Автоматическое регулирование температуры воды и масла дизеля

 просмотров

5.2 Автоматическое регулирование температуры воды и масла дизеля

При сгорании топлива в цилиндрах дизеля выделяется большое количество тепла, которое нагревает стенки цилиндров, поршни, крышки, выпускные коллекторы и т. д. Если от этих деталей не отводилось бы теплота, то работа дизеля была бы невозможной — высокая температура не позволила бы подвести масло к трущимся деталям цилиндро-поршневой группы, вызывала бы коробление деталей, появление трещин и т. д. Для отвода тепла от дизеля в нем используют в качестве теплоносителей воду и масло. Вода охлаждает цилиндры дизеля, крышки цилиндров и остальной газовыпускной тракт. Масло охлаждает поршни и другие трущиеся детали. В современных дизелях, кроме того, необходимо охлаждать наддувочный воздух, а в гидроприводе — его масло. Заставляя циркулировать воду и масло между нагретыми частями дизеля и охлаждающими устройствами по замкнутому контуру, необходимую долю тепла от нагретых деталей отводят теплоносителями и рассеивают в окружающую воздушную среду. Опыт показывает, что на современных тепловозах примерно 8 … 12% тепла, выделяемого в цилиндрах дизеля, отводится с охлаждающей водой, 6 … 10% - с маслом, а 4 … 6% - с водой, охлаждающей наддувочный воздух.

 

Процесс рассеивания тепла в окружающую среду достаточно сложен. Это связано с переменным режимом работы дизеля, у которого количество выделяемого в цилиндрах тепла зависит от позиции контроллера и нагрузки, а также с переменными температурами наружного воздуха, которые могут колебаться от -50 °С до +40 °С. Вместе с тем температура охлаждающей жидкости для обеспечения надежности и экономичности работы дизеля не должна колебаться в широких пределах, а должна поддерживаться на определенном уровне. В связи с этим охлаждающие устройства должны иметь возможность регулирования температур теплоносителей.

Теплоноситель подводится к трубчатым секциям радиаторов системы охлаждения, расположенным фронтом с боков кузова в специальной закрытой шахте. Теплоноситель перетекает по множеству оребренных снаружи трубок секций из одних коллекторов в другие. При этом между трубками секций по всему фронту их расположения проходит подаваемый вентилятором воздух. Воздух, проходя между трубками и их оребрением, забирает теплоту от теплоносителя и нагретый выбрасывается из шахты наружу.

Шахта сверху и по бокам имеет жалюзи, которые можно открывать и закрывать при помощи электропневматического привода или вручную. Жалюзи предохраняют секции от механических повреждений, а открытие и закрытие их позволяет изменять поток воздуха, подаваемого к секциям. При включенном вентиляторе и открытых жалюзи воздух засасывается из атмосферы через боковые жалюзи и выталкивается через верхние жалюзи наружу.

На большинстве серий тепловозов предусмотрено автоматическое управление открытием и закрытием жалюзи для защиты радиаторных секций от переохлаждения. Принцип действия автоматического устройства для защиты дизеля от переохлаждения по температуре воды и температуре масла одинаков.

 

Воздух в цилиндры 11, 7 приводов боковых 12 и верхних 5 жалюзи подводится из воздушной магистрали тепловоза через электропневматический вентиль 9, который включает термореле 8 в зависимости от температуры воды (для первого контура циркуляции) или масла (для второго контура) на выходе из дизеля.

Открытие и закрытие жалюзи на современных тепловозах, а также включение вентилятора осуществляются автоматически при помощи восьми однопредельных датчиков - реле температуры (термореле) типа РДК или КРД, установленных на трубопроводах, отводящих воду и масло из дизеля, и на трубопроводе, подводящем воду к воздухоохладителю. Термореле отрегулированы на следующие пределы срабатывания: по воде, охлаждающей дизель: 76 °С - открытие жалюзи; 84 °С - включение вентилятора; 96 °С - сброс нагрузки; по маслу дизеля: 67 °С - открытие жалюзи; 76 °С - включение вентилятора; 80°С - световая сигнализация; по воде, охлаждающей наддувочный воздух: 25 °С - открытие жалюзи; 55 °С - включение вентилятора.

