XÂY DỰNG PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ THIẾT BỊ ĐIỀU CHỈNH TỰ ĐỘNG CÔNG SUẤT CHO ĐẦU MÁY D12E

XÂY DỰNG PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ THIẾT BỊ ĐIỀU CHỈNH TỰ ĐỘNG CÔNG SUẤT CHO ĐẦU MÁY D12E SỬ DỤNG KỸ THUẬT VI ĐIỀU KHIỂN KS. NGUYỄN VĂN HẢI Bộ môn Kỹ thuật điện Khoa Điện - Điện tử Trường Đại học Giao thông Vận tải Tóm tắt: Bộ điều chỉnh công suất kiểu Cơ khí - Thủy lực - Điện sử dụng trên đầu máy D12E hiện nay đang gặp nhiều khó khăn trong việc thay thế và sửa chữa. Vì vậy, bài báo đặt cơ sở quan trọng cho việc nghiên cứu chế tạo bộ tự động điều chỉnh công...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
XÂY DỰNG PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ THIẾT BỊ ĐIỀU CHỈNH TỰ ĐỘNG CÔNG SUẤT CHO ĐẦU MÁY D12E XÂY DỰNG PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ THIẾT BỊ ĐIỀU CHỈNH TỰ ĐỘNG CÔNG SUẤT CHO ĐẦU MÁY D12E SỬ DỤNG KỸ THUẬT VI ĐIỀU KHIỂN KS. NGUYỄN VĂN HẢI Bộ môn Kỹ thuật điện Khoa Điện - Điện tử Trường Đại học Giao thông Vận tải Tóm tắt: Bộ điều chỉnh công suất kiểu Cơ khí - Thủy lực - Điện sử dụng trên đầu máy D12E hiện nay đang gặp nhiều khó khăn trong việc thay thế và sửa chữa. Vì vậy, bài báo đặt cơ sở quan trọng cho việc nghiên cứu chế tạo bộ tự động điều chỉnh công suất sử dụng kỹ thuật vi điều khiển để thay thế cho bộ điều chỉnh công suất này. Summary: The type of a mechanical - hydraulic- electronical powered regulator used for D12E locomotives is now facing difficulties in replacing and overhauling. Therefore, this paper lays an important basis for reseaching, designing automatic regulators with use of microprocessor for easier replacement. I. ĐẶT VẤN ĐỀ ĐT Bộ tự động điều chỉnh công suất trên đầu máy D12E là một hệ thống cơ khí - thủy lực - điện tử kết hợp với nhau. Bài báo chủ yếu nghiên cứu thay thế nhiệm vụ của S15 đảm nhiệm, như điều chỉnh tốc độ, ngừng máy khi nhiệt độ và áp lực dầu bôi trơn, nhiệt độ nước làm mát vượt quá giới hạn cho phép bằng kỹ thuật Vi điều khiển. Còn những phần liên quan đến điều khiển bằng điện tử của bộ điều khiển trung tâm CR như điều chỉnh dòng, áp và dòng kích từ để sao cho Uf x If = const, đảm bảo cho đầu máy làm việc với hiệu suất cao nhất, để chống hiện tượng quay trượt bánh xe (hiện tượng dãy máy)… chưa đề cập đến, vì đó là nội dung của một số bài báo tiếp theo. II. VAI TRÒ CỦA BỘ ĐIỀU TỐC S15 TRONG HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG ĐIỀU CHỈNH CÔNG SUẤT (TĐĐCCS) Các thiết bị chính của hệ thống TĐĐCCS gồm ba phần chính [8]: Các thiết bị điều chỉnh công suất Máy phát điện kéo (MFĐK) gồm (Máy phát kích từ (B), các mảng mạch điều chỉnh sức kéo); Các thiết bị điều chỉnh công suất Động cơ diezel (ĐCĐE) (Bộ S15 và các cơ cấu liên quan); Các thiết bị trung gian chuyển đổi tín hiệu (các cảm báo điện tử, cảm báo vòng quay, cảm báo áp suất và nhiệt độ). Bộ S15 có nhiệm vụ chính [8]: tự động điều chỉnh công suất ĐCĐE thông qua việc điều chỉnh lượng cấp nhiên liệu cho động cơ ứng với phụ tải thay