Пункт реостатной диагностики тепловозов может быть дополнен несколькими видами внешней топливной системы:

• стационарная топливная система с двумя измерительными расходомерами расположенными на пункте реостатной диагностики;
• автономная топливная система со стационарным топливным баком, топливоподкачивающим насосом и двумя измерительными расходомерами, установленными на пункте реостатной диагностики.

Рассмотрим особенности этих систем.

 

Стационарные измерительные системы пункта реостатной диагностики.

Внешняя измерительная система устанавливается непосредственно на пункте реостатной диагностики и врезается в рассечку между топливным баком и топливной системой тепловоза.

Основные преимущества стационарной установки расходомеров на пункте реостатной диагностики:

• стационарная установка расходомеров в помещении пункта реостатной диагностики;
• управление кранами и вторичным электронным прибором выполняется в помещении пункта реостатной диагностики.

Стационарная измерительная система пункта реостатной диагностики состоит из двух расходомеров типоразмера НОРД-20, фильтров тонкой очистки топлива и трехходовых вентилей, подсоединяемых к топливному баку тепловоза при помощи 4-х резиновых маслобензостойких шлангов и металлических трубопроводов. Вентиль подсоединен через шланг с одной стороны к выходному штуцеру топливной системы тепловоза, с другой - к фильтру, а с третьей - к выходу расходомера и сливному штуцеру наклонного трубопровода топливного бака. Вентиль в свою очередь подсоединен с одной стороны к всасывающему штуцеру наклонного трубопровода бака, с другой - к фильтру, а с третьей - к выходу расходомера и входному штуцеру топливной системы тепловоза.

В схеме фильтры тонкой очистки топлива и установлены по направлению движения потока топлива перед расходомерами.

После установки секции тепловоза на реостатную позицию входной и выходной штуцеры отсоединяют от соответствующих штуцеров всасывающего и сливного наклонных трубопроводов топливного бака тепловоза. Затем выполняют подсоединение четырех трубопроводов стационарной внешней топливной системы пункта реостатной диагностики.

Перед пуском дизеля производится установка вентилей в штатное положение углового направления потока: вентиль в положение соединения выходного штуцера со сливным штуцером, а вентиля - соединения входного штуцера с всасывающим штуцером.

После включения топливоподкачивающего насоса выполняют проверку герметичности трубопроводов топливной системы тепловоза и внешней системы пункта реостатной диагностики, удаляют воздуха из системы и производят пуск дизеля. Подача топлива в дизель в этом случае происходит по цепи: всасывающая наклонная труба топливного бака тепловоза, штуцер, вентиль, штуцер и далее через трубопровод в систему тепловоза. Слив топлива из системы тепловоза происходит по другой цепи: трубопровод системы дизеля, выходной штуцер, вентиль, сливной штуцер, сливная наклонная труба топливного бака тепловоза.

Вентили и переводят кратковременно в положение прямого потока топлива, обеспечивая удаление воздуха из трубопроводов расходомеров и фильтров.

Выполняют процедуры обнуления каналов и вторичного электронного прибора СЭ-261 и контролируют работу расходомеров нажатием кнопок "1" (расход топлива через расходомер "Н") и "2" (расход топлива через расходомер "С").

После прогрева всех систем тепловоза и выхода на рабочие режимы, подключается измерительная система одновременной установкой вентилей в положение прямого потока. Подача топлива в дизель в этом случае происходит по цепи: всасывающая наклонная труба топливного бака, штуцер, вентиль, штуцер, фильтр, расходомер, входной штуцер и далее по трубопроводу в систему тепловоза. Слив топлива из системы происходит по следующей цепи: трубопровод, выходной штуцер, вентиль, фильтр, расходомер, сливной штуцер и сливная наклонная труба бака тепловоза.

Автономные измерительные системы пункта реостатной диагностики.

Более высокий технический уровень проводимых реостатных испытаний получается при создании полностью автономной топливной системы на пункте реостатной диагностики.

Основные преимущества автономной топливной системы:

• подача из стационарного бака заведомо чистого топлива при реостатных испытаниях тепловоза;
• стационарная установка всего оборудования и расходомеров в помещении пункта реостатной диагностики

Принцип функционирования автономной системы аналогичен рассмотренной выше стационарной измерительной системе. Основное отличие заключается в том, что на пункте реостатной диагностики продублирована топливная система тепловоза и питание тепловозного дизеля на время проведения испытаний производится из стационарного топливного бака. В качестве такого бака рекомендуется использовать бак списанного тепловоза. В автономную систему устанавливается также базовое оборудование и арматура тепловоза.