Приводы вентиляторов разделяются на: механический от дизеля с помощью карданных валов, углового редуктора и фрикционной муфты; гидромеханический от дизеля с включением в механическую систему гидродинамической муфты переменного наполнения; гидростатический без механической связи вала вентилятора с валом дизеля и электрический с индивидуальным электродвигателем переменного тока для каждого вентилятора. Затраты мощности дизеля на привод вентиляторов составляют значительную долю – 5 … 6%.

На тепловозе 2ТЭ10В при срабатывании термореле электрический сигнал поступает к соответствующему электропневматическому вентилю, открывающему доступ сжатого воздуха в соответствующий пневмоцилиндр привода жалюзи или муфты вентилятора охлаждающего устройства.

Привод вентилятора охлаждающего устройства осуществляется от заднего распределительного редуктора через карданные валы, гидромуфты вентилятора с угловым редуктором и вертикальный карданный вал. Гидромуфта заполняется маслом через штуцер из системы дизеля. При заполнении гидромуфты маслом вращение от ведущего вала к ведомому горизонтальному валу передается за счет давления потока масла, отбрасываемого от лопаток вращающегося насосного колеса на лопатки турбинного колеса. При полном заполнении маслом полости колокола турбинное колесо имеет максимальную частоту вращения (на 2 … 3 °/о меньше частоты вращения насосного колеса за счет «скольжения»). При частичном заполнении колокола маслом частота вращения турбинного колеса будет снижаться в зависимости от степени заполнения колокола. Регулируя степень заполнения колокола маслом, можно регулировать частоту вращения вентилятора, к которому вращение передается от горизонтального вала через конический редуктор и вертикальный карданный вал.

 

В систему автоматического регулирования температуры воды и масла входят терморегуляторы воды и масла, гидравлический поршневой привод рейки гидромуфты переменного наполнения, микропереключатели, электропневматические вентили с пневмоцилиндрами привода жалюзи. Терморегуляторы воды (ТРВ) и масла (ТРМ) расположены по обеим сторонам гидравлического поршневого привода (серводвигателя) рейки наполнения гидромуфты. Штоки терморегуляторов головками регулировочных болтов, ввернутых в штоки, упираются в горизонтальный палец, соединяющий щеки рычага 6 жесткой обратной связи серводвигателя. При повышении температуры охлаждающей жидкости (воды или масла) выше нормы твердый наполнитель церезин, находящийся в змеевике термобаллона 13 и омываемый охлаждающей жидкостью, расширяется и воздействует на резиновую пробку 14 со штоком 15. Шток 15, перемещающийся в гильзе 17, передвигает по прорези гильзы рычаг 16, ввернутый в шток, тем самым освобождает рычаг 18, который под воздействием пружины замыкает контакты микропереключателей контура охлаждения воды или контура охлаждения масла. Микропереключатели включают электропневматические вентили, управляющие открытием боковых и верхних жалюзи. Каждый терморегулятор действует на жалюзи только своей системы охлаждения. Верхние жалюзи открываются при включении любого микропереключателя, а закрываются только после выключения обоих микропереключателей.

При определенных условиях открытие жалюзи может быть достаточным для охлаждения воды в секциях радиаторов. Если температура регулируемой жидкости начинает понижаться, объем твердого наполнителя термобаллонов уменьшается и резиновая пробка 14 перемещается штоком 15 под действием пружины в первоначальное положение. Шток ввернутым в него рычагом 16 отводит рычаг 18 и размыкает контакты микропереключателя, тем самым закрывает жалюзи.

