалась на заданном уровне независимо от условий и ее режимов работы. Для повышения устойчивости процесса регулирования в преобразователь системы регулирования вводится с помощью тягового электромагнита сигнал, соответствующий току нагрузки машины (а. с. № 544050).

В главе 3 рассмотрены методы диагностирования функциональных элементов систем автоматизации тепловозных силовых установок и методы выбора диагностических параметров; описаны разработанные методики, алгоритмы и средства диагностирования топливоподающей аппаратуры дизелей, систем охлаждения и смазки, электрических цепей управления энергетической установкой тепловоза; приведены разработанные технологические карты поиска неисправностей в системах автоматического регулирования параметров двигателей, определяющие последовательность проведения работ для обнаружения неисправностей элементов систем.

Наряду с совершенствованием конструкции функциональных элементов дизелей с точки зрения улучшения качества протекающих в них динамических процессов, важным направлением повышения эффективности их эксплуатации является поддержание оптимальных значений настроечных параметров систем автоматизации, что обуславливает необходимость разработки и использования инструментальных методов контроля и диагностирования этих систем.

Для определения технического состояния тепловозных силовых установок использовался функционально-статистический метод, основанный на причинно-следственных связях между функциональными элементами и выбранными диагностическими параметрами. Отклонение числовых значений параметров от установленных нормативными актами характеризует изменение состояния контролируемых узлов двигателя. При этом были приняты три уровня диагностирования. Первый уровень включает в себя проверку обобщенных параметров силовой установки: эффективной мощности удельных расходов топлива де и масла д„. При проверке осуществляется контроль режима работы двигателя. Отклонение от заданных значений любого из параметров первого уровня предопределяет переход ко второму уровню диагностирования, предусматривающему проверку состояния систем силовой установки. Проведение третьего уровня диагностирования определяется требуемой глубиной диагноза, а также необходимостью накопления ста-

тистической информации об изменении контролируемых параметров с целью прогнозирования технического состояния силовых установок.

Статистический анализ эксплуатационных неисправностей систем автоматизации тепловозных и судовых дизелей (12ДН23/30, 16ЧН26/26, 6ЧН24/31, 8\ЛЭ26/20, 614^52,5/72 и др.) позволил выделить наиболее часто встречающиеся нарушения в работе этих систем, выбрать диагностические параметры, разработать методики и алгоритмы поиска неисправностей с различной глубиной диагноза, а также составить технологические карты, определяющие последовательность выполнения работ при диагностировании. В качестве объектов диагностирования рассматривались системы управления параметрами охлаждения и смазки двигателя, топливоподачи, воздухоснабжения, пуска дизель-электрических установок.

Поскольку реализация процессов диагностирования представляет собой не только техническую, но и экономическую проблему, был осуществлен выбор минимального количества диагностических параметров, несущих максимальный объем информации о состоянии функциональных элементов тепловозных силовых установок. При выборе параметров рассматривались различные методы: функциональных уравнений, малых отклонений, факторного анализа, экспертных оценок, частных показателей и испытаний.

Для оценки технического состояния систем автоматизации охлаждения и смазки использовался функциональный параметрический контроль. Он предусматривает оценку эффективности функционирования систем по изменению их диагностических показателей, обусловленному интегральным влиянием всей номенклатуры неисправностей, характерной для соответствующей совокупности отдельных элементов систем и определяющей выбранные показатели: температура воды на выходе из дизеля; температура масла на входе в дизель; температура воды после холодильника; перепады давления масла и топлива на фильтрах грубой и тонкой очистки и др. Числовые значения этих показателей являются диагностическими признаками технического состояния рассмотренных систем, а их отклонения от заданных эталонных значений - симптомом развития одной или группы неисправностей. Проведенные исследования показали, что основными неисправностями в системах автоматизации охлаждения и смазки дизеля являются: увеличение инерционности и зоны нечувствительности регуляторов температуры; повреждения чувствительных элементов; изменение гидравлических характери-

стик регулирующих органов; изменение наклона статических характеристик. Эти неисправности вызывают, как правило, изменение статической точности регулирования или незатухающие колебания температуры теплоносителей после окончания переходных процессов дизеля. Разработанные технологические карты диагностирования терморегулирующих систем позволяют сократить время на обнаружение и устранение возникших неисправностей и своевременно осуществить оптимальную настройку регулировочных параметров этих систем.

Разработанные методики математического моделирования процессов подачи топлиза в дизеле позволили исследовать влияние конструктивных параметров ТПА на качестзо протекания процессов впрыска и выбрать диагностические параметры топливоподающей аппаратуры. Были рассмотрены характерные неисправности ТПА, возникающее в процессе эксплуатации: износ прецизионных поверхностей плунжерных пар, увеличение зазора между иглой распылителя и направляющей, изменение жесткости пружин форсунки и клапана и др. Показано, что в процессе эксплуатации неравномерный износ элементов ТПА приводит к неравномерному распределению нагрузки по цилиндрам, а это существенно отражается нз мощности, надежности, экономичности и моторесурсе двигателя. Нарушения в элементах ТПА, вызванные естественным износом узлов и сопряжений, увеличивают фазовые и амплитудные искажения параметров рабочих процессов.

Результаты проведенного анализа преимуществ и недостатков существующих методов определения технического состояния ТПА (оргако.пептических, по параметрам отработавших газов, основанных на теории подобия, виброакустических и др.) позволили рекомендовать методы и средстза диагностирования ТПА, обладающие наиболее еысокой точностью и универсальностью: по результатам обработки осциллограмм давления впрыска топлиэа, полученных на установившемся режиме работы двигателя, по углу опережения и продолжительности подачи, по динамическим свойствам топливоподающей аппаратуры.

Обработка осциллограмм давления позволила определить временные интервалы по времени активного хода плунжера тад и продолжительности впрыска твд. Отношение КГс = твд/тад принято за показатель эффективное™ работы ТПА, а безразмерный коэффициент Кто - за критерий технического состояния топливной секции. Каждому скоростному режиму дизеля соответствует свое значение КТс, зная которое для неправдой (эталонной ) ТПА и рассчитав Кто по снятым осцилло-

граммам для контролируемой ТПА можно определять степень износа элементов топливоподающей аппаратуры без ее разборки и оценить целесообразность проведения ремонтных работ. При этом необходимо иметь критические значения Кто в зависимости от режима работы конкретного типа ТПА (рис. 7,8). Расположение характерных точек осциллограммы давления относительно отметки ВМТ коленчатого вала также позволило сделать вывод о состоянии элементов насоса и форсунки.

