Содержание к диссертации
Введение
1. Анализ развития систем регулирования дизель генераторов тепловозов 8
2. Методы совершенствования переходных процессов и законов управления тепловозных дизель-генераторов 36
2.1. Анализ исследований эксплуатационных режимов работы тепловозных дизель-генераторных установок 36
2.2. Уточненный алгоритм управления переходным процессом силовых установок тепловозов 37
2.3. Методика выбора рациональных законов управления режимами работ тепловозных дизель-генераторов 45
2.4. Методика выбора скоростной ограничительной характеристики переходного процесса 55
2.5. Алгоритм рационального переходного процесса при реализации управления электронными системами 66
2.6. Задачи реализации рациональных законов управления при применении современных и перспективных установок 68
3. Разработка микропроцессорной системы авто матического регулирования частоты вращения и мощности дизель-генераторов тепловозов 75
3.1. Общие принципы построения системы автоматического регулирования 75
3.2. Устройство, технические характеристики и работа основных частей микропроцессорной системы 81
3.3. Работа микропроцессорной системы на тепловозе 91
4. Результаты испытаний и эксплуатации микро процессорной системы регулирования
4.1. Показатели работы микропроцессорной системы регулирования на установившихся режимах и в переходных процессах 96
4.2. Реализация расширения функциональных возможностей системы при изменении скоростных характеристик дизеля 100
5. Оценка технико-экономическщй эффектив ности применения микропроцессорной системы на тепловозах
5.1. Оценка технико-экономической эффективности применения мик ропроцессорной системы по результатам эксплуатационных испытаний из
5.2. Эффективность применения микропроцессорной системы ЭР4МЗОТЗ на тепловозах 2ТЭ116 119
Заключение 132
Список литературы
- Методика выбора рациональных законов управления режимами работ тепловозных дизель-генераторов
- Задачи реализации рациональных законов управления при применении современных и перспективных установок
- Устройство, технические характеристики и работа основных частей микропроцессорной системы
- Реализация расширения функциональных возможностей системы при изменении скоростных характеристик дизеля
Введение к работе
Актуальность.
Природные топливно-энергетические ресурсы и созданный производственный, научно-технический и кадровый потенциал энергетического сектора экономики – национальное достояние России. Вопросы рационального и эффективного использования топливно-энергетических ресурсов становятся в настоящее время одним из основных необходимых условий дальнейшего развития практически всех отраслей народного хозяйства России.
Одним из направлений осуществления этих мероприятий является повышение эффективности и надежности технических средств железнодорожного транспорта, снижение удельных транспортных издержек на основе ускорения внедрения новой техники, прогрессивной технологии и автоматизированных систем управления, повышения уровня ремонтных работ.
Использование автоматизированных систем управления и диагностирования локомотивов в перспективе позволяет компенсировать рост затрат на топливно-энергетические ресурсы. Поэтому необходимо проведение научных исследований, направленных на разработку новых методов и средств управлениия энергетическими установками тепловозов и их оборудованием.
Диссертационная работа направлена на совершенствование систем управления дизель-генераторами при работе на установившихся режимах и в переходных процессах с целью снижения расхода топлива при эксплуатации тепловозов , что является актуальной задачей.
Цель и задачи исследований.
Целью исследования является разработка и реализация законов управления силовыми установками тепловозов при применении электронного управления частотой вращения коленчатого вала дизеля и мощностью тяговой передачи.
Для достижения цели были поставлены и решены следующие задачи:
-
Выполнить анализ существующих систем регулирования,дизель-генераторами тепловозов, проанализировать реализуемые в них законы управления и эффективность их использования.
-
На основе теоретического исследования выявить взаимосвязи между реализуемыми законами управления дизель-генераторами и технико-экономическими показателями работы тепловозов.
-
Разработать предложения по усовершенствованию законов управления дизель-генераторами тепловозов и алгоритмы их реализации электронными системами регулирования.
-
Разработать конструкции электронных систем регулирования и программы, реализующие выбранные законы и алгоритмы управления.
-
Провести эксплуатационную проверку работоспособности и расчет экономической эффективности использования разработанных систем на тепловозах.
Объект исследования. Системы управления дизель-генераторами тепловозов.
