Основные параметры и характеристики

/ Литература / Тепловозные дизели типа Д49/Е / Основные параметры и характеристики

Дизели типа Д49 прошли всестороннюю длительную доводку на экспериментальных стендах и в эксплуатации. Широкие исследования, проведенные заводом в содружестве с рядом институтов, позволили получить характеристики дизелей типа Д49, отвечающие требованиям, предъявляемым к тепловозным двигателям.

Изменения отдельных параметров дизелей при работе по эксплуатационной характеристике приведены на рис. 101-103. Эксплуатационная характеристика должна обеспечивать приблизительно равномерный прирост мощности по позициям контроллера, располагаться в области наибольшей экономичности дизеля, иметь необходимый запас мощности на малых и средних частотах вращения коленчатого вала. Для дизелей среднего и высокого форсирования выполнение этих общих требований связано с необходимостью повышения воздушного заряда на долевых частотах вращения коленчатого вала (под долевой частотой понимается неноминальная частота вращения). Этого можно добиться за счет повышения коэффициента наполнения цилиндров и настройки турбокомпрессора.

Так, у дизелей 12ЧН 26/26 для этой цели применена импульсно-эжекционная система выпуска. Для дизелей 16ЧН 26/26, имеющих изобарную систему выпуска, задача повышения коэффициента наполнения решалась за счет снижения пульсации давления газов в выпускном коллекторе путем подбора его внутреннего диаметра и соответствующего уточнения фаз газораспределения. Сравнение осциллограмм давлений газа в коллекторах диаметром 0,15 и 0,183 м показало, что размах колебаний снизился в последнем в 1,8 раза. Это позволило уменьшить коэффициент остаточных газов в цилиндре и повысить коэффициент наполнения во всей эксплуатационной области режимов работы дизеля.

Увеличение расхода воздуха через двигатель на долевых частотах за счет увеличения коэффициентов наполнения и продувки приводит к повышению мощности турбины на этих режимах и росту давления наддува, т. е. массовый заряд воздуха увеличивается. С учетом этого фактора для дизеля 1А-5Д49 было выбрано перекрытие клапанов 90° поворота коленчатого вала (п. к. в.). Дополнительно повышение воздушного заряда в циРнс. 101. Параметры дизеля 2-2Д49 при работе по тепловозной характеристике:

1. Основные параметры и характеристики

Nе - мощность двигателя; рг - максимальное давление сгораиня; п - частота вращения коленчатого вала дизеля; - температура газов перед турбиной; - температура газов за цилиндрами (средняя); 0СС - суммарный коэффициент избытка воздуха; це - удельный эффективный расход топлива Рис. 102. Параметры дизелей 2-5Д49 и 16ЬУА24 (фирмы Зульцер) при работе по тепловозным характеристикам:

п - отношение текущей частоты вращения коленчатого вала к номинальной; рн - давление воздуха в ресивере; 7"н - температура воздуха в ресивере (остальные обозначения см. на рис. 101)

1. Основные параметры и характеристики

линдрах на долевых частотах вращения для двигателя 1А-5Д49 было достигнуто за счет форсирования турбокомпрессора по давлению наддува до 0,23-0,25 МПа и смещения области его максимального к. п. д. в диапазон частот вращения коленчатого вала 1000-1100 об/мин.

Таким образом, доводочные работы, проведенные на дизелях 16ЧН 26/26 с эффективной мощностью 2250 кВт, позволили выполнить требования, предъявляемые к тепловозному дизелю по уровню мощности на эксплуатационных режимах при равномерной разбивке частоты вращения по позициям контроллера.

Как показали исследования, проведенные на дизелях 16ЧН 26/26, 1V, = 2940 кВт (2-5Д49) и 20ЧН 26/26, 1V, = =з 4400 кВт (1Д49), на двигателях с форсированием по среднему эффективному давлению более 1,47-104МПа не удается добиться при работе в зоне оптимальной экономичности равномерного прироста мощности дизеля с увеличением частоты вращения коленчатого вала, т. е. повышение форсирования дизеля приводит к тому, что скоростная характеристика его оптимальной экономичности приближается к параболической (см. рис. 103).

