Расчетные исследования динамических качеств комбинированной силовой установки с поршневым двигателем

Статические и динамические показатели систем автоматического регулирования частоты вращения комбинированных силовых установок с поршневыми двигателями являются основными показателями их работоспособности. Указанные показатели можно улучшить путем выбора оптимальной схемы соединения элементов этих установок — поршневой части, турбины и компрессора. Проанализированы конструктивные схемы комбинированных силовых установок с поршневыми двигателями. В качестве объекта исследования выбран дизельный двигатель Д6Н, работающий в составе дизель-генераторной установки. Разработана математическая модель комбинированного двигателя с системой газотурбинного наддува и регулятором частоты вращения. Проведена сравнительная оценка динамических качеств двигателя с системой газотурбинного наддува и двигателя, оснащенного силовой турбиной и приводным компрессором. Замена системы газотурбинного наддува исследуемого двигателя силовой турбиной и приводным компрессором позволила сократить продолжительность переходного процесса от 3,07 до 2,82 с. При этом выполняются требования ГОСТ Р 55231–2012, устанавливающего для систем регулирования второго класса точности предельное время переходного процесса на уровне 3 с. Провал частоты вращения в переходном процессе увеличился с 2,3 до 2,6 %. Однако такое перерегулирование существенно меньше предельного значения перерегулирования (7,5 %), допускаемого ГОСТ Р 55231–2012.

EDN: DKZMUV

Литература

[1] Александров А.А., Иващенко Н.А., ред. Машиностроение. Энциклопедия. Т. IV. Двигатели внутреннего сгорания. Москва, Машиностроение, 2013. 784 с.

[2] Грехов Л.В., Иващенко Н.А., Марков В.А. Топливная аппаратура и системы управления дизелей. Москва, Легион-Автодата, 2005. 344 с.

[3] Шатров М.Г. Автомобильные двигатели. Москва, Академия, 2013. 464 с.

[4] Толшин В.И. Форсированные дизели. Переходные режимы, регулирование. Москва, Машиностроение, 1995. 198 с.

[5] Патрахальцев Н.Н., Савастенко А.А. Форсирование двигателей внутреннего сгорания наддувом. Москва, Легион-Автодата, 2007. 176 с.

[6] Симсон А.Э., Каминский В.Н., Моргулис Ю.Б. и др. Турбонаддув высокооборотных дизелей. Москва, Машиностроение, 1976. 288 с.

[7] Крутов В.И., Рыбальченко А.Г. Регулирование турбонаддува ДВС. Москва, Высшая школа, 1978. 213 с.

[8] Харитонов С.В. Формирование характеристик дизельного двигателя при использовании системы комплексного адаптивного управления. Дисс. … канд. тех. наук. Москва, МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2017. 171 с.

[9] Файн М.А. Анализ перспектив развития систем регулирования наддува дизелей с использованием описаний к патентам на изобретения. Двигателестроение, 1981, № 2, с. 36–38.

[10] Мац З.З., Зайончковский В.Н. Унификация приводных агрегатов наддува. Двигателестроение, 1982, № 7, с. 29–31.

[11] Васильев А.В., Дивинский Е.А. Исследование рабочего цикла дизеля 8ЧВН15/16 с силовой газовой турбиной. Двигателестроение, 2004, № 2, с. 15–17.

[12] Камкин С.В., Лемещенко А.Л., Смирнов Д.С. Особенности рабочего процесса судовых дизелей с высокоэффективными турбокомпрессорами и силовыми турбинами. Двигателестроение, 1996, № 2, с. 11–13.

[13] Шляхтов В.А., Зотов Л.Л. Расчетное исследование возможности работы дизеля ЧН 32/35 (ВАСА 32) с силовой турбиной. Двигателестроение, 1994, № 1, с. 18–20.

[14] Насыров Р.А., Антюхин Г.Г. Преимущества применения приводного объемного нагнетателя в дизелях 10Д100. Двигателестроение, 1984, № 6, с. 48–51.