В том случае если открытием жалюзи не удается поддерживать температуру на необходимом уровне и она продолжает расти, включается вентилятор и дальнейшее регулирование температуры обеспечивается изменением частоты его вращения с помощью гидромуфты переменного наполнения. Управление режимом работы гидромуфты осуществляется следующим образом. Церезин, нагретый в термобаллоне, омываемым жидкостью, перемещает через пробку 14 шток 15, который после включения посредством рычага 18 жалюзи, двигаясь дальше, упирается регулировочным болтом в палец рычага 6 обратной связи, поворачивая рычаг по часовой стрелке. Вместе с рычагом 6 двигается и шток золотника 7 перемещает поршень 10 вправо. Вслед за поршнем 10 перемещается рейка регулировочного устройства, входящая в зацепление с шестерней приводной втулки 21. Зубья, нарезанные на втором конце втулки 21, сцеплены с зубьями шестерен 20. Частота вращения вентилятора при этом увеличивается. Процесс увеличения частоты вентилятора будет продолжаться до тех пор, пока не прекратится рост температуры охлаждающих жидкостей. При этом увеличение объема церезина прекращается и шток 15 терморегулятора останавливается. Поршень 10, двигавшийся вправо в процессе регулирования температуры жидкости, перемещает рычагом 6 золотник 7. Таким образом, благодаря рычагу 6 силовой поршень всегда перемещает золотник в сторону прекращения своего движения, т. е. в нейтральное положение. Поэтому рычаг 6 называют рычагом обратной связи.

При понижении температуры перемещение деталей механизма происходит в обратном направлении. Золотник 7 под действием пружины перемещается вправо и поршень 10 двигается влево до момента, пока рычагом обратной связи 6 он не установит золотник в положение перекрытия. Поэтому работу рычага 6 обратной связи можно представить себе как качание относительно неподвижной точки, следовательно, и ход силового поршня будет пропорционален ходу штока терморегулятора.

Для всего диапазона регулируемой частоты вращения вала гидромуфты (ход рейки 42 мм) необходимо примерно 5 мм хода штока терморегулятора, что составляет 5 °С изменения температуры (нагрев на 1 °С вызывает около 1 мм хода штока терморегулятора). Из сказанного ясно, что при изменении режима работы охлаждающего устройства температура жидкости также будет изменяться в пределах 5 °С.

 

При переходе на ручное управление температура воды и масла регулируется включением и выключением боковых и верхних жалюзи, а также вентилятора. При включении тумблера вентилятора на пульте управления в пневмоцилиндр подается сжатый воздух, который перемещает поршень влево, сжимая пружину, и через толкатель устанавливает золотник в крайнее левое положение. При этом устанавливается максимальная частота вращения колеса вентилятора для каждой позиции контроллера машиниста.

Гидростатический привод вентиляторов охлаждающего устройства тепловоза ТЭП70 состоит из четырех гидромашин типа МН250/100, из которых две работают в режиме гидрообъемных насосов и две в режиме двигателей. В отличие от гидродинамического привода, в котором используется кинетическая энергия жидкости, гидрообъемный привод основан на использовании энергии статического давления жидкости. От вала дизеля через повышающий редуктор (мультипликатор) 1 приводятся в действие два гидронасоса 2, 3 закачивающих масло из бака-фильтра 10 и подающих его к гидродвигателям 7, где энергия давления масла превращается в механическую энергию вращения вентиляторов 8. В номинальном режиме работы дизеля гидронасосы обеспечивают максимальную подачу масла, заставляя гидродвигатели вращать вентиляторы с максимальной частотой - 1330 об/мин. Изменение частоты вращения вентиляторов достигается перепуском масла после гидронасосов мимо гидродвигателей. Изменение перепуска выполняют терморегуляторы 5, 6, имеющие датчики температур, омываемые водой или маслом дизеля. Под действием температуры среды изменяется объем наполнителя датчика, вызывает перемещение золотника терморегулятора, уменьшающего или увеличивающего перепуск масла от гидронасосов, минуя гидродвигатели.

