Удосконалення системи контролю параметрів робочого процесу енергетичної установки тепловоза

Abstract

Тяговий рухомий склад залізниці становить основну матеріально-технічну базу локомотивного господарства залізничного транспорту. Від справності та потужностей тягового рухомого складу залежать показники функціонування залізничного транспорту. На це, у першу чергу, впливають параметри робочого процесу енергетичної установки та її технічний стан. Енергетична установка тепловоза є складною технічною системою, що перетворює хімічну енергію палива у механічну енергію. За рахунок цього забезпечується рух тягового рухомого складу залізниці. На надійність, ефективність та екологічність роботи енергетичної установки впливає стан таких параметрів як: тиск, експлуатаційні навантаження, температура, оберти колінчастого валу та витрата палива, що у кінцевому результаті впливає на безпечну експлуатацію тепловозів. Умови експлуатації тепловозів вимагають підвищеного рівня автоматизації та точності діагностувальних систем для проведення технічного контролю робочого процесу енергетичної установки тепловозу. Тому у кваліфікаційній роботі розглядається задача удосконалення системи контролю параметрів робочого процесу енергетичної установки тепловозу. Об’єкт дослідження – енергетичні установки тепловозів. Предмет дослідження – системи контролю робочих процесів енергетичних установко тепловозів. Мета дослідження – провести дослідження, щодо удосконалення способів контролю параметрів робочих процесів енергетичної установки тепловоза. Для досягнення зазначеної мети у кваліфікаційній роботі виконано такі задачі досліджень: -проведено аналіз конструкцій енергетичних установок, що застосовуються на тепловозах; -проведено аналіз параметрів робочого процесу, які підлягають контролю при роботі енергетичної установки тепловозу; -проведено аналіз способів та методів контролю параметрів робочого процесу енергетичної установки тепловозу; -проведено експериментальні дослідження із вимірюванням параметрів робочого процесу енергетичної установки дизельного двигуна; -запропоновано спосіб контролю параметрів робочого процесу енергетичної установки тепловозу із використанням сучасних діагностувальних засобів. У кваліфікаційній роботі виконано аналіз конструктивних особливостей енергетичних установок тепловозів ЧМЕ3 та 2М62 та виконано аналіз основних параметрів робочого процесу енергетичної установки тепловозу, які необхідно контролювати при моніторингу роботи енергетичної установки. Виконано аналіз методів діагностики та моніторингу технічного стану енергетичних установок в локомотивних депо. Проведено експериментальні вимірювання, щодо визначення тиску впорскування форсунок дизельного двигуна тепловозу. Встановлено, що тиск впорскування, під час роботи енергетичної установки, коливався у межах від 11 МПа до 14 МПа. Встановлено, що такі величини тисків не відповідають задовільній роботі енергетичної установки. Тому для перевірки роботи паливної системи енергетичної установки дизеля необхідно провести більш ґрунтовні дослідження. Запропоновано спосіб контролю параметрів робочого процесу енергетичних установок із використанням безконтактних вимірювань температури робочих органів енергетичної установки.Traction rolling stock forms the core material and technical base of the locomotive facilities in railway transport. The performance and power of the traction rolling stock directly affect the operational indicators of railway transport. These are primarily influenced by the parameters of the power unit's working process and its technical condition. The power unit of a diesel locomotive is a complex technical system that converts the chemical energy of fuel into mechanical energy, enabling the movement of railway traction rolling stock. The reliability, efficiency, and environmental impact of the power unit's operation depend on several parameters, including pressure, operational loads, temperature, crankshaft speed, and fuel consumption—all of which ultimately influence the safe operation of diesel locomotives. The operational conditions of diesel locomotives require a high level of automation and precision in diagnostic systems for conducting technical control of the power unit's working processes. Therefore, this qualification thesis addresses the problem of improving the system for monitoring the working process parameters of a diesel locomotive's power unit. Object of the research – power units of diesel locomotives. Subject of the research – systems for monitoring the working processes of diesel locomotive power units. Purpose of the research – to study and improve methods for monitoring the parameters of the diesel locomotive power unit's working processes. To achieve the stated purpose, the following research tasks were carried out in this qualification thesis: -Analysis of the power unit designs used in diesel locomotives; -Analysis of the working process parameters that need to be monitored during the operation of the locomotive's power unit; -Review of the existing methods and techniques for monitoring the power unit's working process parameters; -Experimental research involving the measurement of working process parameters in a diesel engine power unit; -Proposal of a method for monitoring the power unit's working process parameters using modern diagnostic tools. The thesis presents an analysis of the design features of the power units in ЧME3 and 2M62 diesel locomotives, and examines the main working process parameters that must be monitored during power unit operation. It includes an analysis of diagnostic and monitoring methods for assessing the technical condition of power units in locomotive depots. Experimental measurements were conducted to determine the injection pressure of diesel engine fuel injectors in locomotives. It was found that the injection pressure during the power unit's operation ranged from 11 MPa to 14 MPa. These pressure values are deemed unsatisfactory for proper operation of the power unit, indicating the need for more in-depth investigations to assess the fuel system's performance. A method is proposed for monitoring the working process parameters of power units using non-contact temperature measurements of the power unit’s operating components.