УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГИСТРАЦИИ РЕЖИМОВ РАБОТЫ ЛОКОМОТИВА

Полезная модель относится к области контроля режимов работы оборудования путей измерения активной мощности и потребляемой электроэнергии.
Известно устройство для регистрации режимов работы локомотива, содержащее датчики аналоговых и релейных сигналов, выходы которых связаны с входами коммутатора измерительных сигналов, один из выхода которого связан с входом аналого-цифрового преобразователя, блок управления и записи сигналов, вход которого связан с выходом накопителя измерительной информации, дополнительно содержит счетно-решающий блок, один из входов которого связан с выходом аналого-цифрового преобразователя, второй вход связан со вторым выходом коммутатора измерительных сигналов, а выход связан с входом блока управления и записи сигналов. [Свидетельство РФ на полезную модель №19154, МПК G 01 D 9/00, опубл. 03.01.01., БИ №22, «Устройство для регистрации режимов работы локомотива» авторов Грищенко А.В. и др.]
Недостатком данного устройства является ограниченные функциональные возможности, так как он не позволяет измерять текущие значения частоты вращения коленчатого вала дизеля, ротора турбокомпрессора наддува, расход дизельного топлива.
Наиболее близким техническим решением является устройство для регистрации режимов работы локомотива, содержащее датчики аналоговых сигналов тока и напряжения, датчики релейных сигналов, аналого-цифровой преобразователь, счетно-решающий блок управления и записи сигналов, дополнительно в устройство введены изолирующие
усилители, адаптер релейных сигналов, часы реального времени, память, адаптер коммуникационного порта и источник питания. [Свидетельство РФ на полезную модель №46351, МПК G 01 D 9/00, опуб. 27.06.05, БИ №18, «Устройство для регистрации режимов работы локомотива» авторов Носырев Д.Я., Киселев Г.Г.]
Недостатком данного устройства является ограниченные функциональные возможности, так как оно не позволяет измерять текущие значения частоты вращения коленчатого вала дизеля, ротора турбокомпрессора наддува, расход дизельного топлива.
Данное устройство выбрано авторами в качестве прототипа.
Техническим результатом является расширение функциональных возможностей, повышение точности работы.
Технический результат достигается тем, что в устройство для регистрации режимов работы локомотива, содержащее датчики аналоговых сигналов тока и напряжения, которые выполнены в виде шунта и делителя напряжения и установлены в электрической схеме локомотива, датчики релейных сигналов, которые выполнены в виде делителей напряжения и подключены к соответствующим обмоткам реле загрузки регулятора частоты вращения коленчатого вала локомотива, аналого-цифровой преобразователь, счетно-решающий блок управления и записи сигналов, адаптер релейных сигналов, часы реального времени, память, адаптер коммутационного порта и источник питания, дополнительно введены датчики частоты вращения коленчатого вала дизеля и ротора турбокомпрессора наддува, которые установлены на коленчатом валу дизеля и роторах турбокомпрессоров, датчики расхода дизельного топлива, которые установлены на входе и выходе из топливного коллектора дизеля и датчики релейных сигналов включения тормозного компрессора и вентилятора шахты холодильника, которые выполнены в виде делителей напряжения и установлены параллельно
обмоткам реле загрузки регулятора частоты вращения коленчатого вала локомотива, причем выходы датчиков частоты вращения и расхода топлива соединены через усилители с преобразователем сигналов, а выходы датчиков релейных сигналов соединены через адаптеры с контроллером.
Такое выполнение устройства для регистрации режимов работы локомотива позволяет, наряду с регистрацией режимов работы локомотива регистрировать текущие значения расхода топлива, частоты вращения дизеля, ротора турбокомпрессора наддува и контролировать тем самым загрузку дизель-генераторной установки тепловоза.
На фиг.1 приведена схема предложенного устройства.
Устройство для регистрации режимов работы локомотива содержит датчики аналоговых сигналов 1, 2, 3, 4, тока, напряжения и два датчика расхода дизельного топлива соответственно, которые установлены в электрической схеме локомотива (условно не показано), датчики релейных сигналов 5, 6, 7, 8, которые выполнены в виде делителей напряжения и подключены к соответствующим обмоткам реле загрузки регулятора частоты вращения коленчатого вала локомотива и датчиков релейных сигналов 9, 10, которые также (условно не показаны), изолирующие усилители выполнены в виде делителей напряжения и подключены к обмотках реле включения тормозного компрессора и вентилятора шихты холодильника 11, 12, 13, 14, адаптер релейных сигналов 15, микроконтроллер 16, аналого-цифровой преобразователь 17, часы реального времени 18, память 19, дисплей 20, клавиатура 21, адаптер коммуникационного порта 22, источник питания 23, датчики частоты вращения коленчатого вала дизеля 24 и частоты вращения роторов турбокомпрессоров наддува 25, 26, изолирующие усилители 27, 28, 29.
