Энергосберегающее управление силовыми установками газотурбинных локомотивов
СОДЕРЖАНИЕ
Введение
1 Обзор существующих систем газотурбинной тяги
1.1 Грузовые газотурбовозы железных дорог США
1.2 Газотурбинная силовая установка поезда ТЖВ
1.3 Отечественный опыт создания газотурбовозов Г1 и ГТ
1.4 Опыт эксплуатации газотурбовозов ГТ1h – 001 и ГТ1h – 002
Выводы к первой главе
2 Разработка математической модели силовой энергетической 27
установки газотурбинного локомотива
2.1 Математическая модель газотурбинного двигателя
2.2 Математическая модель тягового синхронного генератора
2.3 Математическая модель тяговых электродвигателей
2.4 Математическая модель системы управления
Выводы ко второй главе
Исследование работы газотурбинного локомотива в различных режимах
3.1 Исследование работы в режиме тяги и переходных режимах
3.2 Определение критериев экономичности работы
3.3 Работа в энергосберегающем режиме
Вывод к третьей главе
Экспериментальные исследования газотурбинного локомотива с энергосберегающим алгоритмом управления силовой установкой
4.1 Получение экспериментальных данных по энергопотреблению 121 при энергосберегающем управлении силовыми установками
4.2 Оценка экономической эффективности
Вывод к четвертой главе
Заключение
Литература
Приложение 1
Приложение 2
Приложение 3
Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы,
сформулированы цели и задачи исследования, направленные на повышение
энергетическойэффективностигазотурбинныхлокомотивов.Показаны
степень разработанности темы исследования, его объект, предмет и методы, а
также научная новизна диссертации и положения, выносимые на защиту.
В первой главе выполнен обзор зарубежного и отечественного опыта
созданиялокомотивов,накоторыхвкачествесиловыхустановок
использовались газотурбинные двигатели (далее ГТД).
Зарубежный и отечественный опыт эксплуатации газотурбовозов показал,
что ГТД это высоконадежные машины, удовлетворяющие требованиям для
транспортных средств, использующихся на железной дороге. К недостаткам
следует отнести очень низкую тепловую экономичность ГТД.
Низкая тепловая экономичность ГТД частично компенсируется за счет
возможности использовать газотурбовозами более дешевого вида топлива.
Дальнейшееувеличениепривлекательностииспользования
газотурбовозов на сети железных дорог связано с решением задачи повышения
энергетическойэффективностигазотурбинныхлокомотивовпутем
совершенствования способов и алгоритмов управления их силовыми
установками.
Вторая глава посвящена разработке математической модели силовой
энергетической установки газотурбовоза, включающей в себя модели
газотурбинного двигателя и тягового электропривода, состоящего из тягового
генератора и тяговых двигателей.
Модель силовой энергетической установки газотурбовоза отражает
основные явления, происходящие в реальной системе, и позволяет исследовать
электромагнитные процессы в тяговом электроприводе газотурбовоза.
Выбрана структура системы автоматического регулирования выходной
мощностью системы турбина – генератор. Показано, что для данного объекта
управления необходимо и достаточно использование пропорционально
интегрального закона регулирования.
В виду того, что алгоритм ПИ-регулятора реализован на базе дискретной
системы, то непрерывная передаточная функция регулятора преобразуется в
дискретную с экстраполятором нулевого порядка.
Структурная система дискретной САР представлена на рисунке 1.
Wтг(p)
I(t)
Wв(p)
e[k]v[k]~U(t)
Uo(t)TUf(t)
C(z)H(p)Wр(p)Wвып(p)
U(t)
Ud(t)
Рис. 1 – Структурная схема дискретной САР:
тг ( ) – передаточная функция тягового синхронного генератора; вып ( ) – передаточная
функция неуправляемого выпрямителя; ( ) – дискретная передаточная функция
ПИ-регулятора; T – период квантования по времени; ( ) – экстраполятор.
По условиям критерия устойчивости Рауса-Гурвица, получена область
устойчивости ПИ-регулятора на плоскости – для цифровой САР с
периодом квантования по времени равным 0,001с (рисунок 2).