Предмет исследования. Взаимосвязь реализуемых законов регулирования частоты вращения и мощности дизель-генераторов с технико-экономическими показателями работы тепловозов.
Методы исследования.
Поставленная задача решалась методами математического моделирования показателей работы тепловозов, экспериментальными исследованиями процессов и алгоритмов управления силовыми установками тепловозов на стендах и тепловозах.
Научная новизна работы.
Разработаны новые подходы к созданию алгоритмов регулирования силовых установок тепловозов, реализующих оптимальное управление частотой вращения и мощностью дизель-генераторов при работе на установившихся и переходных режимах работы.
Разработан алгоритм управления силовой установкой тепловоза с адаптацией режимов работы к внешним условиям.
Введено новое понятие – скоростная ограничительная характеристика переходного процесса.
Разработана методика определения предлагаемой характеристики, определены рациональные скоростные (тепловозные) характеристики с учетом ограничительной характеристики переходного процесса.
Достоверность научных положений и результатов.
Достоверность научных положений, выводов и результатов исследований подтверждена положительным опытом эксплуатации тепловозов, оснащенных электронными системами управления, реализующими разработанные в диссертации характеристики и алгоритмы.
Практическая ценность.
Разработано программное обеспечение, реализующее предложенные автором характеристики и алгоритмы управления, для дизель-генераторов тепловозов.
Реализация результатов работы
Разработанные алгоритмы управления составили основу созданных под руководством автора электронных регуляторов частоты вращения и мощности типа ЭРЧМ30Т, которые установлены и эксплуатируются на тепловозах ЧМЭ3, ТЭМ2, ТЭМ18Д, 2ТЭ10, 2ТЭ116, ТЭП70 и 2ТЭ25 в количестве более 2000 ед.
Основные положения, выносимые на защиту.
1. Алгоритм и способ реализации оптимального управления переходным процессом дизель-генератора тепловоза.
2. Понятие и метод определения ограничительной характеристики переходного процесса.
3. Алгоритм и способ реализации процесса адаптации заданных характеристик нагружения в зависимости от внешних условий работы тепловоза.
Апробация работы.
Основные материалы диссертации поэтапно докладывались, обсуждались и получили одобрение на Межотраслевой научно-технической конференции «Современные проблемы развития поршневых ДВС», посвященной 75-летию кафедры судовых ДВС и дизельных установок Санкт-Петербургского государственного морского университета, 2005г., на Всероссийском научно-техническом семинаре в МГТУ им. Н.Э. Баумана в 2005 и в 2006гг., на Международной конференции Двигатель-2007, посвященной 100-летию школы двигателестроения МГТУ им. Н.Э. Баумана,2007г., на научно-техническом семинаре кафедры «Локомотивы» СамГУПС, 2011 г.
Публикации.
Основные положения и результаты диссертационной работы изложены в 1 монографии, 10 статьях, из них 4 - в ведущих рецензируемых научных изданиях, рекомендуемых ВАК РФ, тезисах двух докладов, а также в 5 патентах, выданных Госреестром изобретений РФ.
Структура и объем работы.
Диссертация изложена на 149 страницах машинописного текста, включая 16 таблиц, 30 рисунков, и состоит из введения, 5 глав, заключения, библиографического списка из 91 наименования приложений на 6 страницах.
Методика выбора рациональных законов управления режимами работ тепловозных дизель-генераторов
Суммарная индикаторная мощность дизеля в переходном процессе показана отрезком 5-6 (рис. 1.1). При достижении заданной угловой скорости ЮЙ(І+І) индикаторная мощность снизится на величину и будет соответствовать ординате точки 4 (рис. 1.1). Машинист, изменяя возбуждение генератора, приведет индикаторную мощность в соответствие с заданной для данной угловой скорости коленчатого вала (отрезок 4-7, рис. 1.1). Мощность агрегатов тепловоза может изменяться на 50-60%, точность поддержания заданной угловой скорости у гидромеханических регуляторов находится в пределах ±4%, поэтому установленная машинистом мощность двигателя может отличаться от заданной на 8-10%.