Особенностью схемы соединений указанных элементов является то, что в нее дополнительно введены датчики частоты вращения коленчатого
вала дизеля 24 и частоты вращения роторов турбокомпрессоров наддува 25, 26, которые установлены на коленчатом валу дизеля и турбокомпрессорах наддува (при двухступенчатом наддуве), два датчика 3 и 4 расхода дизельного топлива, которые установлены на входе и выходе из топливного коллектора дизеля (условно не показан) и датчики 9, 10 релейных сигналов включения тормозного компрессора и вентилятора шахты холодильника, которые выполнены в виде делителей напряжения и установлены параллельно обмотке реле загрузки регулятора частоты вращения коленчатого вала локомотива, причем выходы датчиков частоты вращения и расхода топлива соединены через усилители 13, 14, 27, 28, 29 с преобразователем сигналов 17, а выходы датчиков релейных сигналов соединены через адаптер 15 с контроллером 16.
Конкретный пример реализации устройства возможен с использованием следующей элементной базы и компонентов.
В качестве основы для электронного счетчика расхода электроэнергии с устройством индикации используется микроконтроллер 16, память на базе микросхемы 19, дисплей 20, часы реального времени 18, адаптер релейных сигналов 15, адаптер коммуникационного порта 22, изолирующие усилители 11, 12, 13, 14.
Работа устройства основана на периодическом измерении тока, напряжения с помощью датчиков тока 1 и напряжения 2, выполненных в виде шунта и делителя напряжения соответственно, расхода дизельного топлива, с помощью датчиков 3, 4, установленных на входе и выходе из топливного коллектора дизеля (условно не показано). При этом расход топлива определяется как разность показаний датчиков 3 и 4 на входе и выходе топливного коллектора, а мощность определяется как произведение показаний датчиков тока 1 и напряжения 2. Вырабатываемая энергия дизель-генераторной установкой локомотива определяется суммированием энергии выработанной за время опроса. Удельный расход
топлива определяется как отношение измеренного расхода топлива к мощности при каждом опросе.
Одновременно регистрируются частота вращения коленчатого вала дизеля с помощью датчика 24 и частоты вращения роторов турбокомпрессора с помощью датчиков 25 и 26 и шунтируются позиции контроллера машиниста по показаниям датчиков 5, 6, 7, 8, которые подключены к соответствующим обмоткам реле загрузки регулятора частоты вращения коленчатого вала локомотива (условно не показано). Дополнительно регистрируются моменты включения и выключения тормозного компрессора и вентилятора шахты холодильника по показаниям датчиков релейных сигналов 9 и 10. Датчики 1, 2, 3, 4, и 24, 25, 26 подключены к аналого-цифровому преобразователю 17 через изолирующие усилители 11, 12, 13, 14 и 27, 28, 29.
При изменении позиции контроллера машиниста, значение суммарной энергии, выработанной на предыдущей позиции, а также расход топлива, частота вращения коленчатого вала и вращения роторов турбокомпрессоров сохраняются в памяти устройства для последующей обработки и анализа.
В схеме подключения датчиков 1, 2, 3, 4 и 24, 25, 26 к источникам сигналов и релейных сигналов 5, 6, 7, 8, 9, 10 позиционного регистра, используется устройство гальванической развязки на напряжение 2000 в. Эти устройства монтируются в непосредственной близости от источника сигнала и подключаются к устройству с помощью кабеля. Устройство управляется с помощью клавиатуры 21 и питается от бортовой сети 22.
Устройство может подключаться к персональному компьютеру (PC) через интерфейс для снятия регистрации параметров, установки часов реального времени и перепрограммирования. Перед началом эксплуатации устройства, необходимо убедиться в достаточной точности установки часов реального времени и в наличии достаточного объема свободной
памяти для регистрации. В противном случае надо подключить устройство к персональному компьютеру (PC) и выполнить необходимое администрирование (установка времени, очистка памяти).
Подключение устройства осуществляется в соответствии со схемой, представленной на фиг.1.
Устройство позволяет повысить точность контроля и настройки дизель-генераторной установки локомотива, обеспечить снижение удельного (и абсолютного) расхода топлива в эксплуатации на 2-5%, увеличить срок межремонтного пробега, повысить ресурс работы дизель-генераторной установки локомотива.
Ожидаемый экономический эффект только за счет снижения расхода топлива составит 150-300 тыс. руб. на один локомотив.