Рис. 2 – Область устойчивости на плоскости – .
Построенная и промоделированная структура регулятора выходной
мощности системы турбина – генератор позволяет реализовать требования
минимизации длительности переходных процессов и высокую точность
поддержания заданной мощности системы.
В третьей главе анализируются статистические данные тяговой работы
газотурбовоза, определяетсяметод повышенияэкономичности работы
газотурбинногодвигателя,нагруженногонатяговыйгенератор.В
соответствии с предложенными подходами к управлению газовой турбиной и
регулированию выходной мощности системы газовая турбина – генератор,
разработаны алгоритмы управления силовыми установками газотурбинных
локомотивов серии ГТ1h, которые позволяют снизить удельный расход
топлива, затрачиваемого газотурбовозом на тягу поездов.
Анализ режимов эксплуатации газотурбовозов показал, что высокую
долю времени газотурбовозы работают в режиме холостого хода (от 30 до
50%), а основную долю времени работы в режиме тяги газотурбинный
двигатель работает на частичных нагрузках, при этом доля работы двигателя
на номинальной мощности составляет менее 3%.
Анализ данных по расходу топлива ГТД при работе газотурбовоза на
различных тяговых позициях показал, что КПД газотурбовоза значительно
снижается с уменьшением потребляемой мощности, так КПД снижается с 27%
при работе газотурбовоза на номинальной мощности (7500 кВт) до 4 % при
работе газотурбовоза на первой тяговой позиции контроллера машиниста
(300 кВт).
Исследования основных физических процессов преобразования энергии
газа в электромагнитную энергию в системе газовая турбина – генератор
показало, что одним из решений задачи улучшения экономичности работы
ГТД на частичных нагрузках является снижение частот вращения валов
турбин ГТД при работе на холостом ходу и переход системы турбина –
генератор на работу по локомотивной характеристике нагружения при
частичных нагрузках.
По результатам математического моделирования физических процессов
работы системы «газотурбинный двигатель– тяговый генератор» с
последующим их уточнением в ходе натурных экспериментов были
сформированыследующиепараметрылокомотивнойхарактеристики
нагружения (табл. 1).
Таблица 1
ПозицияЗаданнаяЧастотаПозицияЗаданнаяЧастота
контроллерамощность,вращения валаконтроллерамощность,вращения вала
машинистакВтсвободноймашинистакВтсвободной
турбины,турбины,
об/миноб/мин
002700837505100
13003000943005200
260034001048505300
311003900115350
416504700125900
5400
521504800136450
627004900146950
732505000157500
Практическая реализация предложенного метода управления влечет за
собой возникновение ограничений в работе двигателя (см. рисунок 3),
связанных со снижением расхода воздуха, используемого для охлаждения
горячих частей ГТД и поступающего в камеру сгорания.
Функциональные
взаимосвязи
Снижение
πк(nнд, nвд)
Снижение
Снижениеnнд(Gг), nвд(Gг)
LК(πк)
Повышается
Тгчд
Задача СнижениеСнижение
Gт
Gг(Gт)Снижается
Gохл
СнижаетсяОграничения
Снижается
α
Gкс
Рис. 3 – Мероприятия по реализации повышения экономичности ГТД:
т – расход топлива; к –работа, потребляемая компрессором; к – степень повышения
давления; охл – расход воздуха отбираемого на охлаждение двигателя; кс – расходов
воздуха на входе в камеру сгорания; – коэффициент избытка воздуха; г – расход газа
через турбину; Тгчд – температура горячих частей двигателя; нд – частота вращения
турбины компрессора низкого давления; вд – частота вращения турбины компрессора
высокого давления.
Снижениерасходавоздуха,поступающеговкамерусгорания,
ограничивает количество топлива, подаваемого в камеру сгорания двигателя
(от 2500 кг/час при частоте вращения вала турбины компрессора высокого
давления равной 8900 об/мин до 312 кг/час при 4000 об/мин), тем самым
ограничиваясвободнуюмощностьГТДвразличныхдиапазонах
регулирования частоты вращения вала силовой тяговой турбины.