Для получения осциллограмм давления впрыска совместно с ЦПКБ "Теплолрибор" разработан измерительный преобразователь давления (ИПДТ) с унифицированным выходным сигналом 0-5 В постоянного тока. Диапазон измеряемых давлений 0-100 МПа. Для питания ИПДТ разработан блок стабилизированного питания БПС-24, преобразующий напряжение 220 В 400 Гц в напряжение 24 В постоянного тока. Конструктивная схема БПС-24 позволяет подключать к нему одновременно 4 датчика. С целью проверки работоспособности преобразователей, снятия экспериментальных осциллограмм давления в ТПА и сравнения их с характеристиками, полученными с помощью эталонного датчика давления, были проведены натурные испытания 10 опытных образцов ИПДТ. Преобразователь прошел государственные приемочные испытания.

Для оценки технического состояния ТПА по углу опережения и продолжительности подачи был разработан датчик контактного типа и комплект штуцеров к датчику, позволяющий устанавливать его между нагнетательным трубопроводом и форсункой. Результаты испытаний датчика показали эффективность его применения для контроля технического состояния топливоподающей аппаратуры.

С точки зрения диагностирования ТПА тепловозных дизелей наиболее полную и достоверную информацию о её техническом состоянии даёт анализ работы топливоподающей аппаратуры в переходных процессах, когда скоростной и нагрузочный режимы задают переменными, а в качестве диагностических парзметроа выбирают величину значений относительного изменения цикловой подачи и угла сдвига фаз между моментами подачи топлива и положением рейки насоса на указанных режимах. На разработанный способ контроля технического состояния ТПА по её динамическим свойствам соискателем получен патент РФ на изобретение N2 2054573.

Рисунок 7 - Осциллограмма изменения давления топлива а кармане форсунки

Рисунок 8 - Зависимости Ктс от частоты вращения вала насоса при новой (1) и изношенной (2) плунжерной парах

С целью повышения эффективности эксплуатации тепловозных дизель-генераторных установок были разработаны и реализованы алгоритмы, решающие две задачи', оценку правильности функционирования электрических цепей пуска тепловозного дизеля и поиск отказавших элементов в цепях управления. Для поиска неисправностей в электрических цепях с применением микроэвм было разработано устройство, работающее по специальной программе в соответствии с заданными алгоритмами, которая предварительно заносилась в оперативную память микропроцессора {а. с. № 1364503). Построение алгоритма электрических цепей основывалось на следующих положениях: проверка аппаратов, реле, контакторов производилось при подаче напряжения на их обмотки; время срабатывания контактов с заданной выдержкой определялось по результатам измерения времени срабатывания каждой пары контактов и сравнении его значений с. уставками; время срабатывания элементов цепей определялось по временному интервалу от момента перемыкания контрольных точек с помощью контактов дополни-

тельных реле, необходимых для реализации алгоритма. Наличие в устройстве быстродействующего бесконтактного электронного коммутатора, микропроцессора, индикаторного цифрового табло позволило автоматизировать поиск неисправных элементов в электрических цепях энергетических установок, что облегчает условия труда обслуживающего персонала и сокращает время простоя тепловоза по причине отказов е электрических цепях управления.

8 главе 4 рассмотрены назначение, основные принципы разработки, выполняемые функции, структура , состав и функциональные схемы системы централизованного контроля, диагностики и управления для тепловозов; приведены технические характеристики комплектующих изделий и системы в целом; описаны разработанные и реализованные в СЦКДУ-Т апгоритмы обработки и регистрации служебных и контролируемых параметров основного и вспомогательного оборудования, диагностирования электрических цепей управления, автоматизированного оптимального управления дизель-генераторной установкой тепловоза.

В работе показано, что применение диагностических приборов целесообразно для проверки методик и алгоритмов диагностирования отдельных узлов и агрегатов тепловозов, для определения критических значений выбранных контролируемых параметров, для оценки необходимой глубины диагноза Однако разрозненные измерительные средства не могут обеспечить комплексного решения задачи контроля технического состояния тепловоза в сочетании с прогнозированием времени его безотказной работы. С усложнением конструкций современных локомотивов связано значительное увеличение необходимого числа измерений контролируемых параметров, что является одной из основных причин ускорения автоматизации процессов диагностирования.

Соискатель являлся руководителем работ по созданию встроенной системы централизованного контроля, диагностики и управления для тепловозов, выполненных НПО "Тепловозпутьмзш" (ВНИТИ) совместно с организациями Минтяжма-шз, Минприбора и Минэлеетротехпрома по заданию МПС. На основании технических требований были разработаны эскизный, технический и рабочий проекты СЦКДУ-Т, изготовлен экспериментальный образец системы, проведено оборудование теплозоза, наладка, лабораторные и эксплуатационные испытания этого образца, установленного на двухсекционном магистральном тепловозе 2ТЭ156А, разработана техническая документация на опытно-промышленный образец

СЦКДУ-Т, проведены наладка, шефмонтаж, эксплуатационные и приемочные испытания системы на тепловозе 2ТЭ121. Для комплектации системы необходимыми датчиками и преобразователями были составлены и согласованы с организациями Минприбора технические требования, проведена разработка, эксплуатационные и приемочные испытания комплектующих изделий. На рис. 9 приведена структурная схема системы, реализованной на базе микропроцессорной техники.

При разработке алгоритма обработки и регистрации все параметры были условно разбиты на три группы. Параметры первой группы (служебные) заносятся с пульта и регистрируются один раз перед выходом тепловоза в рейс или при смене локомотивной бригады. В группу 2 входят дискретные параметры и все параметры движения ("быстрые" параметры). Опрос на измерение и регистрацию в этом случае осуществляется каждую секунду. Третья группа включает в себя медленно изменяющиеся параметры (температура, давление и др.). Регистрация этих параметров осуществляется один раз в 28 с. Запас магнитной ленты КНМЛ рассчитан на 48 ч регистрации выбранных контролируемых параметров.

Для диагностирования электрических цепей пуска дизель - генераторов тепловозов 2ТЭ116А и 2ТЭ121 разработаны алгоритмы и программы, реализованные в СЦКДУ-Т. В частности, алгоритм поиска неисправностей в электрической цепи пуска дизеля тепловоза 2ТЭ116А состоит из 211 операций с безусловными и условными переходами, определяющими их последовательность в зависимости эт результата предыдущей операции, и включает 42 контрольных точки.

Алгоритм автоматизированного управления локомотивом основан на авто-иатическом выборе оптимальных по расходу топлива режимов работы силовой установки при выполнении заданного графика движения по участку. Наиболее экономичный режим ведения поезда при заданном времени хода по перегону устанавливается при соблюдении условия

min Н = min (Вм - j • F*), n« п„

где Н - критерий оптимальности; Вм - интенсивность расхода энергии локо-лотивом; F* - касательная сила тяги; пк - управляющее воздействие, с помощью оторого изменяется мощность силовой установки локомотива; j - коэффициент, арактеризующий заданное время движения поезда.