Для низкофорсированных дизелей такая точность регулирования была вполне приемлемой, так как между заданной (линия BE, рис.1.1) и внешней (линия CD, рис.1.1) характеристиками имеется достаточно большой запас и при изменении скоростного режима увеличение мощности на величину АРІ не выходит за допустимую границу (линия CD, рис.1,1). При последующем развитии тепловозной тяги [7,8,9] от применения подобных систем отказались, так как в экстремальных ситуациях машинист не в состоянии совмещать управление движением поезда с управлением силовой установкой. Задача автоматического изменения мощности тягового генератора при увеличении частоты вращения коленчатого вала двигателя была решена путем совершенствования тяговой передачи. В систему возбуждения тягового генератора был введен специальный агрегат (возбудитель), характеристики которого зависели от режима работы генератора и частоты вращения коленчатого вала [10,11].
Такими системами возбуждения тягового генератора были оснащены тепловозы ТЭМ1 [12], ТЭМ2 [10], ТЭ2 [13] и ТЭЗ [14]. На этих тепловозах был применен более современный регулятор частоты вращения фирмы Woodward. В России этот регулятор обозначался типом Д50. Это изодромный гидромеханический регулятор с нежесткой обратной связью. Особенностью регулятора Д50 было поддержание заданной частоты вращения независимо от величины подачи топлива [12].
На рис. 1.2 схематично показаны скоростные характеристики дизеля тепловоза ТЭМ2 [10]. Закон регулирования эффективной мощности дизеля в зависимости от частоты вращения представлен линией BE. На первой позиции контроллера мощность тягового генератора уменьшена введением дополнительного сопротивления в цепь возбудителя (линия 1-2, рис. 1.2). Особенностью такой системы является значительная зависимость мощности тягового генератора от температуры обмоток тягового генератора и тяговых двигателей. При снижении температуры обмоток мощность тягового генератора существенно возрастает (линия 4-5, рис. 1.2). Возникала возможность повышения мощности дизеля до внешней характеристики (линия 5-D, рис. 1.2) и частота вращения двигателя ограничивалась абсциссой точки 5, что могло приводить к потере тяговой мощности тепловоза. При повышении температуры обмоток мощность тягового генератора снижалась до ординат линии 3-6 (рис.1.2). Fe/кШ VAvv 800 600і 40» 2 5Х v v4 у С В А 3 2 D Е 100 200 300 400 500 600 ц, об/шш Позиции кошрошіфа І її Ш IV V VI VII VHI Рис 1 2 Скоростная характеристика дизеля с низким наддувом при автоматическом (машинном) регулировании мощности тягового генератора (тепловоз ТЭМ2) п - частота вращения коленчатого вала, об/мин.; Ре - эффективная мощность дизеля, кВт ; CD - максимальная эффективная мощность (внешняя характеристика); AF - мощность агрегатов тепловоза; BE-AF - генераторная (тепловозная) скоростная характеристика - разность ординат линий BE и AF (закон регулирования); 1-2 - эффективная мощность при изменении частоты вращения от I до II ZT - cluooL эффективной мощности от частоты вращения при минимальной (4,5) и максимальной (3,6) температуре обмоток электрических машин. Разброс мощностей тягового генератора по тепловозной (скоростной) характеристике мог достигать 20-25%, что приводило к недоиспользованию мощности дизеля и потере экономичности [15].
На тепловозе ТЭЗ [14] для устранения этого недостатка был применен новый закон регулирования. Схематично скоростные характеристики дизеля 2Д100 этого тепловоза представлены на рис. 1.3. При работе на 1-XVI позициях сохраняется закон регулирования, принятый на тепловозах ТЭМ1, ТЭМ2, ТЭ2.
Для исключения перегрузки дизеля на этих позициях контроллера установлена более низкая мощность тягового генератора (линия BE, рис. 1.3). На XVI позиции контроллера в систему регулирования включается новый узел автоматического регулирования мощности (АРМ). При его работе эффективная мощность дизеля меняется по закону EDD (рис. 1.3). Такое регулирование позволяет реализовать на XVI позиции контроллера полную мощность дизеля независимо от температуры обмоток электрических машин и мощности, потребляемой агрегатами тепловоза.