Учет ограничений по свободной мощности газотурбинного двигателя
при работе регуляторов выходной мощности системы турбина – генератор
позволяет формировать рациональные траектории нагружения газотурбинного
двигателя, при которых согласовывается мощность газовой турбины и
генератора при минимальном потреблении топлива.
Отсутствие датчика обратной связи, характеризующего свободную
мощность силовой турбины, делает этот параметр ненаблюдаемым. Поэтому
необходимо построить модель наблюдателя, которая предназначена для
расчета свободной мощности ГТД в различных диапазонах регулирования
частоты вращения вала силовой тяговой турбины.
Дляпостроениямоделинаблюдателясостояниягазотурбинного
двигателяиспользованарегрессивнаятермогазодинамическаямодель
газотурбинного двигателя, представленная двумя трехмерными матрицами,
которые описывают состояние газотурбинного двигателя:
в =
в111 в211 в 111 в112 в212 в 112
в121 в221⋯ в 121 в122 в222⋯ в 122
=(……… ) |(……… )| …
в1 21 в2 21⋯ в 1 21 в1 22 в2 22⋯ в 1 22
в11 3 в21 3 в 11 3
в12 3 в22 3⋯ в 12 3
… |(………)
в1 2 3 в2 2 3⋯ в 1 2 3
ст =
ст111 ст211 ст 111 ст112 ст212 ст 112
ст121 ст221⋯ ст 121 ст122 ст222⋯ ст 122
=(………) |(………)| …
ст1 21 ст2 21⋯ ст 1 21 ст1 22 ст2 22⋯ ст 1 22
ст11 3 ст21 3 ст 1 1 3
ст12 3 ст22 3⋯ ст 1 2 3
…|(………)
ст1 2 3 ст2 2 3⋯ ст 1 2 3
где: Gв – расход воздуха через турбину, кг/ч, Мст – момент на валу
силовой тяговой турбины, Нм, n1=22, n2=7, n3=7.
Дляобучениярегрессивнойтермогазодинамическоймодели
использовались экспериментальные данные, полученные при проведении
нагрузочных испытаний ГТД НК-361 на СНТК им. Н.К. Кузнецова.
На рисунке 4 показан результат работы математической модели
наблюдателясостоянияввидезависимостисвободноймощности
газотурбинного двигателя ( ст) от частот вращения вала турбины низкого
давления (nнд) и вала силовой тяговой турбины (nст).
Рис. 4 – Результаты работы модели наблюдателя состояния
газотурбинного двигателя НК-361
Предложенный алгоритм управления мощностью системы турбина –
генератор с использованием наблюдателя состояния газотурбинного двигателя
обеспечивает формирование рациональных траекторий нагружения газовой
турбиныпосвободноймощноститурбинывовсемдиапазонеее
использования.
Алгоритм управления мощностью системы турбина – генератор с
использованиемнаблюдателясостояниягазотурбинногодвигателя
описывается следующей системой уравнений:
ст = ( в , т , ст , ст ),
зад = зад −1 + ∗ ( ст − зад −1 ),
ПКМ
= ∑ 1,
0 ≤ зад ≤ ,
зад = зад ⁄∑ 1 тэд ,
0 ≤ зад ≤ ,
в = ( зад − тг ) +∫( зад − тг ) ,
в = (∑ 1 огр − ∑ 1 ТЭД ) +∫(∑ 1 огр − ∑ 1 ТЭД ) ,
{0 ≤ в ≤ в ,
где ст – свободная мощность газотурбинного двигателя, – постоянный
коэффициент, зад – заданная мощность на i шаге интегрирования; ПКМ –
мощность тяговой позиции, – максимальная заданная мощность, n –
количество тяговых электродвигателей, – максимальное выходное
выпрямленное напряжение тягового генератора, тг – выходное выпрямленное
напряжение тягового генератора, тэд – ток тягового электродвигателя, огр –
максимальный ток тягового электродвигателя, в – напряжение возбуждения
тягового генератора; в – напряжение возбуждения тягового генератора по
максимальному току тяговых электродвигателей.