Л

V

1 2... 120

1 2 ... 64

КСВУ

АЦП

кдс

МГР

МГР

.-'■'---— — — — _

Контроллер

Процессор ОЗУ ПЗУ

БВПИ

мк

Сигналы неисправности, повторный пуск

МГР

МГР

БОИ^ БВИ

МГР

. МСП

П

+ 15В

[г 15 В

I

+24 В

БП1

1+5В 1 + 12В

БП2

МЦИ МС МСВЗУ

— —

ЦТ ТС кнмл

+5В

1+ЭТВ

БПЗ

Преобразователь напряжения 220 В 400 Гц

КСВУ, КДС - коммутаторы соответственно сигналов высокого уровня и дискретных сигналов; АЦП - аналого-цифровой преобразователь; БП - блоки питания; МГР, МК, МСП, МЦИ, МС, МСВЗУ - модули: гальванической развязки, контроля неисправности и включения резерва, связи с пультом, цифровой индикации, сигнализации, связи с внешним запоминающим устройством; П - пульт управления; ЦТ -цифровое табло; ТС - табло сигнализации; КНМЛ - кассетный накопитель

Рис. 9 - Структурная схема СЦКДУ

Сила тяги принимается пропорциональной выражению » и • I /V,

где I - суммарный ток тяговых электродвигателей; и - напряжение на тяговых электродвигателях; V - скорость локомотива.

Оптимальная траектория движения задается временем прохождения поездом контрольных участков, на которые разбивается весь полигон обращения. Распределение общего времени хода между остановочными пунктами по контрольным участкам производится заранее путем расчета на ЭВМ с использованием математической теории оптимального управления. Критерием оптимальности при этих расчетах является минимум расхода топлива на перемещение поезда при заданном времени хода. Программа изменения времени прохождения контрольных участков в зависимости от пути вводится в полупостоянное запоминающее устройство программируемого контроллера. Выбор позиций контроллера тепловоза осуществляется в зависимости от изменения обобщенного отклонения траектории движения поезда от заданной, которое включает в себя отклонения скорости движения и времени хода от программных значений. Алгоритм управления предусматривает при этом использование только экономичных режимов работы силовой установки тепловоза. Позиции контроллера, при которых КПД тепловоза мал, используются лишь кратковременно в качестве промежуточных. Данный алгоритм разработан совместно с БелИИЖТом, реализован в СЦКДУ-Т и проверен в эксплуатационных условиях (а. с. №№ 806491, 1131728).

В главе 5 приведены результаты экспериментальных исследований и эксплуатационных испытаний систем централизованного контроля, диагностики и управления для тепловозов, а также выполнена обработка результатов измерений диагностических параметров тепловозов 2ТЭ116А и 2ТЭ121 и оценка погрешности измерительных каналов.

В качестве объектов исследований и испытаний использовались экспериментальный образец СЦКДУ-Т, установленный на двухсекционный магистральный тепловоз 2ТЭ116А-003, и опытно-промышленный образец системы, которым был оборудован тепловоз 2ТЭ121-010.

Для проведения эксплуатационных испытаний была разработана, согласована со всеми заинтересованными организациями и утверждена Минтяжмащем, МПС и Минприбором программа и методика испытаний.

Главной задачей исследований экспериментального образца СЦКДУ-Т была проверка работоспособности и выполнения предусмотренных техническим заданием функций системы, а также практическая оценка эффективности ее внедрения на тепловозах. Эксплуатационные испытания проводились в три этапа: предварительные испытания под реостатом и на железнодорожной ветке Голутвин -Озеры; длительные испытания по месту приписки тепловоза (депо Кочетовка Юго-Восточной ж. д.) на участке Кочетовка - Кирсанов и Кочетовка - Турмасово; испытания на Северной дороге на участке Инта - Воркута с целью оценки влияния низких температур на качество работы СЦКДУ-Т. Перед установкой комплектующих изделий системы на тепловоз осуществлялись проверки их функционирования в лабораторных условиях, а также автономные испытания датчиков и преобразователей с целью получения градуировочных характеристик.

Предварительные испытания проводились после оборудования и настройки электрической схемы тепловоза во взаимодействии с СЦКДУ-Т в течение 100 ч работы на различных режимах с выполнением функций контроля, измерения и регистрации выбранных диагностических параметров на КНМЛ, а также с проверкой электрической цели пуска дизель-генераторной установки. При этом время работы на холостом ходу составило 24 ч, на номинальном режиме - 18 ч, на долевых режимах - 58 ч. При обкаточных испытаниях тепловоз 2ТЭ116А с СЦКДУ-Т прошел в общей сложности около 100 км. Одной из основных задач обкаточных испытаний была настройка и отладка работы системы автоматизированного управления соловой установкой тепловоза ео взаимодействии с СЦКДУ-Т.

При проведении лабораторных исследований и эксплуатационных испытаний СЦКДУ-Т использовался метод пассивного эксперимента, заключающийся в получении путем измерений в различные дискретные моменты времени значений входных диагностических параметров X i каналов измерения и соответствующих им значений Y i на цифровых табло. Обработка результатов измерений, контроля и регистрации позволила оценить погрешности измерительных каналов системы с использованием методов математической статистики с учетом действия внешних случайных помех с нормальным законом распределения.

В целом экспериментальный образец СЦКДУ-Т при эксплуатационных испытаниях выполнил свои функции, показал относительно устойчивую работу и удовлетворительную работоспособность. В то же время при испытаниях был вы-

явлен ряд недостатков системы, позволивший наметить пути совершенствования СЦКДУ-Т в части расширения функциональных возможностей, уменьшения весовых и габаритных показателей, повышения эксплуатационной надежности.

Опытно-промышленный образец СЦКДУ-Т, установленный на тепловозе 2ТЭ121, подвергался предварительным (проверочным), эксплуатационным и приемочным испытаниям. Предварительные эксплуатационные испытания проводились с целью определения соответствия СЦКДУ-Т техническому заданию, требованиям стандартов и технической документации, а также для решения вопроса о возможности представления системы на Государственные приемочные испытания.