Введение регулятора АРМ позволяет компенсировать неточность настройки тепловозной характеристики и повышать к.п.д. тепловоза при работе на полной мощности. При работе по линиям EDD (рис. 1.3) к.п.д. дизеля меняется незначительно, однако мощность тягового генератора существенно возрастает (ординаты В,В ), снижая относительные потери на трение в дизеле и агрегаты собственных нужд.
Из рис. 1.3 очевидно, что повышение характеристики BE позволило бы повысить экономичность на всех позициях контроллера. Представим себе, что мы настроили характеристику BE ближе к точке В. Тогда граница заштрихованной области (4-6, рис. 1.3) передвинется вверх и пересечет линию CD.
Задачи реализации рациональных законов управления при применении современных и перспективных установок
Проверяется возможность реализации силы тяги Р т (блоки 4,5). Если тяговая мощность Р т меньше номинальной, то рассчитывается угловая скорость в) й коленчатого вала дизеля (блок 6), необходимая для ее реализации. В расчетах принималось, что потери в тяговой передаче пропорциональны току тяговых электродвигателей или силе тяги FK: (2.9) fF? Рш - Рпт« \FKBJ где Рпттах- потери в передаче при реализации номинальной мощности Ртном и максимальной силе тяги FKBmax (рис. 2.3). С помощью математической модели рабочих процессов в дизель-генераторе рассчитываются показатели переходного процесса дизеля с заданным интервалом времени At (блок 7).
Затем производится интегрирование дифференциального уравнения движения поезда с заданным интервалом времени At (блок 8), определяются значения cttVdt и dV/dt и сравниваются с заданными. Если dFл/dt и dV/dt превышают заданные значения, то вычисляется допустимое значение [dPp/dt], соответствующее ограничениям, которое затем используется в расчете переходного процесса.
Проверяется путь, пройденный поездом от начала движения по участку (блок 9), и заданная скорость его движения (блоки 10, 11). Если поезд преодолел заданное расстояние Е, то расчет прекращается. Если скорость достигла заданного значения, его ускорение принимается равным нулю, вычисляются значения заданной мощности Р т и угловой скорости коленчатого вала дизеля ю д, соответствующие равновесному режиму (блок 12), и расчет продолжается (блок 7).
Проверяются условия окончания переходного процесса (блоки 13, 14). В рабочих программах предусмотрено увеличение шага интегрирования уравнений движения поезда после окончания переходного процесса в дизеле. Расчет заканчивается при выполнении условия 8 8 . Разработанные методики были использованы при решении задач оптимизации эксплуатационных характеристик дизелей, оценки эффективности дизелей с различной степенью форсировки и различными техническими характеристиками.
При выборе скоростной характеристики и диапазона регулирования угловой скорости коленчатого вала с учетом экономичности и динамических свойств тепловоза предлагается как и в работе [42] в качестве критерия использовать произведение КПД тепловоза гт на производительность П: а =г[тпт= - (2.ю) КПД тепловоза может быть равен нулю, например, при создании силы тяги до начала трогания; следовательно, использовать понятие КПД неудобно. Так, КПД заторможенного локомотива равен нулю, однако при этом расход топлива имеет вполне определенное значение и может быть уменьшен.
Если необходимо выполнять заданную работу АТ в режиме тяги или при поездной операции в случае любой скоростной характеристики, то критерий можно представить в более удобном виде [BHUJT Я. Или W =B"Tm= min ПРИ AT = const (2Л1) где Т - время выполнения заданной работы или поездной операции; В - расход топлива за время Г; п, m - коэффициенты влияния сомножителей.
Величины коэффициентов влияния п и m в данном критерии качества оценивались в работе [61]. На основании этих исследований в данной работе принято п=1 и т=1 и использовался критерий W=BT min ПРИ А = const, (2.12) При выборе закона управления мы исходили из следующих положений: - при работе по выбранному закону регулирования не должны быть превышены ограничительные параметры рабочего процесса, теплонапряженность, допустимые режимы работы агрегатов наддува, допустимые режимы работы тягового генератора и тяговых двигателей; - при работе в любом, предусмотренном законом регулирования, режиме обеспечивается заданное быстродействие изменения тягового режима, выбранное по условиям тяговой работы; - переходный процесс смены режима работы должен соответствовать рассмотренному выше оптимальному процессу; - всегда выгодно увеличивать ординаты скоростной (тепловозной) характеристики, заданной законом управления при условии обеспечения необходимого быстродействия, надежности и требований экологической эффективности.