После установки секции тепловоза на реостатную позицию входной и выходной штуцеры отсоединяют от соответствующих штуцеров наклонных трубопроводов топливного бака тепловоза. Затем выполняют подсоединение двух трубопроводов автономной топливной системы пункта реостатной диагностики.

Перед пуском дизеля производится прокачка топлива топливоподкачивающим насосом с приводом от электродвигателя. Топливо из стационарного бака через входной штуцер поступает в фильтр грубой очистки и далее через фильтр тонкой очистки, расходомер и шланг поступает в топливную систему тепловоза (к фильтру грубой очистки топлива тепловоза). При повышенном гидравлическом сопротивлении на каком-либо участке цепи нагнетания срабатывает предохранительный клапан. Контроль за давление в систем и степени загрязненности фильтра контролируют по манометру.

Выполняют проверку герметичности подсоединенных шлангов, удаляют воздух из систем и производят пуск дизеля. Слив топлива из системы тепловоза происходит по другой цепи: выходной штуцер, шланг, фильтр тонкой очистки (необходимая защита расходомера от грязи и отложений, скопившихся в шланге и подсоединительных штуцерах) , расходомер, подпорный клапан, предназначенный для подпора сливной магистрали и предотвращения образования парогазовой фазы на этом участке системы. Далее топливо через выходной штуцер поступает в стационарный бак.

Некоторые сведения.

На примере дизеля 10Д100 тепловоза 2ТЭ10М сделаем выбор контрольного расходомера для автономной и стационарной топливной системы с двумя и одним измерительными расходомерами, расположенными между топливным баком и дизелем тепловоза.
Топливоподкачивающий насос с приводом от электродвигателя постоянного тока типа П21М имеет производительность 1,62 м³/ч (27 дм³/мин; 0,45 дм³/с). Давление, создаваемое насосом, составляет 0,15 - 0,25 МПа (1,5 - 2,5 кгс/см²). Частота вращения шестерен насоса - 1380 мин^-1.

На холостом ходу дизеля 10Д100 при nд=400 мин^-1 часовой расход топлива при 5 и 10 работающих ТНВД (Z=5; Z=10) изменяется в зависимости от температуры теплоносителей: воды, масла и наддувочного воздуха. В табл.1 представлена зависимость часового и минутного расхода топлива в зависимости от температуры теплоносителей.

В соответствии с ПТР для поездной работы расход топлива на холостом ходу дизеля при выключенном вентиляторе охлаждения теплоносителей и n_д^min=400 мин^-1 составляет 19,2 кг/ч (0,320 кг/мин) [ПТР для поездной работы стр.264]. Там же в табл.29 расход топлива на этом же режиме несколько отличается и составляет 22,8 кг/ч (0,38 кг/мин).

Таблица 1.

Зависимость часового и минутного расхода топлива в зависимости от температуры теплоносителей.

Параметры	Z=5			Z=10
tв,0С tм,0С tвозд,0С	50 50 40	60 60 45	70 70 50	50 50 40	60 60 45	70 70 50
Gхх, кг/ч	24,8	22,9	20,4	25,0	23,2	20,9
Gхх, кг/мин	0,413	0,382	0,340	0,417	0,387	0,348

Тогда подача одним ТНВД составляет 0,076 кг/мин (4,56 кг/ч, 76 г/мин).

На режиме номинальной нагрузки дизеля при nд=850 мин^-1 часовой расход топлива при работе всех 20-ти ТНВД составляет 505 кг/ч (8,41 кг/мин, 8410 г/мин).

При рабочем диапазоне Q_т^min - Q_т^max = 0,44 - 9,8 дм³/мин дизеля 10Д100 рассмотрим варианты применения ролико-лопастных расходомеров типоразмеров НОРД-1, НОРД-2, НОРД-20 и НОРД-40. Результаты анализа сведены в табл.2.

Таблица 2.

Параметры	Типоразмер
	НОРД-20	НОРД-40С
Диаметр условного прохода, Dу, мм	20	20
Рабочий объем, V0, см3	20	40
Расход жидкости при стандартных условиях, дм3/мин минимальный Qmin номинальный Qном максимальный Qmax	0.4 50 60	0.8 80 100
Частота вращения ротора расходомера, мин-1 - минимальная nmin - номинальная nном - максимальная nmax	20 2500 3000	20 2000 2500
Рабочее давление, Рраб, МПа	10	10
Класс точности для жидкости в диапазоне (0,01 - 1)Qmax,%	0.1	0.1
Габариты, LxBxH, мм	156х92х154	175х92х192
Масса, кг	1.5	2.5

При установке двух расходомеров по кольцевой схеме топливной системы имеем:

- на холостом ходу работы дизеля: Q_н=27 дм³/мин

Q_c = Q_н - Q_тmin = 27 - 0,44 = 26,56 дм³/мин;

- на номинальном режиме работы дизеля:

Q_с = 27 - 9,8 = 17,2 дм³/мин.