Для поддерживания нормальной рабочей температуры масла в системе гидропривода (60 … 70 °С) предусмотрено охлаждение масла в одной масловоздушной секции 9, устанавливаемой в шахте охлаждающего устройства. Регулирование частоты вращения вентиляторных колес охлаждающего устройства достигается изменением давления масла, поступающего к гидродвигателям. Управление процессом регулирования частоты вращения вентиляторов осуществляют терморегуляторы, установленные в трубопроводах воды и масла на выходе дизеля.

Командным элементом терморегулятора является термобаллон (термодатчик) 8, заполненный церезином — кристаллическим веществом, обладающим большим коэффициентом объемного расширения. Сверху термодатчик закрыт резиновой диафрагмой 7. Для усиления теплопроводности термодатчики наполнены не чистым церезином, а в смеси с алюминиевой пудрой ПАК в весовом соотношении 30% алюминиевой пудры и 70% церезина.

Термодатчик работает следующим образом. При переходе наполнителя в жидкую фазу центральная утолщенная часть резиновой диафрагмы 7 перемещается вверх, выталкивая по каналу корпуса датчика резиновую пробку 6. Для увеличения линейного перемещения толкаи рабочего органа, связанного с ним) относительно линейного перемещения диафрагмы, воспринимающей давление наполнителя, пробка изготовлена с соотношением площадей нижней и верхней частей 1:6. Таким образом, объемное расширение наполнителя в термобаллоне, помещенном в охлаждающую жидкость, в конструкции терморегулятора преобразуется в линейное перемещение толкателя 5, который в свою очередь перемещает золотник 3, управляющий подачей жидкости к гидромотору. У термодатчика 8 ход толкателя равен 6,6 мм при температуре воды 69±2 °С и 10,5 мм при температуре воды 80±2 °С и не более 12 мм при температуре воды 90±2 °С. Относительно небольшие линейные перемещения диафрагмы и пробки способствуют уменьшению их износа.

 

Статическая неравномерность регулирования температурного режима допускается до 12 °С и может быть снижена увеличением коэффициента усиления датчика. На величину статической неравномерности температуры влияет также место установки термодатчика. Поэтому их следует устанавливать только в «горячий» теплоноситель, т. е. поток воды или масла на выходе из дизеля.

Терморегуляторы тепловоза ТЭП70 установлены на трубопроводы воды (один) и масла (последовательно два) на выходе из дизеля. При температуре жидкости 69±2 °С, омывающей термодатчик, объем наполнителя, перейдя из твердой фазы в жидкую, начнет расширяться и через диафрагму 7, пробку 6 и толкатель 5 переместит золотник 3 вверх. При этом рабочая кромка золотника начнет постепенно перекрывать кольцевую щель. Масло начнет поступать к гидромотору, который приведет во вращение колесо вентилятора. По мере уменьшения размеров щели будет увеличиваться количество масла, поступающего к гидромотору, и частота его вращения будет возрастать. Количество масла на сливе будет уменьшаться. Когда золотник полностью перекроет щель, весь расход масла от насоса будет поступать к гидромотору, выходной вал которого с вентиляторным колесом будет вращаться с максимальной (расчетной) частотой вращения. При этом температура жидкости (воды или масла), омывающей термодатчик, должна быть выше 80±2 °С. При понижении температуры жидкости наполнитель сжимается, щель будет увеличиваться и часть масла начнет поступать на слив.

При температуре ниже 69±1 °С пружина 2 возвращает золотник в нижнее положение, все масло идет на слив, не поступая к гидромоторам. Вентиляторы перестают вращаться, прекращается дальнейшее охлаждение воды и масла дизеля. Таким образом, в пределах выбранного интервала регулирования терморегулятор плавно меняет частоту вращения гидромотора (вентилятора).

При промежуточных температурах охлаждающей жидкости сливная щель перекрывается частично, и вентиляторное колесо будет работать с частотой, пропорциональной количеству поступающего к гидродвигателю масла. Таким образом, устанавливается бесступенчатое регулирование частоты вращения гидродвигателя при помощи терморегулятора.

Регулирование температуры воды и масла дизеля производится не только за счет изменения частоты вращения вентиляторов, но и путем открытия или закрытия жалюзи охлаждающих устройств в зависимости от температуры воды и масла.