На практике скоростная (тепловозная) характеристика (закон регулирования) выбирается так, чтобы обеспечивалось требуемое качество переходного процесса и его быстродействие, В качестве критерия выбирается как правило уровень дымности выпускных газов. Принятых методов измерений дымности на неустановившихся режимах не существует, поэтому выбор скоростной характеристики по этому признаку сделать не удается.
Имеется ряд работ [42,62,64], посвященных выбору рациональных скоростных характеристик по заданному критерию качества. В этих работах критерием качества переходного процесса выбирался коэффициент избытка воздуха. Однако отсутствуют обоснования его заданной величины. Эта величина в переходном процессе принималась в пределах 1,2 ч- 1,35, и на наш взгляд, требует дополнительных обоснований. Вернемся еще раз к рис, 1.8 (Раздел 1) со схемой переходного процесса, осуществляемого гидромеханическим регулятором 4-7РС2. Площадь ограничения линиями 1,2,3,4,5,6 представляет собой работу, затраченную на изменение кинетической энергии вращения коленчатого вала и связанных с ним агрегатов.
Эта площадь снизу ограничена линиями 1,6,5, сверху 1,2,3. Линия 1,6 обеспечивает постоянство тяговой мощности во время переходного процесса (разность ординат линий 1,6 и AF на этом участке должна быть постоянной). Линия 6,5 соответствует селективной скоростной характеристике ВТ . При применении современных систем управления от селективной характеристики В F можно будет отказаться. Тогда величина энергии, направленной на изменение скоростного режима может быть увеличена (линии 1,5 или Г,5 , рис.2.5). При этом мощность тяги может сохраняться постоянной в течении всего переходного процесса увеличения частоты вращения. Так как при таком подходе резерв увеличения энергии, предназначенной для изменения скорости вращения коленчатого вала, не высок, необходимо уделить большее внимание верхней границе этой площади (2,3, рис. 1.8 и 2,3 или 2 ,3\ рис.2.5). Будем считать, что процесс увеличения подачи топлива и, следовательно, индикаторной мощности по линии 1,2 (рис.2.5) происходит мгновенно при постоянной частоте вращения #. В этом случае в первом приближении можно принять, что режим работы агрегатов наддува не меняется и, следовательно, расход воздуха через дизель остается неизменным.
Устройство, технические характеристики и работа основных частей микропроцессорной системы
Кроме того, ИУ имеет датчик положения 5 (рис. 3.6), состоящий из корпуса 23, в котором размещена катушка 22. В катушку может вдвигаться ферритовый сердечник, состоящий из термостабильных ферритовых колец 24. Толкатель через шаровой палец 21 соединен с выходным валом 6 исполнительного устройства. На корпусе датчика через две текстолитовые проставки закреплен штепсельный разъем, посредством которого через кабель связи он связан с блоком управления. Между проставками закреплена плата, на которой расположены электронные элементы схемы первичной обработки и преобразования входного сигнала управления ИУ. ИУ имеет следующие технические характеристики: - крутящий момент на выходном валу при давлении масла 1,0 МПа - не менее 28,2 Нм; - рабочий угол поворота выходного вала 20 град; - направление вращения приводного вала реверсивное; - максимальный допустимый момент сопротивления от внешних устройств, приведенный к выходному валу, - не более12 Нм; Управление исполнительным устройством производится путем изменения значения тока, протекающего через катушку электромагнита 8, путем широтно-импульсной модуляции (рис. 3.7).
При этом между полюсами корпуса 5 и магнитопровода 4 возникает магнитный поток, замыкающийся в радиальном направлении через полюса якоря 3. В области полюсов он создает силу, стремящуюся втянуть якорь 3 в зазор между полюсами корпуса 5 и магнитопровода 4. На валу 9 появляется крутящий момент, величина которого возрастает при увеличении значения тока. Этому моменту противодействует момент, создаваемый спиральной пружиной 2. Благодаря этому электромагнит 8 позиционирует соответствующие углы поворота вала 9, который, в свою очередь, через рычаг 18 (рис. 3.6) и систему рычагов 8 обратной связи воздействует на золотник 13. Последний рабочей кромкой "а" управляет перемещением поршня сервомотора, связанного с выходным валом 6 через рычаг 7, который через систему рычагов 8 стремится вернуть золотник 13 в исходное положение при его отклонении в ту или другую сторону при воздействии поворотного магнита. Тем самым каждому угловому положению вала 9 (рис. 3.7) электромагнита соответствует определенное угловое положение выходного вала 6 (рис. 3.6), но уже передающий повышенный момент вращения за счет гидравлического усиления.
