УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ РЕЖИМОВ РАБОТЫ ДИЗЕЛЬ-ГЕНЕРАТОРНОЙ УСТАНОВКИ

Полезная модель относится к области транспорта и может быть использована для контроля режимов работы и оценки энергетической эффективности подвижного состава, оборудованного дизель-генераторными установками.
При эксплуатации транспортных и технологических машин с дизель-генераторными энергетическими установками необходимо с достаточной точностью обеспечивать оперативный учет расхода топлива при различных нагрузочных режимах работы дизель-генератора.
Известно устройство учета расхода массы дизельного топлива тепловозом с электрической передачей (см. патент Республики Беларусь №8766, МПК G01F 9/00), состоящее из множительного блока, счетчика машинного времени, устройства отображения результатов и общего электросчетчика, выполненного с возможностью настройки его показаний на учет расхода дизельного топлива в килограммах.
Недостатками данного устройства является недостаточная точность измерений, поскольку пересчет потребленной электроэнергии в килограммы дизельного топлива производится с помощью расчетного топливного эквивалента, определяемого на основе справочных данных о теплотворной способности топлива, КПД энергетической установки и отношения расхода топлива на холостых оборотах к его расходу на номинальном режиме. Данный принцип измерений не учитывает информацию о режимах работы и техническом состоянии дизель-генератора, а также не определяет в полной мере расход топлива дизель-генераторной установки при ее работе без нагрузки.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемой полезной модели является устройство для измерения расхода топлива дизель-генераторной установки (см. патент РФ 196235, МПК G01M 15/00, G01M 15/044), содержащее блок датчиков силы тока, блок вольтметров, множительный блок, процессор, преобразователь сигналов, расходомер топлива, устройство отображения результатов, модем, счетчик времени, задатчик временного интервала и сумматор.
Недостатком данного устройства является сложность определения реальных нагрузочных режимов работы дизель-генератора, поскольку заложенная в память процессора постоянная величина расхода топлива на холостом ходу снижает точность полученных результатов, так как отсутствует четкая градация перехода дизель-генераторной установки из режима холостого хода в нагрузочный режим. При этом ведомственные принципы списания израсходованного топлива зачастую требуют раздельного учета расхода топлива в режиме холостого хода и в рабочем режиме, что приводит к снижению достоверности информации о реальных показателях энергетической эффективности подвижного состава.
Технической задачей заявляемой полезной модели является повышение точности контроля энергетической эффективности дизель-генераторных установок за счет контроля режимов работы дизель-генератора и раздельного учета расхода топлива в рабочем режиме и режиме холостого хода.
Для решения поставленной задачи устройство для контроля режимов работы дизель-генераторной установки, содержащее блок датчиков силы тока, блок вольтметров, множитель, процессор, преобразователь сигналов, устройство отображения результатов, модем, счетчик времени, задатчик временного интервала, снабжено блоком контроля режимов работы, подключенным к процессору параллельно с блоком датчиков силы тока и блоком вольтметров и содержащим соединенные между собой датчик частоты вращения, контроллер режимов работы и дополнительный преобразователь сигналов, и сумматорами холостого хода и рабочего режима, подключенными к процессору, устройству отображения результатов, модему и задатчику временного интервала, при этом выходы блока датчиков силы тока и блока вольтметров соединены с входом множителя, выход множителя соединен с входом преобразователя сигналов, выход которого соединен с входом процессора, выходы процессора соединены с входами сумматоров холостого хода и рабочего режима, устройства отображения результатов и модемом, выходы задатчика временного интервала соединены с входами сумматоров.
Сущность технического решения поясняется чертежом, где приведена блок-схема устройства для контроля режима работы дизель-генераторной установки.
Устройство состоит из датчика частоты вращения 1, контроллера режимов работы 2, блока датчиков силы тока 3, блока вольтметров 4, множителя 5, преобразователей сигналов 6 и 7, процессора 8, устройства отображения результатов 9 и модема 10, счетчика времени 11, задатчика временного интервала 12, сумматоров холостого хода 13 и рабочего режима 14. Выход датчика частоты вращения 1 и первые выходы блока датчиков силы тока 2 соединены с входом контроллера режимов работы 4, вторые выходы блока датчиков силы тока 2 и выходы блока вольтметров 3 соединены с входом множителя 5, выходы контроллера режимов работы 4 и множителя 5 соединены с входами соответствующих преобразователей сигналов 6 и 7, выходы преобразователей сигналов 6 и 7 соединены с первым и вторым входами процессора 8, первый и второй выходы процессора 8 соединены с первыми входами устройства отображения результатов 9 и модема 10, первый выход счетчика времени 11 соединен с третьим входом процессора 8, а его второй выход - с входом задатчика временного интервала 12, второй и третий выходы процессора 8 соединены с первыми входами сумматоров холостого хода 13 и рабочего режима 14, выходы задатчика временного интервала 12 соединены со вторыми входами сумматоров холостого хода и рабочего режима 13 и 14, выходы сумматоров соединены со вторыми входами устройства отображения результатов 9 и модема 10.