Четвертая глава посвящена анализу экспериментальных данных,
полученных в ходе эксплуатации газотурбовозов серии ГТ1h №№ 001, 002 на
путях общего пользования инфраструктуры Свердловской железной дороги –
филиала ОАО «РЖД».
Сравнительныйанализполученныхданныхпоказал,чтопри
применении разработанного алгоритма управления:
– относительное снижение расхода топлива по сравнению с изначальным
алгоритмом управления силовыми установками на холостом ходу составило
33,5%, а на 1, 2 и 3 позициях контроллера машиниста соответственно 21,5%,
14,5% и 10,2%;
– относительное повышение КПД газотурбовоза от мощности по
сравнению с изначальным алгоритмом управления силовыми установками на
1, 2, 3 и 4 позициях контроллера машиниста составило соответственно 27,3%,
17,0%, 10,7% и 7,5%;
– относительное снижение удельного расхода топлива газотурбовозом по
сравнению с изначальным алгоритмом управления силовыми установками
составило: при вождении легких поездов массой 2000 тонн – 31,7%; поездов
массой 6000 тонн – 16,2%; тяжеловесных поездов массой 9000 тонн – 9,57%.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В диссертационной работе решена актуальная научно-техническая
задача, заключающаяся в повышении экономичности работы газотурбинных
локомотивов за счет совершенствования алгоритма управления силовыми
установками. В процессе выполнения работы получены следующие основные
результаты и выводы:
1. Анализ существующих систем газотурбинной тяги показал, что одной
из приоритетных задач повышения экономичности работы газотурбинных
локомотивов является снижение расхода топлива ГТД на холостом ходу и
частичных нагрузках за счет совершенствования алгоритмов управления
силовыми установками газотурбовозов;
2.Разработанаматематическаямодельсиловойэнергетической
установкигазотурбинноголокомотива,включающаявсебямодели
газотурбинногодвигателя,тяговогоэлектроприводаисистемы
автоматического регулирования газотурбинного локомотива, позволяющие
исследовать электромагнитные процессы в тяговом электроприводе;
3. По результатам исследования электромагнитных процессов в тяговом
электроприводе газотурбинного локомотива с помощью разработанной
математической модели получена область устойчивости ПИ-регулятора
системы автоматического регулирования и определен темп набора заданной
мощности тягового генератора;
4.Обоснованметодреализацииуправлениягазовойтурбиной,
нагруженной на тяговый генератор, который обеспечивает улучшение
экономичности ее работы на частичных нагрузках;
5. Определены ограничения при работе объединенного регулятора
мощности и частоты оборотов газотурбинного двигателя и регулятора
мощностисистемытурбина-генератор.Вограниченияхучитывалась
изменяющаяся частота вращения вала силовой турбины и доступная мощность
газотурбинного двигателя в различных диапазонах регулирования, частоты
вращения вала силовой турбины;
6.Разработанаматематическаямодельнаблюдателясостояния
газотурбинного двигателя, предназначенная для расчета свободной мощности
газотурбинного двигателя при его работе в энергосберегающем режиме;
7.Попредложенному методу разработаналгоритм управления
мощностьюсистемытурбина-генератор,позволяющийформировать
рациональные траектории нагружения газовой турбины во всем диапазоне ее
использования;
8.Показано,чтоучетограниченийпосвободноймощности
газотурбинного двигателя при работе регуляторов выходной мощности
системытурбина–генераторпозволяетформироватьрациональные
траектории нагружения газотурбинного двигателя;
9. Снижен удельный расход топлива газотурбовозом при вождении:
легких поездов массой 1500 тонн на 35,5 %, поездов массой 6000 тонн на
16,2 % и тяжеловесных поездов массой 9000 тонн на 9,57 %;
10. Ожидаемый интегральный экономический эффект при эксплуатации
газотурбовоза на участке Сургут – Войновка с тяжеловесными поездами
массой 9000 тонн составит 17478,18 тыс. руб. в год со сроком окупаемости
0,003 года за счет низкой стоимости работ по смене программного
обеспечения.