Эксплуатационные испытания опытно-промышленного образца системы проводились в соответствии с утвержденной программой в три этапа: испытания по проверке контролируемости параметров; испытания по проверке функций диагностирования и управления; заключительные испытания системы в целом. На первом этапе испытаний осуществлялась проверка работоспособности комплектующего оборудования системы, в частности, датчиков и преобразователей. Второй этап испытаний охватывал проверку функций контроля и управления, проверку диагностирования электрических цепей пуска дизель-генераторной установки тепловоза при искусственном внесении неисправностей в электрические цепи и индикации этих неисправностей на цифровых табло системы. На втором этапе осуществлялась проверка функции автоматического управления контроллером тепловоза при автоматизированном оптимальном по расходу топлива управлении локомотивом при соблюдении заданного графика движения по участку. Третий этап включал в себя испытания системы в целом при опытных поездках. Длительные эксплуатационные испытания системы автоеедения проводились на участке Инта - Воркута Северной ж. д., которые показали надежность работы системы в условиях низких температур. На приемочных испытаниях комиссия определила соответствие состава и комплектности СЦКДУ-Т технической документации, оценила качество монтажа и сборочных работ и соответствие требованиям технического задания.

Преимущества СЦКДУ-Т, разработанной на базе микропроцессорной техники, состоят не только в малых габаритах, малой потребляемой мощности и высокой надежности, но и в более высокой способности к модернизации. Последнее

преимущество является весьма существенным, так как в этом случае, не меняя основную структуру аппаратуры, а только изменением программы работы, можно обеспечить поэтапное наращивание функциональных возможностей системы от контроля и диагностирования до автоматизированного управления основным и вспомогательным оборудованием локомотива на различных режимах работы. Функции микроЭВМ определяются записанными в оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) программами и поэтому одно и то же устройство может выполнять задачи, возлагаемые на ряд отдельных устройств, причем число выполняемых функций ограничивается только емкостью ОЗУ и требуемым временем обработки необходимой информации.

В главе Б изложены практические рекомендации ло использованию результатов выполненной работы при проектировании и эксплуатации тепловозных силовых установок и транспортных объектов в целом, направленные на повышение надежности, срока службы и коэффициента технического использования комплектующего оборудования, проведена оценка экономической эффективности внедрения результатов работы.

Заключение

В заключении отмечается:

1. Выполнен комплекс научных, расчетно-теоретичесхих и экспериментальных исследований, направленных на создание новых технологических решений в области автоматизации процессов контроля и диагностирования силовых установок тепловозов, внедрение которых вносит значительный вклад в ускорение научно-технического прогресса на железнодорожном транспорте.

2. Для силовых установок магистральных тепловозов продолжительность работы на частичных и неустановившихся режимах составляет 85 - 95 % от общего времени работы. В этих условиях радикальным средством улучшения технико-экономических показателей двигателей является согласованность статических и динамических характеристик систем топливоподачи и воадухоснабжения.

3. Разработана уточненная общая структурная схема автоматической системы управления параметрами тепловозной силовой установки с регулируемым турбонаддувом и с выделением топливоподающей аппаратуры в самостоятельный

элемент, обладающий собственной передаточной функцией. Все функциональные элементы рассмотренной системы идентифицированы с типовыми динамическими звеньями.

4. Выполненный комплекс расчетно-теоретических и экспериментальных исследований топливоподающей аппаратуры тепловозных дизелей позволил:

синтезировать алгоритм и разработать методику математического моделирования процессов впрыска топлива, позволяющую с достаточной для практических целей точностью и в сжатые сроки проводить анализ конструкций ТПА с целью получения их подробных статических и динамических характеристик;

для анализа динамических свойств ТПА получить аналитическим путем дифференциальное уравнение второго порядка, коэффициенты которого зависят от конструктивных параметров топливной системы;

оценить точность расчета переходных процессов и амплитудно - фазовых частотных характеристик ТПА и установить адекватность полученных математических моделей рассмотренным динамическим процессам;

провести качественный и количественный анализ влияния конструктивных элементов на переходные процессы топливоподающей аппаратуры и наметить пути оптимизации ее динамических свойств;

рекомендовать разработанные методики для исследования статических и динамических свойств ТПА при ее проектировании и разработке мероприятий по совершенствованию систем топливоподачи дизелей.

5.Теоретически показана возможность улучшения эксплуатационных показателей силовой установки тепловоза за счет применения комбинированной АСР турбонаддува, обеспечивающей программное регулирование коэффициента избытка воздуха в зависимости от угловой скорости коленчатого вала дизеля, цикловой подачи топлива и возмущающих воздействий.

6. Разработана новая конструкция выпускного коллектора с вакуумной изоляцией (а.с. № 1244361 и а.с. № 1320468), позволяющая повысить термический КПД цикла двигателя, уменьшить расход топлива и улучшить расходные характеристики турбонагнетателя в переходных процессах.

7. Предложена новая конструкция автоматической системы регулирования температуры электрических машин (а. с. № 544050), поддерживающей температуру их обмоток на заданном уровне независимо от условий и режимов работы

при наименьших затратах энергии на охлаждение и качественных процессах регулирования.

8. Проведен статистический анализ качества работы функциональных элементов тепловозных силовых установок как объектов автоматизации, позволивший систематизировать наиболее характерные неисправности, появляющиеся в условиях эксплуатации, и разработать технологические карты поиска неисправных элементов.

9. При исследовании топливоподающей аппаратуры транспортного двигателя как объекта диагностирования разработаны методы (патент РФ № 2054573) и средства определения ее технического состояния без разборки и снятия с двигателя. В результате проведенного анализа предложены методы, обладающие наиболее высокой точностью и универсальностью.

10. Для контроля технического состояния систем охлаждения и смазки транспортных двигателей использовались методы параметрической диагностики, основанные на допусковом контроле, при которых качество функционирования элементов определялось величиной отклонения числовых значений выбранных диагностических параметров от нормы для заданного режима работы двигателя. Разработан алгоритм диагностирования АСР температуры теплоносителей, реализующих различные законы регулирования.

11. Разработаны методика, алгоритм и устройство для диагностирования электрических цепей управления тепловозом (а. с. № 1364503).

12. На основе математической теории оптимального управления разработаны и апробированы в эксплуатационных условиях алгоритм (а.с. № 806491) и устройство (а.с. № 1131728) для оптимального по расходу топлива управления силовой установкой тепловоза при соблюдении заданного графика движения.

13. Для повышения эффективности эксплуатации тепловозов проведен комплекс работ по созданию системы централизованного контроля, диагностики и управления, в которую были заложены программы, реализующие разработанные алгоритмы. Система представляет собой встроенную установку, позволившую на единой информационной базе обеспечить решение различных задач контроля, сигнализации, регистрации параметров, диагностирования и оптимального управления силовой установкой тепловоза. Технологические показатели комплектующих изделий системы удовлетворяют условиям серийного производства.

14. Эксплуатационные испытания экспериментального и опытно - промышленного образцов СЦКДУ-Т на тепловозах 2ТЭ116А-003 и 2ТЭ121-010 показали правильность основных принципов, заложенных при разработке системы, и эффективность ее использования. При этом применение микропроцессорной техники и блочно-модульной структуры, на базе которых разработана система, позволяет без изменения основных принципов ее построения, а только изменением программ и введением дополнительных блоков наращивать функциональные возможности системы от контроля и диагностирования до автоматического управления основным и вспомогательным оборудованием тепловозов.