[15] Bosch. Системы управления дизельными двигателями. Москва, За рулем, 2004. 480 с.

[16] Bosch. Системы управления бензиновыми двигателями. Москва, За рулем, 2005. 432 с.

[17] Фурман В.В. Улучшение эксплуатационно-технических характеристик дизель-генераторов тепловозов путем создания и совершенствования систем электронного управления. Дисс. ... док. тех. наук. Москва, МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2017. 321 с.

[18] Плахов С.В. Улучшение эксплуатационно-технических показателей дизелей путем совершенствования систем управления топливоподачей и регулирования частоты вращения. Дисс. … канд. тех. наук. Москва, МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2021. 120 с.

[19] Поликер Б.Е. ред. Дизельные двигатели для электроагрегатов и электростанций. Москва, Легион-Автодата, 2006. 326 с.

[20] Поздняков Е.Ф. Анализ эффективности использования регулятора частоты вращения с последовательно включенными корректирующими звеньями в дизельном двигателе дизель-генераторной установки. Дисс. … канд. тех. наук. Москва, МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2009. 150 с.

[21] Патрахальцев Н.Н. Неустановившиеся режимы работы двигателей внутреннего сгорания. Москва, Изд-во РУДН, 2009. 380 с.

[22] Гусаков С.В., Бисенбаев С.С., Прияндака А. Показатели динамических качеств двигателей внутреннего сгорания. Вестник РУДН. Инженерные исследования, 2004, № 2, с. 20–24.

[23] ГОСТ Р 55231–2012. Системы автоматического регулирования частоты вращения (САРЧ) судовых, тепловозных и промышленных двигателей внутреннего сгорания. Общие технические условия. Москва, Стандартинформ, 2013. 18 с.

[24] Двигатель дизельный силовых установок 1Д6Н-250С2 (У1Д6). altaydizel.ru: веб-сайт. URL: https://altaydizel.ru/p/764612142-dvigatel-dizelnyy-silovyh-ustanovok-1d6n-250s2-u1d6/ (дата обращения: 22.08.2023).

[25] Пупков К.А., Егупов Н.Д., ред. Методы классической и современной теории автоматического управления. Т. 1. Математические модели, динамические характеристики и анализ систем автоматического управления. Москва, Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2004. 656 с.

[26] Пупков К.А., Егупов Н.Д., ред. Методы классической и современной теории автоматического управления. Т. 3. Методы современной теории автоматического управления. Москва, Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2004. 784 с.

[27] Крутов В.И. Автоматическое регулирование и управление двигателей внутреннего сгорания. Москва, Машиностроение, 1989. 416 с.

[28] Хрящев Ю.Е. Обоснование перспективных способов и разработка средств регулирования частоты вращения автомобильных дизелей. Дисс. … канд. тех. наук. Рыбинск, РГАТА, 2000. 360 с.

[29] Шленов М.И. Улучшение эксплуатационных показателей транспортного дизеля путем совершенствования системы автоматического регулирования частоты вращения. Дисс. … канд. тех. наук. Москва, МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2008. 163 с.

[30] Полухин Е.Е. Улучшение эксплуатационно-технических показателей транспортного дизеля путем совершенствования системы регулирования угла опережения впрыскивания топлива. Дисс. … канд. тех. наук. Москва, МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2008. 152 с.

[31] Марков В.А., Поздняков Е.Ф., Фурман В.В. и др. Моделирование системы автоматического регулирования частоты вращения дизельного двигателя. Известия высших учебных заведений. Машиностроение, 2019, № 7, с. 35–46, doi: http://dx.doi.org/10.18698/0536-1044-2019-7-35-46

[32] Карташов Б.А., Шабаев Е.А., Козлов О.С. и др. SimInTech. Среда динамического моделирования технических систем. Москва, ДМК Пресс, 2017. 424 с.

[33] Щекатуров А.М., Корсаков А.Р. SimInTech. Методика моделирования динамики паротурбинной установки. Москва, ДМК Пресс, 2021. 242 с.