Актуальность исследования. Повышение энергоэффективности транспортной системы Российской Федерации, снижение доли транспортных издержек в валовом внутреннем продукте за счет уменьшения затрат на перевозки, повышение эффективности видов транспорта является одной из важнейших задач современного этапа экономического развития страны.
На обеспечение структурных сдвигов в экономике, создание инновационных источников роста и повышения конкурентоспособности отраслей экономики, в том числе и всех видов транспорта, направлена государственная политика Российской Федерации.
Одну из основных ролей в мировом энергопотреблении в настоящее время играет природный газ, являясь высокоэкологичным и относительно доступным по цене. Одной из ключевых тенденций последних десятилетий является использование в качестве моторного топлива природного газа.
Энергетической стратегией России, утвержденной распоряжением Правительства России от 28.08.2003г. No1234Р и предусматривается к 2020 году замещение на 25% природным газом расходуемого дизельного топлива [1].
Создание и применение в эксплуатации магистральных газотепловозов и газотурбинных локомотивов мощностью до 10 тыс. кВт является одним из исходных ориентиров инновационного развития ОАО «РЖД» до 2030 года в области локомотивного хозяйства, намеченных в «Энергетической стратегии ОАО «РЖД» на период до 2010 года и на перспективу до 2030 года», утв. распоряжением ОАО «РЖД» от 11.02.2008г. No269р [5].
Энергетическая Стратегия предусматривает замещение 25% используемого дизельного топлива природным газом.
В развитие Энергетической стратегии в план научно- исследовательских и опытно конструкторских работ ОАО «РЖД» на 2005 г. была внесена тема 7.1.05 ЦТ «Магистральный газотурбовоз мощностью 6200 кВт» [2].
Программа по внедрению тягового подвижного состава, работающего на сжиженном природном газе, на полигоне Свердловской железной дороги на периоды с 2015 по 2025 годы, конкретизирует подпрограмму «Перевод автомобильного, железнодорожного, авиационного, морского и речного транспорта на использование газомоторного топлива» Государственной программы Российской Федерации «Развитие транспортной системы» [3], и определяет роль холдинга «РЖД» в реализации Комплексного плана мероприятий расширения использования природного газа в качестве моторного топлива от 14.11.2013 No 6819п-П9 [4].
Так же в «Энергетической стратегии ОАО «РЖД» на период до 2010 г. и на перспективу до 2030 г., принятой в 2008 г., предусмотрено значительное снижение удельного расхода топливо энергетических ресурсов во всех сферах деятельности ОАО «РЖД», включая локомотивы [5].
Поэтому одной из целевых задач, является повышение экономичности работы газотурбинных локомотивов использующий в качестве моторного топлива природный газ.
Объектом исследования является силовая энергетическая установка газотурбинного локомотива.
Предметом исследования являются основные физические процессы преобразования энергии газа в электрическую энергию в системе газовая турбина – генератор и управление ею с целью повышении экономичности работы газотурбинных локомотивов.
Работа посвящена совершенствованию алгоритмов управления мощностью системы турбина – генератор, обеспечивающих формирование рациональных траекторий нагружения газовой турбины во всем диапазоне ее использования. Под рациональными траекториями нагружения газовой турбины в системе газовая турбина – генератор следует понимать такие траектории, при которых согласовывается мощность источника (газовой турбины) и потребителя (генератора) при минимальном потреблении топлива.
Степень разработанности. Современные магистральные газотурбовозы оборудуются интеллектуальными системами управления и регулирования с функцией непрерывной регистрации всех контролируемых параметров. Эти параметры используются балансодержателем парка и сервисными компаниями для мониторинга режимов эксплуатации газотурбовозов. Часть регистрируемых параметров может быть использована для определения свободной мощности газотурбинного двигателя с помощью термогазодинамической модели. На данный момент не решена задача использования термогазодинамической модели газотурбинного двигателя как объективного «инструмента» для оптимизации алгоритмов управления силовыми установками газотурбовозов.