15. Экономическая эффективность внедрения и использования выполненных разработок составляет 156 тыс. руб. на тепловоз (в ценах на 01.01.98 г.).

Содержание диссертации изложено в следующих основных работах:

1. Комаров Г.А. Основные направления развития бортовых систем централизованного контроля, диагностики и управления для тепловозов. Труды ВНИТИ, вып. 57, Коломна, 1983. - с. 114 -116.

2. Комаров Г.А., Петрожицкий A.A. Встроенные средства диагностирования технического состояния локомотивов. "Транспортное оборудование". - М.: ЦНИИ-ТЭИтяжмаш, № 5-82-32, 1982. - 28 с.

3. Комаров Г.А. и др. Основные принципы разработки системы централизованного контроля и управления для тепловозов I Г.А. Комаров, A.A. Петрожицкий, О.В. Цурган, И.С. Базыкина // Труды ВНИТИ, вып. 54, Коломна, 1981. - с. 42 - 49.

4. Комаров Г.А., Куликов И.М. О безразборной диагностике топливной аппаратуры тепловозного дизеля. Труды ВНИТИ, вып. 58, Коломна, 1983. - с. 38 - 43.

5. Комаров Г.А., Базыкина И.С. Диагностирование технического состояния электрических цепей тепловоза. "Транспортное оборудование". - М.: ЦНИИТЗИ-тяжмэш, N9 5-80-11, 1980. - с. 6-8.

6. Комаров Г.А., Ромашова Н.Л. Применение диагностического прибора для определения технического состояния тепловозного дизеля. "ДВС". - М.: ЦНИИ-ТЭИтяжмаш, № 4-79-10,1979. - с. 13 - 15.

7. Комаров Г.А., Вихрова Л.Н. Выпускной коллектор дизеля. "ДВС". - М.: ЦНИИТЭИтяжмаш, № 4-79-10,1979. - с. 11 -13.

8. Комаров Г.А, Захаров К.Р., Базыкина И.С. Измерительные преобразователи тока и напряжения для тепловозов. Труды ВНИТИ, вып. 56, Коломна, 1982. -с. 134- 139.

9. Крутое В.И. и др. Техническая диагностика топливной аппаратуры дизелей / В.И. Крутое, Г.А. Комаров, О.В. Цурган, С.А. Чичикин // "ДВС". - М.: НИИИН-ФОРМтяжмаш, № 4-75-18, 1975. - 30 с.

10. Кругов В.И., Комаров Г.А. Влияние конструктивных параметров топливо-подающей аппаратуры на ее динамические свойства. "Изв. ВУЗов. Машиностроение", № 9, 1975. - с. 100 - 104.

11. Комаров Г.А. Основы теории автоматического регулирования и управления. Учеб. пособие. - Мурманск: МГАРФ, 1993. - 164 с.

12. Крутое 8.И., Рыбальченко А.Г., Комаров Г.А. Анализ динамики комбинированной системы регулирования наддува турбопоршневого двигателя. "Изв. ВУЗов. Машиностроение", № 10,1971. - с. 94 - 98.

13. Башкин АВ., Комаров Г.А. Сочетание экспериментального и аналитического исследований на модели колебательных процессов во всасывающей системе многаплунжерного насоса. "Техника измерений и измерительные приборы в дизелестроении". - М.: НИИИНФОРМтижмаш, N9 4-70-1,1970. - с. 24 - 28.

14. Комаров Г.А. Переходные процессы топливоподающей аппаратуры дизеля и пути их улучшения. Труды ВНИТИ, вып. 41, Коломна, 1975. - с. 53 - 59.

15. Кругов В.И. и др. Применение аналоговых вычислительных машин при исследовании процессов топливолодачи в дизелях / В.И. Кругов, ГАКомарое, Г.В. Никонов//"ДВС".-М.: НИИИНФОРМтяжмаш, №4-73-14,1973. -с. 11 -17.

16. Лызо Г.П. и др. К исследованию характера гидродинамических процессов во всасывающей полости многоплунжерного топливного насоса / Г.П. Лызо, А.В. Башкин, В.Ф. Эрдман, Г.А. Комаров // Труды ВЗПИ, вып. 55, М., 1970. - с. 153 -169.

17. Комаров Г.А. О решении на ЭВМ телеграфных уравнений методом прямых. "Применение ЭВМ на предприятии". - М.: НИИИНФОРМтижмаш, № 15-69-4, 1970. - с. 40 - 50.

18. Крутое В.И., Комаров Г.А. Влияние конструктивных элементов топливной аппаратуры на её динамические свойства. "ДВС". - М.: НИИИНФОРМтижмаш, № 475-7, 1975. - с. 9 - 14.

19. Комаров Г.А., Куликов И.М. Преобразователь для измерения давления в топливоподающей аппаратуре дизеля. "Д8С". - М/. ЦНИИТЭИтяжмаш, № 4-83-10, 1983.-с. 11 -15.

20. Костромин A.M. и др. Автоматическая система оптимального управления тепловозом I А.М. Костромин, В.В. Рафаловский, С.Я. Френкель, Г.А. Комаров II Труды ВНИТИ, вып. 49, Коломна, 1979. - с. 127 -131.

21. Цурган О.В.и др. Системы автоматического управления введением поездов I О.В. Цурган, A.A. Петрожицкий, Г.А. Комаров, В.А. Петраков, A.M. Костромин II "Транспортное машиностроение". - М.: НИИИНФОРМтяжмаш, № 5-77-32, 1977,- 48с.

22. Цурган О.В. и др. Автоматическое регулирование температуры электрических машин I О.В. Цурган, A.A. Петрожицкий, В.А. Петраков, Г.А. Комаров, Н.М. Луков II Труды ВНИТИ, вып. 56, Коломна 1982. - с. 180 - 184.

23. Костромин А,М. и др. Автоматическая система управления тепловозом I

A.M. Костромин, В.В. Рафаловский, С.Я. Френкель, Г.А. Комаров П Труды ВНИТИ, вып. 57, Коломна,1983. - с. 102 - 103.

24. Комаров Г.А. Методы и средства диагностирования топливной аппаратуры судовых дизелей. Методическое пособие для курсантов и слушателей ФПК. -Мурманск: МВИМУ, 1991. - 57 с.

25. Крутое В.И. и др. Автоматическое регулирование скорости дизелей I

B.И. Кругов, Ф.М. Данилов, Г.А. Комаров, И.В. Леонов, Г.К. Филатов, В.И. Шатров II 'ДВС. - М.: НИИИНФОРМтяжмаш, № 4-74-23, 1974. - 70 с.