đổi của nó, sao cho tốc độ quay của ĐCĐE trên trục cơ luôn là hằng số ứng với mỗi cấp tay ga yêu cầu. Ngoài ra bộ S15 còn có tác dụng điều chỉnh liên hợp (cùng với bộ điều khiển trung tâm CR) công suất của MFĐK từ nấc tay ga số 4 đến số 9. Khi động cơ không đảm bảo công suất yêu cầu của nấc tay ga vì bất cứ lý do gì (cắt bớt số xylanh công tác, quá trình cháy ở các xylanh không được tốt do ảnh hưởng của cơ cấu phối khí, chất lượng nạp không khí, chất lượng công tác của bơm cao áp, vòi phun…) hoặc trong quá trình gia tốc của đoàn tàu- do quán tính cơ lớn nên động cơ chưa thể đưa tốc độ quay đạt đến tốc độ tương ứng với vị trí tay ga yêu cầu, biến trở KR có tác dụng giảm tải cho ĐCĐE (giảm kích từ cho MFĐK từ đó giảm công suất MFĐK) khi gia tốc, tạo điều kiện để ổn định vòng quay và tránh quá tải cho ĐCĐE. ĐT Hình 1. Bộ điều tốc S15 1. thân dưới; 2. thân trên; 3. chi tiết trung gian (3); 4. bánh răng ăn khớp với bánh răng dẫn động trên trục động cơ, truyền động từ động cơ sang trục bộ điều chỉnh; 6. mô tơ điện khớp nối; 7. hộp phân phối các tiếp điểm điện chuyển vòng quay; 8. nam châm tắt máy; 9. biến trở điều chỉnh Quá trình tự động điều chỉnh công suất trên đầu máy D12E [8] là sự kết hợp liên hoàn giữa các thiết bị cơ giới, điện, điện tử và thủy lực (hệ thống dẫn và cấp dầu công tác cho bộ điều tốc S15) theo một trình tự thống nhất và phụ thuộc lẫn nhau. Vì thế một trong các thiết bị của hệ thống có hư hỏng không hoàn thành chức năng nhiệm vụ của mình, tùy từng vị trí và mức độ quan trọng sẽ làm hệ thống mất hiệu lực hay suy giảm không phát huy được công suất và tính hiệu quả trong khi khai thác. Việc điều chỉnh chỉ thực hiện sau khi tài xế lựa chọn công suất (thông qua vị trí tay ga tương ứng) và đưa đầu máy vào trạng thái vận hành. Quá trình điều chỉnh thực chất là điều chỉnh công suất ra của MFĐK phù hợp với công suất của ĐCĐE đã được đặt bằng cách thay đổi dòng kích từ của MFĐK, thông qua việc thay đổi dòng kích từ ngoài của Máy phát kích từ (MFKT), từ đó làm thay đổi Uf, If của MFĐK theo quan hệ Uf*If = const. Điều khiển dòng kích từ ngoài của máy kích từ do bộ điều khiển trung tâm CR đảm nhiệm, trên cơ sở các số liệu đầu vào bao gồm: IBG: Tín hiệu logic công tắc tơ kích từ BG IZK: Tín hiệu tương tự (0÷7,5V), yêu cầu dòng điện phụ thuộc vào vị trí của tay ga. IZV: Là tín hiệu tương tự (0÷12V) giá trị yêu cầu dòng điện phụ thuộc vào công suất của ĐCĐE. ns: Tín hiệu tương tự (5÷115V) số vòng quay thực tế của ĐCĐE. ID: tín hiệu tương tự từ (0÷1,5V) tín hiệu chuẩn đoán dòng điện. I5 : Tín hiệu tương tự (0÷1mA) tín hiệuvào của bộ điều khiển hạn chế dòng điện. I1 : Tín hiệu tương tự (0÷4,5V) tín hiệu dòng điện của ĐCĐK. ĐT Hình 2. Sơ đồ khối của bộ điều khiển trung tâm CR Từ đó các khối chức năng của bộ điêu khiển so sánh lựa chọn giá trị dòng kích từ ứng với mỗi vị trí tay ga sao cho phù hợp nhất đảm bảo trên tất cả các vị trí tay máy đều sử dụng hết công suất của ĐCĐE trong cả dải tốc độ làm việc của đầu máy. Ứng với các vị trí t ...