Рабочие скоростные параметры расходомера определяются зависимостью:

Соответственно для двух типоразмеров НОРД-20 и НОРД-40 имеем

и,

тогда:

- для НОРД-20 - n_р^min=22 мин^-1; n_р^max=1350 мин^-1;

- для НОРД-40 - n_р^min=11 мин^-1; n_р^max=675 мин^-1.

Расчет расхода топлива дизелем за число циклов N_цикл определяется по формуле:

, дм³/мин

Скоростные характеристики основных типоразмеров расходомеров средней серии, которые возможно использовать для диагностики и настройки ТНВД дизеля 10Д100, представлены в табл.3.

Таблица 3.

Скоростные характеристики основных типоразмеров расходомеров средней серии.

Типоразмер расходомера	Частота вращения ротора расходомера на холостом ходу работы дизеля, мин-1	Частота вращения ротора расходомера на номинальном режиме работы дизеля, мин-1	Максимальная частота вращения ротора расходомера, мин-1
НОРД-20	22	1350	3000
НОРД-40	11	675	3000

По данным табл.3 выполнено распределение рабочих диапазонов трех типоразмеров расходомеров.

В соответствии с линейной аппроксимацией зависимости Q=f(n_р), рассчитанной по ГОСТ 8.407-80, рабочий скоростной диапазон расходомеров серии НОРД разбит на две зоны: нижняя и верхняя зона диапазона расходов. Нижняя зона диапазона 0 - 250 (350) мин^-1 представляет собой ниспадающую прямую Q=f(n_р), определяемую по формуле:

где t - время проведения замера, мин;

V₀- рабочий объем расходомера, дм³/об, подсчитанный по микрометражу ротора;

n_Р0- начальное значение частоты вращения ротора, мин^-1;

k- безразмерный коэффициент.

Верхняя зона диапазона 250 (350) - n_Р^max мин^-1 представляет собой практически параллельную оси абсцисс (оси n_Р) прямую.

Таким образом для удобства проведения диагностики ТНВД дизелей необходимо стремиться работать в верхней зоне рабочего диапазона расходомера либо с использованием счетчика СЭ-261 в который предварительно введены колибровочные коэффициенты подключенных расходомеров.

Коэффициент эффективности применения типоразмера расходомера для диагностики ТНВД определяется по формуле:

Для двух типоразмеров расходомеров коэффициент "КЭ" буден одинаков и равен 0,984.

В случае использования стационарной или автономной топливных систем с одним измерительным расходомером значение расхода топлива, проходящего через расходомер равно расходу топлива дизелем. В этом случае необходимо применять расходомеры легкой серии. В табл. 4. представлены параметры топливной системы дизелей некоторых серий тепловозов.

Таблица 4.

Параметры	Марка дизеля
	1-5Д49	10Д100	14Д40	K6S310DR	ПД-1М
Удельный эффективный расход топлива, кг/кВт.ч	0.208	0.23	0.22	0.22	0.231
Расход топлива на холостом ходу, кг/ч	16.5	21	20	8	6
Расход топлива на номинальном режиме, кг/ч	457.6	505	323.4	217.8	203.3

Анализ табл.3 и 4. показывает, что для диагностики ТНВД дизеля необходимо в автономной системе использовать расходомер с рабочим диапазоном расходов Q=200 - 510 дм³/ч (3,34 - 8,5 дм³/мин) и максимальным расходом 630 дм³/ч или 10,5 дм³/мин. Этим условиям для дизелей ПД-1М и K6S310DR удовлетворяет расходомер с рабочим объемом V₀=2 см³ для дизеля 14Д40 целесообразно применить расходомер с рабочим объемом V₀=3 см³, а на дизелях 10Д100 и 1-5Д49 - расходомер с рабочим объемом V₀=5 см³. При этом на всех дизелях наиболее предпочтительно применение одного типоразмера расходомера с объемом V₀=5 см³. В этом случае перекрывается весь рабочий диапазон расходов топлива рассматриваемыми дизелями.