26. Комаров Г.А., Маслов A.A. Автоматизированные системы судовых энергетических установок. Учеб. пособие - Мурманск: МГАРФ, 1996. -136 с.

27. Комаров Г.А. Функциональные элементы АСР непрерывного действия, /чеб. пособие. - Мурманск: МГАРФ, 1996. -114 с.

28. Комаров Г.А. Автоматизация процессов диагностирования тепловозных (нергетических установок / Сб. тезисов докл. международной конф. "Двигатель->7". - М.: МГТУ, 1997. - с. 108 -109.

29. Комаров Г.А. Функциональные элементы АСР дизельного двигателя как |бъекты диагностирования I Сб. тезисов докл. международной конф. "Двигатель-i7".-M.: МГТУ, 1997.-е. 109-110.

30. Устройство для автоматического регулирования температуры электрической машины I О.В. Цурган, А.А. Петрожицкий, В.А. Петраков, Г.А. Комаров, Н.М. Луков П Авт. свид. СССР № 544050. БИ № 3, 1977.

31. Способ управления локомотивом > А.М. Костромин, А.А. Петрожицкий, В.В. Рафаловский, О.В. Цурган, С.Я. Френкель, Г.А. Комаров Н Авт. свид. СССР №806491. БИ №7,1981.

32. Устройство для автоматического управления транспортным средством / А.М. Костромин, В.В. Рафаловский, С.Я. Френкель, Г.А. Комаров II Авт. свид. СССР № 1131728. БИ № 48, 1984.

33. Двигатель внутреннего сгорания / Г.А. Комаров, В.А. Петраков, Л.Н. Вих-рова, И.С. Базыкина, Н.Л. Ромашова II Авт. свид. СССР № 1244361. БИ № 26, 1986.

34. Комаров Г.А, Вихроаа Л.Н., Ромашова Н.Л. Выпускной коллектор двигателя внутреннего сгорания. Ает. свид. СССР № 1320468. БИ № 24, 1987.

35. Комаров Г.А., Базыкина И.С. Устройство для автоматического диагностирования электрооборудования локомотива. Авт. свид. СССР № 1364503. БИ № 1, 1988.

36. Комаров ГА Способ контроля технического состояния топливной аппаратуры. Патент РФ на изобр. № 2054573. БИ № 5,1936.

Личный вклад. В работах, опубликованных в соавторстве, соискателю принадлежит: в [12, 13, 16, 19] - решение инженерных задач, разработка алгоритмов и методик математического моделирования рассмотренных процессов, проведение теоретических и личное участие в натурных экспериментах, обработка и анализ результатов; в [2, 3, 5...9, 20, 21, 23] - постановка задач исследования, составление технических заданий и тематических карточек на создание встроенных средств контроля, диагностирования и управления для тепловозов, организация, руководство и личное участие в разработке и апробации методов и алгоритмов, реализованных в СЦКДУ-Т, проведение лабораторных и экспериментальных исследований комплектующих изделий и системы в целом, обработка данных и анализ результатов, выводы и рекомендации; в [3- анализ патентных материалов, проработка конструкций, участие в составлении формул изобретений и подготовка материалов заявок на изобретения.

НА УЧНО-ИССЛЕДОВЛ ТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ТЕПЛОВОЗОВ И ПУТЕВЫХ МАШИН (ВНИТИ)

МУРМАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ

УНИВЕРСИТЕТ

На правах рукописи

Комаров Геннадий Андреевич

совершенствование тепловозных СИЛОВЫХ установок

и их диагностирование

Специальность 05.22.07 - Подвижной состав железных дорог

и тяга поездов

Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук

ЗАК

г р

199£г .^лМ

^ -г Г г^<Г\Т> 4

\ О ! Г 1

Л

/

Мурманск -1998

tw

ОГЛАВЛЕНИЕ

Глава 1. СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ. АНАЛИЗ УСЛОВИЙ РАБОТЫ

СИЛОВЫХ УСТАНОВОК ТЕПЛОВОЗОВ

1.1. Особенности эксплуатации и режимы работы силового оборудования транспортных средств............................. 15

1.2. Техническое диагностирование как способ повышения эффективности, экономичности и надёжности эксплуатации оборудования транспортных средств............................. 19

1.3. Обзор предшествующих работ...........................£4

1.4. Цель и задачи исследования............----.......... 34

Глава ПОВЫШЕНИЕ 3®§EtCTMSH0CTM РАБОТЫ ТЕШОВДЗНИХ СИЛОВЫХ

УСТАНОВОК ПУТЁМ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ИХ ОТДЕЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ

2.1. Общая структурная схема транспортной силовой установки как управляемого объекта................................. 36

2.2. Тошшвоподающая аппаратура как элемент автоматической системы регулирования тепловозного дизеля..........---- 45

2.2.1. Расчётная схема. Принятые допущения.......................45

2.2.2. Гидродинамическая модель процессов впрыска вязкого топлива. аддвавддадддададдвдлдадалвдвддддддвлдаааалддалдда«« ^

2.2.3. Математическое моделирование процессов топливопо-

2.2.4. Сравнительный анализ результатов расчёта процессов топливоподачи в дизеле и экспериментальных данных..........75

2.2.5. Статические свойства топливоподающей аппаратуры транспортных двигателей....................................... 87

2.2.6, Дифференциальное уравнение топливоподащей аппаратуры как элемента автоматической системы регулирования ди-

2 G 7TQ Q'l

2.2.7. Динамические свойства топливоподающей аппаратуры

и пути их улучшения.........................................................104

2.3. Повышение эффективности работы силовой установки тепловоза путём совершенствования наддувочного и газовыпуск-ноги трактов,,.,...,..««,»......»•,««,,..,...,,,,,,,.«,,...,..

109

2.3.1. Автоматическое регулирование наддува тепловозного дизеля со свободным турбокомпрессором,........................10У

2.3.2, Совершенствование газовыпускного тракта тепловозного дизеля с целью стабилизации теплоты отработавших газов...119

2.4. Автоматическое регулирование температуры обмоток электрических машин...........................................128

Глава 3, КОНТРОЛЬ И ДИАГНОСТИРОВАНИЕ СИСТЕМ АВТОМАТШАЦИИ

ТРАНСПОРТНЫХ ДИЗЕЛЬНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ

3.1. Методы технического диагностирования систем автоматизации транспортных двигателей. Выбор диагностических пара-

3.2. Диагностирование систем автоматизации двигателей,..,,140.