Управление охлаждающим устройством тепловоза 2ТЭ116 осуществляется как автоматической системой регулирования температуры воды и масла дизеля, так и вручную с пульта машиниста.

Асинхронные электродвигатели вентиляторов выпрямительной установки МВ7, тяговых электродвигателей МВ5 и МВ6, а также вентиляторов холодильной камеры МВ1 … МВ4 получают питание непосредственно от выводов 1С1 … 1С3 и 2С1 … 2С3 статорных обмоток тягового генератора через контакты трехполюсных автоматических выключателей АВ7, АВ5, АВ6, АВ1 … АВ4 и контакторов К1 … К4 соответственно как в режиме холостого хода дизеля, так и в режиме тяги.

Автоматическое управление холодильником включается переводом тумблера ТХ «Управление холодильником» в положение «Автоматическое» при включенном автоматическом выключателе А6 «Управление холодильником» и замкнутых контактах реверсивного механизма контроллера В или Н. При этом напряжение подводится к контактам микропереключателей датчиков-реле температуры 0В, 1В, 2В, 0М, 1М, 2М системы автоматического регулирования температуры.

Датчик-реле 0М при достижении температуры масла 62 °С подает питание от тумблера ТХ на катушку электропневматического вентиля ВП6 «Открытие боковых левых жалюзи». При температуре воды 75 °С замыкаются контакты датчика-реле 0В, подавая питание на катушку электропневматического вентиля ВП5 «Открытие правых боковых жалюзи».

При достижении температуры масла 67 °С датчик-реле температуры 1М подает питание на катушку контактора К4. Контактор К4 включает мотор-вентилятор холодильной камеры 4МВ. Одновременно подается питание:
- на катушку вентиля ВП4 «Верхние левые жалюзи»; 
- на катушку вентиля ВП6 «Открытие боковых левых жалюзи».

При достижении температуры масла 72 °С датчик-реле температуры 2М своим контактом замыкает цепь катушки контактора К3. Одновременно получает питание катушка электропневматического вентиля ВП3 «Верхние правые жалюзи». Контактор К3 главными контактами включает мотор-вентилятор шахты холодильника 3МВ, в вентиль ВП3 открывает его верхние жалюзи.

Таким же образом включаются мотор-вентиляторы 1МВ, 2МВ холодильной камеры и открываются их верхние жалюзи; ими управляют датчики-реле температуры воды дизеля 1В (температура срабатывания 79 °С), 2В (температура срабатывания 83 °С).

Тумблер ТХ “Управление холодильником” переводится в положение «Ручное» при переходе на управление холодильником вручную. Регулирование температуры воды и масла дизеля производится включением на пульте управления соответствующих тумблеров Т1, Т2 (по воде) и ТЗ, Т4 (по маслу).



Мы в соцсетях:


Подпишитесь на рассылку:

Проекты по теме:

Основные порталы, построенные редакторами

Домашний очаг

ДомДачаСадоводствоДетиАктивность ребенкаИгрыКрасотаЖенщины(Беременность)СемьяХобби
Здоровье: • АнатомияБолезниВредные привычкиДиагностикаНародная медицинаПервая помощьПитаниеФармацевтика
История: СССРИстория РоссииРоссийская Империя
Окружающий мир: Животный мирДомашние животныеНасекомыеРастенияПриродаКатаклизмыКосмосКлиматСтихийные бедствия

Справочная информация

ДокументыЗаконыИзвещенияУтверждения документовДоговораЗапросы предложенийТехнические заданияПланы развитияДокументоведениеАналитикаМероприятияКонкурсыИтогиАдминистрации городовПриказыКонтрактыВыполнение работПротоколы рассмотрения заявокАукционыПроектыПротоколыБюджетные организации
МуниципалитетыРайоныОбразованияПрограммы
Отчеты: • по упоминаниямДокументная базаЦенные бумаги
Положения: • Финансовые документы
Постановления: • Рубрикатор по темамФинансыгорода Российской Федерациирегионыпо точным датам
Регламенты
Термины: • Научная терминологияФинансоваяЭкономическая
Время: • Даты2015 год2016 год
Документы в финансовой сферев инвестиционнойФинансовые документы - программы