Информация о положении выходного вала исполнительного устройства или фактической топливоподачи в каждый момент времени, по которой определяется текущая мощность дизель-генератора, поступает в блок управления от датчика положения 5. При перемещении выходного вала изменяется положение ферритовых колец относительно катушки 22 и тем самым изменяется индуктивное ее сопротивление. Совместно со схемой первичной обработки сигнала катушка образует колебательный контур, частота которого зависит от текущего положения ферритовых колец, в связи с чем каждому положению выходного вала соответствует определенная частота выходного сигнала датчика, которая поступает в блок управления (сигнал ЧВХЗ).
Система [83,84] обеспечивает различные режимы работы, который определяется по сигналам, поступающим на дискретные входы блока управления от внешних цепей тепловоза. Так, например, для запуска дизеля необходимо на девятый дискретный вход блока управления подать сигнал напряжением уровнем 30-120. После этого возможен запуск дизеля. При пуске стартер-генератор начинает вращать коленчатый вал дизеля и в блок управления поступает сигнал от датчика частоты вращения. По достижению частоты вращения 32-36 мин" блок управления выдает команду на выдвижение реек топливных насосов, соответствующее пусковой подаче, и в таком положении фиксирует их до достижения частоты вращения коленчатого вала 250 мин"1. После этого в работу вступает регулятор частоты вращения и с заданным темпом выводит дизель на минимальную частоту вращения - 350 мин"1.
Отсутствие сигнала на седьмом дискретном входе блока управления и наличие сигнала на девятом дискретном входе система распознает как работу тепловоза в режиме холостого хода. При этом от датчика частоты вращения коленвала дизеля в блок управления поступает информация о текущей его частоте вращения, которая сравнивается с уставкой задания, поступающей от контроллера машиниста на дискретные входы блока управления ДВХ1-ДВХ4.
Частота вращения коленвала дизеля в зависимости от комбинации сигналов, поступающих на входы ДВХ1-ДВХ4, и температуры окружающего воздуха приведена в таблице 3.1. При имеющемся рассогласовании сигналов блок управления подает соответствующий сигнал на поворотный магнит исполнительного устройства (рис. 3.6, 3.7) изменения подачи топлива.
Этот процесс происходит до тех пор, пока фактическая частота вращения не сравняется с уставкой. Таким образом происходит регулирование частоты вращения дизеля.
По каналу регулятора мощности система обеспечивает поддержание напряжения тягового генератора в функции частоты вращения коленвала дизеля. Функцию регулятора напряжения на холостом ходу система выполняет, если на двенадцатый дискретный вход ДВХ12 подано напряжение.
Реализация расширения функциональных возможностей системы при изменении скоростных характеристик дизеля
В данной работе оценка эффективности применения микропроцессорной системы при работе на тепловозах проводилась двумя отличающимися друг от друга способами: - анализ эксплуатационных данных на основе сравнения показателей работы групп тепловозов, оборудованных микропроцессорной системой, или серийных [90], а также по отзывам дорог, эксплуатирующих тепловозы с микропроцессорной системой регулирования; - расчет технико-экономической эффективности работы тепловоза, оборудованного микропроцессорной системой с расширенными функциями, описанными в п.4.2 (раздел 4) [91]. Одним из параметров, предназначенных для оценки эффективности микропроцессорной системы является анализ, проведенный по результатам сравнительной эксплуатации групп тепловозов ЧМЭЗ на Приволжской и Московской железных дорогах в 2003 г.