Анализ совместной работы форсированных дизелей и агрегатов наддува показывает следующее. При работе совместно с дизелем в случае снижения частоты вращения коленчатого вала почти пропорционально ее изменению уменьшается расход газа через турбину турбокомпрессора (рис. 104). В результате снижается мощность турбины и частота вращения ротора турбокомпрессора, что приводит к уменьшению давления наддува, увеличению расхода топлива, температуры и дымности выпускных газов. Чем выше степень форсирования дизеля, тем это отрицательное явление проявляется заметнее, что и служит причиной изменения скоростной экономической характеристики дизеля.

Такие явления, вызванные применением в системе воздухо-снабжения турбокомпрессора, не связанного механически с коленчатым валом, присущи всем четырехтактным и двухтактным дизелям. Однако в двухтактных они проявляются менее заметно, что объясняется большими значениями коэффициента продувки, чем у четырехтактных дизелей. Это приводит к меньшему изменению расхода газа через турбину с уменьшением частоты вращения коленчатого вала дизеля. Для обеспечения пропорционального роста мощности дизеля по позициям контроллера машиниста при работе по скоростной экономической характеристике для форсированных дизелей 2-5Д49 и 1Д49 была введена неравномерная разбивка частоты вращения по позициям контроллера путем изменений в регуляторе частоты вращения и системе регу

Рис. 103. Параметры дизеля 20ЧН 26/26 при работе по тепловозной характеристике:
1. Основные параметры и характеристики

Т)тна - к. п. д турбоиаддувочного агрегата; Рн/Рт - отношение давления воздуха в ресивере к давлению газов перед турбиной; ас - суммарный коэффициент избытка воздуха, г\1 - индикаторный к. п. д. (остальные обозначения см. на рнс. 101 и 102)

1. Основные параметры и характеристики
Рис. 104. Изменение мощности турбины турбокомпрессора 6ТК:

Л'т - мощность турбины; р"сд - площадь соплового аппарата турбины, йт - расход газа через турбниу, кг/с; р2 - давление газа за турбиной Рис. 105. Универсальная характеристика дизеля 20ЧН 26/26:

1. Основные параметры и характеристики

1 - эксплуатационная характеристика; 2 - ограничительная характеристикалирования мощности тепловоза. На рис. 105 показана область эксплуатационных режимов и эксплуатационная характеристика дизеля 20ЧН 26/26 (1Д49), которая реализована на тепловозе ТЭП75.

Для улучшения эксплуатационных качеств тепловозов ТЭП70 и ТЭП75 была введена дополнительно маневровая позиция при минимальной частоте вращения вала дизеля (330- 350 об/мин). При этом на 1-й рабочей позиции контроллера (для 2-5Д49 - 550 об/мин, для 1Д49 - 620 об/мин) мощность дизеля выше, чем на 1-й маневровой позиции. Это позволяет улучшить режим трогания тепловоза, так как мощность дизеля, связанная с ограничением скорости при подходе тепловоза к составу, реализована на 1-й маневровой позиции.

Выбор частоты вращения коленчатого вала дизеля на 1-й рабочей позиции определялся степенью приближения эксплуатационной характеристики к экономической и улучшением качества переходных процессов дизеля, что будет рассмотрено ниже. С увеличением форсирования дизеля оптимальная частота вращения на 1-й рабочей позиции смещается в сторону ее повышения. В этом случае целесообразно, введение позиции второго холостого хода на частоте вращения 1-й рабочей позиции контроллера. Ступенчатая неравномерная разбивка частоты вращения вала дизеля по позициям, реализованная при малых изменениях существующих конструкций элементов дизеля и тепло воза, может быть заменена бесступенчатым управлением частотой вращения дизеля. В этом случае требуется разработка новых элементов управления.

Таким образом, на всех модификациях дизелей Д49 за счет отработки рабочего процесса и рационального распределения частоты вращения удалось реализовать требуемую мощность по позициям контроллера машиниста при работе дизеля по скоростной экономической характеристике.

⇐ | Системы предохранительных устройств дизеля | | Тепловозные дизели типа Д49 | | Эксплуатационная экономичность | ⇒