3.3. Разработка методов и средств диагностирования топливоподающей аппаратуры тепловозного дизельного двигателя...,.143

3.3.1. Структурные и диагностические параметры топливо-

JlUXlSlUlI^tíI'X СШП&Р&Ту рЫ * х4о

3.3.2, Характерные неисправности ТПА.148

3.3.3. Методы технического диагностирования топливоподающей аппаратуры транспортных двигателей,...................... 152

3.3.4, Средства диагностирования топливоподающей аппара-

туры и перспективы их развития............................... Л67

3.4. Контроль работы систем охлаждения и смазки тепловозной силовой установки......................................Í76

3.5. Диагностирование электрических цепей управления си-

ловои установкой тепловоза....................................isu

Глава 4. РАЗРАБОТКА АВТОМАТМЗМРОВАШОЙ СИСТЕМЫ

ЦЕНТРАЖОЕАШЮГО КОНТРОЖ, ДИАГНОСТИКИ И УПРАВЛЕНИЯ ДЛЯ ТЕПЛОВОЗОВ

4.1. Особенности автоматизации процессов контроля, диагностики и управления на железнодорожном транспорте............ 186

4.2. Основные принципы разработки ОЦКДУ-Т................. 191

4.2.1. Назначение., области применения и технические характеристики системы.............................................................................191

4.2.2. Структура, состав и функциональные схемы ОЦКДУ-Т...196

4.2.3. Организация резервирования и контроля исправности

и т.-тп '"л ¿i р ,п_7 'lR

4.3. Характеристики комплектующих изделий................. 208

4.3.1. Датчики с унифицированным выходным сигналом........208

в и 1 ¿ > JDJXL/KíÍ:'! ITiri'Pcííllir'lín vwjL.'/

4.3.3. Блок регистрации информации.-----.................. 219

4.3.4. Выносные блоки системы.............................220

4.4. Разработка алгоритмов контроля, диагностирования и управления оборудованием локомотива........................... 222

4.4.1. Алгоритм обработки и регистрации служебных и контролируемых параметров оборудования тепловоза................. 222

4.4.2. Диагностирование электрических цепей дизель-генераторной установки тепловоза.................................. 224

4.4.3. Автоматизированное оптимальное управление локомо-

тивом при ведении поезда......................................227

4.4.4. Автоматизация режимов прогрева тепловоза и управления секционной тягой........................................237

Глава 5. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЙ И аКОПЖАТАЦИОЙНЬЖ ИСПЫТАНИЯ СИСТЕМУ ЦЕНТРАЛИЗОВАННОГО КОНТРОЛЯ, ДИАГНОСТИКИ

И УПРАВЛЕНИЯ

5.1. Объекты и цель экспериментальных исследований и ис-

i. i Из! ^ wjjii if А Д £ 'w^jLl! «У .1«*<вааа««*зла«а2«вл««4Ала«*а#*х*аа.в*.аз£аааал«яд* iC.* iC.*

5.2. Виды, последовательность и объём испытаний СЩКЦУ-Т...243

5.3. Методы проведения испытаний СЦКДУ-Т и используемая аппаратура................................................... * frw'x !

5.4. Обработка результатов измерений диагностических параметров тепловоза. Оценка погрешностей....................... 259

5.5. Эксплуатационные испытания ОЦКДУ-Т._____.............264

Глава 6. РАЗРАБОТКА МЕРОПРИЯТИЙ ПО ПОВЫШЕНИЮ ЭФФЕКТИВНОСТИ

ЭКСПЛУАТАЦИИ ОБОРУДОВАН® ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ

6.1. Практические рекомендации по использованию результатов выполненной работы.......................................................................277

6.2. Ожидаемый экономический эффект от внедрения резуль-

TETÖB ВЫПиЛЬвННиИ рЭбОТЫ*

HHTFPSTWPl 'PQS?

elMW&j&.SmtS. Яав? £ J"S» а«аааааалааз.вагаа.£азааааа*ааалааааеахааааага.гааага» «wSiu

ПРМЮЖЕНМН *о*аааяоаг*ида1дзлаяаля*даааалдааааа*яад=ааааа^ахавгоа <0 IL i

ВВЕДЕНИЕ

Широкое распространение тепловых двигателей, в частности дизелей, являющихся наиболее предпочтительными для использования в промышленности и на железнодорожном транспорте, требует в современных условиях становления рыночной экономики как повышения технико-экономических показателей, так и совершенствования системы их технического обслуживания, В настоящее время одной из актуальных проблем железных дорог и предприятий, эксплуатирующих тепловозы, является обеспечение высокого уровня безотказной работы силовых установок, увеличение их коэффициента технического использования, снижение материальных затрат на эксплуатацию и ремонт.

При рассмотрении концептуальных вопросов повышения эффективности эксплуатации тепловозных силовых установок можно выделить два аспекта: совершенствование конструкции отдельных функциональных элементов и узлов с учётом их динамических свойств и режимов работы: автоматизация процессов контроля и диагностирования,

Основными факторами, определяющими условия эксплуатации, показатели выходной мощности, экономичность и срок службы тепловозных силовых установок является неустановившийся характер их работы, вызываемый возмущающими и управляющими воздействиями, а также длительная эксплуатация на частичных режимах. При этом наблюдается тенденция к смещению продолжительности работы в сторону меньших номеров позиций контроллера, В этих условиях улучшение статических и динамических свойств функциональных элементов тепловозных двигателей внутреннего сгорания (ДВО) является одной из важных задач в общей проблеме повышения качества их переходных процессов ,

Сложившаяся практика планово-предупредительной системы эксплуатации и ремонта тепловозов приводит к тому, что мероприятия по сохранению и восстановлению нормального технического состояния силовых установок выполняются в строго обязательном порядке и с заранее запланированной периодичностью, При этом проводятся излишние работы по разборке, осмотру и проверке исправных узлов и агрегатов силовых установок, что нарушает условия приработки отдельных, особенно прецизионных, деталей и в конечном итоге приводит к ухудшению качества рабочих процессов, увеличенному расходу топлива и повышению материальных затрат на обслуживание и ремонт. Эти обстоятельства выдвигают задачу перехода от планово-предупредительной системы эксплуатации дизелей "по регламенту" к более прогрессивной и выгодной с технической и экономической точек зрения системе обслуживания и ремонта дизелей "по необходимости" в зависимости от их фактического состояния. По данным проф, И.А.Биргера эксплуатация по фактическому состоянию может принести выгоду, эквивалентную стоимости 30 % общего парка машин [203,

Таким образом, повышение эффективности эксплуатации транспортных силовых установок путём совершенствования конструкции их элементов и автоматизации процессов контроля и диагностирования является важной народнохозяйственной задачей по сокращению затрат на железнодорожном транспорте.