Техника

АвиацияАвтоВычислительная техникаОборудование(Электрооборудование)РадиоТехнологии(Аудио-видео)(Компьютеры)

Общество

БезопасностьГражданские права и свободыИскусство(Музыка)Культура(Этика)Мировые именаПолитика(Геополитика)(Идеологические конфликты)ВластьЗаговоры и переворотыГражданская позицияМиграцияРелигии и верования(Конфессии)ХристианствоМифологияРазвлеченияМасс МедиаСпорт (Боевые искусства)ТранспортТуризм
Войны и конфликты: АрмияВоенная техникаЗвания и награды

Образование и наука

Наука: Контрольные работыНаучно-технический прогрессПедагогикаРабочие программыФакультетыМетодические рекомендацииШколаПрофессиональное образованиеМотивация учащихся
Предметы: БиологияГеографияГеологияИсторияЛитератураЛитературные жанрыЛитературные героиМатематикаМедицинаМузыкаПравоЖилищное правоЗемельное правоУголовное правоКодексыПсихология (Логика) • Русский языкСоциологияФизикаФилологияФилософияХимияЮриспруденция

Мир

Регионы: АзияАмерикаАфрикаЕвропаПрибалтикаЕвропейская политикаОкеанияГорода мира
Россия: • МоскваКавказ
Регионы РоссииПрограммы регионовЭкономика

Бизнес и финансы

Бизнес: • БанкиБогатство и благосостояниеКоррупция(Преступность)МаркетингМенеджментИнвестицииЦенные бумаги: • УправлениеОткрытые акционерные обществаПроектыДокументыЦенные бумаги - контрольЦенные бумаги - оценкиОблигацииДолгиВалютаНедвижимость(Аренда)ПрофессииРаботаТорговляУслугиФинансыСтрахованиеБюджетФинансовые услугиКредитыКомпанииГосударственные предприятияЭкономикаМакроэкономикаМикроэкономикаНалогиАудит
Промышленность: • МеталлургияНефтьСельское хозяйствоЭнергетика
СтроительствоАрхитектураИнтерьерПолы и перекрытияПроцесс строительстваСтроительные материалыТеплоизоляцияЭкстерьерОрганизация и управление производством

Каталог авторов (частные аккаунты)

Авто

АвтосервисАвтозапчастиТовары для автоАвтотехцентрыАвтоаксессуарыавтозапчасти для иномарокКузовной ремонтАвторемонт и техобслуживаниеРемонт ходовой части автомобиляАвтохимиямаслатехцентрыРемонт бензиновых двигателейремонт автоэлектрикиремонт АКППШиномонтаж

Бизнес

Автоматизация бизнес-процессовИнтернет-магазиныСтроительствоТелефонная связьОптовые компании

Досуг

ДосугРазвлеченияТворчествоОбщественное питаниеРестораныБарыКафеКофейниНочные клубыЛитература

Технологии

Автоматизация производственных процессовИнтернетИнтернет-провайдерыСвязьИнформационные технологииIT-компанииWEB-студииПродвижение web-сайтовПродажа программного обеспеченияКоммутационное оборудованиеIP-телефония

Инфраструктура

ГородВластьАдминистрации районовСудыКоммунальные услугиПодростковые клубыОбщественные организацииГородские информационные сайты

Наука

ПедагогикаОбразованиеШколыОбучениеУчителя

Товары

Торговые компанииТоргово-сервисные компанииМобильные телефоныАксессуары к мобильным телефонамНавигационное оборудование

Услуги

Бытовые услугиТелекоммуникационные компанииДоставка готовых блюдОрганизация и проведение праздниковРемонт мобильных устройствАтелье швейныеХимчистки одеждыСервисные центрыФотоуслугиПраздничные агентства