Для проведения расчёта в каждом депо были взяты две группы локомотивов; одна группа - модернизированная, другая - контрольная. В модернизируемые группы каждого депо вошли тепловозы, прошедшие модернизацию в вышеуказанный период времени. Контрольные группы были сформированы из локомотивов, имеющих сходные графики работы за сравниваемый период, что и модернизированные локомотивы. Перечни номеров тепловозов, вошедших в обе группы по каждому депо, приведены в табл. 5.1. Основным критерием, по которому производится оценка экономии топлива, является значение удельного почасового расхода топлива групп локомотивов за квартальный период.
Временными периодами значения удельного расхода топлива выбраны первые кварталы 2002 и 2003 г.г. как периоды, наиболее наглядно отражающие ситуацию с удельным расходом топлива до модернизации (1-й квартал 2002 г.) и после неё (1-й квартал 2003 г.).
Также, немаловажным фактором для выбора именно этих периодов времени явились их аналогичные погодно - климатические условия, которые, как известно, имеют определяющее влияние как на режимы работы локомотивов (например, наличие или отсутствие горячего простоя), так и на условия протекания процессов сгорания дизельного топлива в цилиндрах дизеля.
Для вошедших в группы локомотивов из Отчёта о результатах расхода топлива или электроэнергии и работы локомотивов в локомотивном депо (ведомость ТХО - 5) были взяты и просуммированы данные по ежемесячному расходу топлива и времени нахождения в работе за выбранные периоды времени. Данные приведены в табл.5.2.
Расчёт удельного квартального расхода топлива группой gem производился по следующей формуле: 8е=Т1+Т2+ТукГ/ч, (5.1) где PI, Р2, РЗ - соответственно суммарные расходы топлива группой за январь, февраль и март в килограммах; Т1, Т2, ТЗ - соответственно суммарное время нахождения в работе за январь, февраль и март в часах.
Анализ приведенных данных показал: - практически полное совпадение значений удельного квартального часового расхода топлива у обеих групп в первом квартале 2002 г. свидетельствует о правомочности сравнения значений выбранного критерия и, тем самым, подтверждают правильность выбранной для применяемых в локомотивных депо Москва — 3 и Саратов способов учёта расхода топлива методики; - уменьшение значения удельного квартального расхода топлива у модернизированной группы в 1-м квартале 2003 г. (т. е. после установки системы ЭРЧМ30Т2) по сравнению с тем же параметром расхода топлива контрольной группы за тот же период времени свидетельствует об увеличении экономии топлива тепловозами модернизированной группы после проведения работ по монтажу электронного регулятора частоты вращения и мощности ЭРЧМ30Т2; - оценка экономии топлива от проведения модернизации проведена по формуле: При цене одной тонны дизельного топлива в 7920 руб., включая НДС (цена в апреле 2003 г.) экономический эффект от проведения модернизации по депо Москва-3 составил 1501651 руб,, а в депо Саратов 2086113 руб. При пересчете полученной экономии на все тепловозы, оборудованные регулятором ЭРЧМЗОТ, получим около 430 млн.руб./год. Высокая надежность и эффективность применения микропроцессорной системы на тепловозах подтверждается отзывами дорог, приведенными в Приложении 1.
По данным полученным в процессе проведения эксплуатационных испытаний была выполнена оценка экономической эффективности применения на серийном тепловозе типа 2ТЭ116 усовершенствованного дизеля Д49 и микропроцессорной системы управления силовой установкой тепловоза ЭРЧМЗОТЗ.
Оценка проведена согласно “Методическим рекомендациям по определению экономической эффективности мероприятий научно-технического прогресса на ж.д. транспорте” [90]. Все расчеты приведены применительно к одной секции тепловоза. Годовой экономический эффект от применения усовершенствованного дизеля и микропроцессорной системы управления может быть определен, как: где:Ш - экономия годовых эксплуатационных расходов, (тыс. руб.); АК - единовременные затраты на модернизацию тепловоза,(тыс. руб); tn - год начала работы; tk - конечный год расчетного периода (год списания тепловоза); at - коэффициент приведения разновременных затрат и результатов к расчетному году. В качестве расчетного примем 2002, в качестве конечного 2012 год. В качестве капитальных затрат потребителя АК учтем стоимость изготовления, доставки и монтажа нового оборудования, которое составляет 800.0 тыс. руб., из них 550.0 тыс. руб. на усовершенствование дизеля и 250.0 тыс. руб. на микропроцессорную систему управления.