Практическая необходимость в решении поставленных задач возникла в связи с требованиями Министерства путей сообщения на создание системы технического обслуживания тепловозов на базе разработки и использования методов и средств диагностирования оборудования локомотивного парка страны. Работа выполнялась в соответствии с отраслевыми координационными планами НИР и ОКР Миниотерс-

тва тяжёлого и транспортного машиностроения СССР по созданию и освоению производства тепловоза 2Т3121 с системой централизованного контроля, диагностики и управления, разработанными на основании Постановления Правительства от 22.07.82 № 682, Постановления государственного Комитета по науке и технике от 08.12.81 № 491/244 и целевой комплексной научно-технической программой О.Д.026 "Автоматизация управления технологическими процессами» производствами., машинами, стачками и оборудованием с применением микроЭВМ и миниЗВМ (задание 02.01)", тематическим планами НПО "Тепловоэпутьмаш" Минтяжмаша совместно с организациями МПС, Минп-рибора и Минзлектротехпрома, тематическими планами Мурманского государственного технического университета.

Целью настоящего исследования является улучшение технике-экономических показателей тепловозных силовых установок на эксплуатационных режимах путём совершенствования конструкции отдельных элементов и узлов и автоматизации процессов контроля и диагностирования .

Основные задачи, вытекающие из сформулированной цели и решаемые в процессе выполнения работы, были следующие:

1. Анализ эксплуатационных режимов работы транспортных ДВС. рассмотрение концептуальных вопросов повышения эффективности их эксплуатации.

2. Разработка уточнённой общей структурной схемы автоматической системы управления параметрами тепловозной силовой установки с регулируемым турбонаддувом и с выделением топливоподающей аппаратуры (ТПА) в самостоятельный элемент, обладающий собственной передаточной функцией.

3. Синтез математических моделей ТПА как объекта с распреде-

ленными параметрами и функционального элемента автоматической системы регулирования (..Аир.) угловой скорости коленчатого вала дизеля .

4. Расчётно-теоретические и экспериментальные исследования статических и динамических свойств ТПА с использованием математического и натурного моделирования процессов впрыска вязкого топлива и выдача рекомендаций по выбору оптимальных значений конструктивных параметров топливоподающей аппаратуры при её проектировании и поддержании нормальной регулировки в условиях эксплуатации.

5. Разработка предложений по совершенствованию наддувочного и газовыпускного трактов тепловозного дизеля со свободным турбокомпрессором с целью уменьшения потерь теплоты с отработавшими газами.

6. Статистический анализ, систематизация характерных неисправностей, появляющихся в условиях эксплуатации дизельных двигателей, и разработка технологических карт поиска неисправных элементов .

7. Выбор диагностических признаков и разработка алгоритмов

определения технического состояния функциональных элементов автоматических систем управления параметрами тепловозного ДВС как регулируемого объекта.

8. Разработка схемных решений и комплекса специализированных средств контроля, диагностирования и управления энергетической установкой тепловоза.

9. Разработка, расчётно-теоретические исследования и эксплуатационные испытания экспериментального и опытно-промышленного образцов системы централизованного контроля, диагностики и управле-

ния для тепловозов(СЦКДУ-Т), реализованных на единой информационной базе с применением микропроцессорной техники,

10- Оценка, эффективности применения встроенных средств централизованного контроля, диагностики и управления на магистральных тепловозах.

Научная новизна исследования определяется теоретическими разработками, предназначенными для выработки рекомендаций промышленности по проектированию отдельных элементов тепловозных силовых установок с учетом их работы на частичных и неустановившихся режимах, и применению методов, алгоритмов и средств технического диагностирования при эксплуатации, К этим разработкам относятся:

математическая модель динамических процессов в топливоподаю-щей аппаратуре, зависящих от конструктивных параметров ТПА;

апробированный метод исследования свойств топливоподающей аппаратуры тепловозного дизеля с использованием ЭВМ, позволяющий на основании уточнённой математической модели процессов впрыска с достаточной для практических целей точностью и в сжатые сроки проводить анализ конструкций с целью получения их статических и динамических характеристик и выбора конструктивных и диагностических параметров;

комплекс методик и алгоритмов контроля и диагностирования функциональных элементов систем автоматизации дизелей, основанный на методах параметрической диагностики с использованием технологических карт поиска неисправностей;

схемные решения и комплекс специализированных средств контроля, диагностирования и управления энергетической установкой транспортного средства;

результаты разработки и эксплуатационных испытаний экспери-

ментального и опытно-промышленного образцов встроенной системы централизованного .контроля, диагностики и управления для тепловозов.

Практическая значимость результатов исследования состоит в том, что определены направления оптимизации конструктивных параметров ТПА с точки зрения улучшения качества переходных процессов, заключающегося в сокращении длительности переходного процесса, уменьшений заброса цикловой подачи топлива и времени запаздывания изменения цикловой подачи при изменении положения регулирующего органа.

Практические рекомендации по использованию регулируемого тур-бонаддува и снижению потерь теплоты с отработавшими газами служат основой для совершенствования газовоздушного и газовыпускного трактов комбинированного тепловозного дизеля. Это позволяет повысить термический КВД цикла и эффективный КПД двигателя, уменьшить удельный расход топлива и улучшить расходные характеристики турбокомпрессора, что особенно эффективно на долевых нагрузках и неустановившихся режимах работы силовой установки.

Практические разработки методик, алгоритмов, схемных решений комплекса технических средств, предназначенных для контроля и диагностирования функциональных элементов транспортного дизеля, а также для оптимального управления энергетической установкой локомотива, выполненные в результате проведённых исследований, вошли в технический проект двухсекционного магистрального опытно-промышленного образца тепловоза 2Т3121 с системой централизованного контроля, диагностики и управления.

Реализация результатов выполненной работы позволяет: снизить расход топлива на 5,8%; сократить время простоя тепловозов в пла-

новых ремонтах на 20% и ремонтные затраты - на 7.5%; уменьшить в 2 раза расходы на порчи и внеплановые ремонты. Гарантированная экономическая эффективность от внедрения и использования ОЦКДУ-Т на тепловозах составила 156 тыс, руб. на тепловоз ( в ценах на 01.01.98 г.).

Результаты работы использовались НПО "Тепловоепутьмаш" и ПО "Ворошиловградтепловоз" при создании двухсекционных магистральных тепловозов 2ТЭ116А и 2ТЭ121 о СЦКДУ-Т, Отдельные результаты разработок и исследований использовались ПО "Коломенский завод1', ногинским заводом топливной аппаратуры. ПО "Севремавтематика5

В ходе исследований разработаны: устройство для автоматического регулирования температуры электрической машины (Авт. св-зо № 544050). способ управления локомотивом (Авт. св-во № 806491), устройство для автоматического управления транспортным средством (Авт. св-во Кг 1131728), выпускной коллектор двигателя внутреннего сгорания (Авт. св-во