Датчик частоты вращения 1 закрепляется на шкиве коленчатого вала дизельного двигателя. Датчики силы тока, входящие в блок 3 и вольтметры, входящие в блок 4, присоединяются к выходным фазам электрического генератора дизель-генераторной установки. Для трехфазного генератора переменного тока в эти блоки соответственно входят три датчика тока и три вольтметра. Такое количество датчиков обусловлено необходимостью достоверного определения режимов работы дизель-генератора и повышения точности измерения расхода топлива путем раздельного определения и суммирования параметров электрических фаз, которые могут различаться, например, в случае неисправности обмоток генератора или вследствие особенностей подключения потребителей электрической энергии к фазам генератора. Кроме того, такое исполнение устройства позволяет производить диагностику технического состояния генераторной установки. Устройство работает следующим образом.
После монтажа, подключения питания, калибровки устройства, заключающейся во внесении в контроллер режимов работы 2 и в память процессора 8 с внешнего носителя информации данных о величине токовой нагрузки и частоты вращения, соответствующих режиму холостого хода, а также данных о расходе топлива в режиме холостого хода и зависимости изменения расхода топлива при изменении внешней нагрузки в рабочем режиме, производится прогрев двигателя дизель-генераторной установки до рабочей температуры, после чего устройство готово к работе. При этом после включения устройства и запуска двигателя при величине внешней нагрузки и частоты вращения, соответствующие режиму холостого хода, производится измерение временного интервала и величины расхода топлива на холостом ходу. Период измерения текущего расхода топлива определяется счетчиком времени 10 и фиксируется посредством процессора 8 устройством отображения результатов 9. При необходимости полученная информация может быть передана удаленному оператору с помощью модема 10. Для получения данных о накопленном расходе топлива с помощью счетчика времени 11, задатчика временного интервала 12 и сумматора холостого хода 13 происходит сбор и накопление информации о расходе топлива в режиме холостого хода за заданный период времени, которые также могут быть считаны посредством устройства отображения результатов 9 и модема 10. При включении в сеть дизель-генератора потребителей энергии и его перехода в рабочий режим сигнал с датчика частоты вращения 1 поступает в контроллер режимов работы 2 и далее через дополнительный преобразователь сигналов 6 процессору 8. При этом суммарные значения силы тока и напряжения с трех фаз генераторной установки от блока датчиков силы тока 3 и блока вольтметров 4 перемножаются в множителе 5. Полученные текущие значения потребляемой мощности передаются на процессор 8, в памяти которого хранятся полученные при калибровке устройства зависимости расхода топлива от величины нагрузки. При этом аналогично режиму холостого хода результаты измерений передаются на устройство отображения результатов 9, модем 10 и сумматор рабочего режима 14. Суммарные значения расхода топлива определяются раздельно при работе в режиме холостого хода и под нагрузкой с помощью сумматоров холостого хода 13 и рабочего режима 14. Период измерений определяется задатчиком временного интервала 12.
При необходимости в связи с изменением в процессе эксплуатации технического состояния элементов дизель-генераторной установки и изменения качества применяемого топлива возможна корректировка калибровочных данных. С этой целью в контроллер режимов работы 4 и процессор 8 устройства вновь заносятся уточненные данные о расходе топлива и частоте вращения коленчатого вала с внешнего цифрового носителя информации (например, флеш-карты).
Заявленное устройство в сравнении с прототипом позволяет повысить точность контроля энергетической эффективности дизель-генераторных установок за счет контроля режимов работы дизель-генератора.
Использование сумматоров холостого хода и рабочего режима, блока контроля режимов работы, подключенного к процессору параллельно с блоком датчиков силы тока и блоком вольтметров и содержащего датчик частоты вращения, контроллер режимов работы, дополнительный преобразователь сигналов, позволяет более точно фиксировать время и расход топлива дизель-генераторной установки в режиме холостого хода и в рабочем режиме и, тем самым, повысить точность оценки энергетической эффективности дизель-генераторных установок.