Значительный научный и практический вклад в применение газотурбинного двигателя работающего на сжиженном природном газе в качестве силовой установки автономных локомотивов внесли такие ученые и специалисты как: Э.И. Нестеров, В.С. Коссов, В.А. Гапанович, Д.Л. Киржнер, Ю.В. Бабков, В.Ф. Руденко, Ю.И. Клименко, Р.А. Зашляпин, С.М. Игначков, В.Ф. Суетин, С.Н. Тресвятский, Д.Г. Федорченко, А.А. Соколов, В.А. Букин, В.А. Перминов, В.В. Грачев, А.В. Грищенко.
Цель и задачи исследования. Целью диссертационного исследования является повышение энергетической эффективности газотурбинных локомотивов путем совершенствования способов и алгоритмов управления их силовыми установками.
В работе решены следующие задачи:
1. Проведен обзор и анализ существующих систем передачи энергии газовой турбины к колесным парам автономного локомотива;
2. Исследованы основные физические процессы преобразования энергии газа в электромагнитную энергию в системе газовая турбина – генератор и управление ею; 3. Разработаны математические модели силовой энергетической установки газотурбовоза и регулятора выходной мощности системы турбина – генератор газотурбинного локомотива серии ГТ1h;
4. Исследованы электромагнитные процессы в тяговом электроприводе газотурбинных локомотивов серии ГТ1h в различных режимах его работы;
5. Исследована работа алгоритмов управления силовыми установками газотурбинных локомотивов;
6. Обоснован метод реализации управления газовой турбиной, нагруженной на тяговый генератор, который обеспечивает улучшение экономичности ее работы на частичных нагрузках;
7. В соответствии с предложенными подходами к управлению газовой турбиной и регулированию выходной мощности системы газовая турбина – генератор, предложен алгоритм управления мощностью системы турбина – генератор, обеспечивающий формирование рациональных траекторий нагружения газовой турбины по свободной мощности турбины во всем диапазоне ее использования, позволяющий снизить удельный расход топлива затрачиваемого газотурбовозом на тягу поездов;
8. Выполнена обработка экспериментальных данных полученных в ходе эксплуатации газотурбовозов серии ГТ1h NoNo 001, 002 на путях общего пользования инфраструктуры Свердловской железной дороги – филиала ОАО «РЖД» с использованием предложенного алгоритма управления силовыми установками газотурбинных локомотивов, обеспечивающих повышение их экономической эффективности.
Методы исследования. Поставленные в диссертационной работе задачи решены с использованием математических методов теории автоматического управления, основ термодинамики, основ электромеханического преобразования энергии в синхронных электрических машинах и машинах постоянного тока, статистических методов обработки экспериментальных данных. Расчеты и моделирование процессов в узлах и системах газотурбинных локомотивов проводились с использованием программных пакетов математического моделирования сложных электромеханических систем с реализацией в MATLAB. Для обработки данных и построения графиков использовался редактор таблиц Microsoft Exсel.
Научная новизна работы заключается в следующем:
1. Обоснован метод реализации управления газовой турбиной, нагруженной на тяговый генератор, который обеспечивает улучшение экономичности ее работы на частичных нагрузках;
2. Предложен алгоритм управления мощностью системы турбина – генератор, обеспечивающий формирование рациональных траекторий нагружения газовой турбины по свободной мощности турбины во всем диапазоне ее использования.
Достоверность результатов, полученных в диссертационной работе обеспечивается обоснованностью принятых допущений, адекватностью моделирования переходных процессов подтверждённых экспериментальными данными, полученными в ходе испытаний газотурбовоза при нагружение на реостатную станцию и во время эксплуатации газотурбовоза на Свердловской железной дороге.
Практическая значимость работы. Разработанный, в соответствии с предложенными подходами к управлению газовой турбиной и регулирования выходной мощности системы газовая турбина – генератор, алгоритм управления силовыми установками, позволяет снизить удельный расход топлива затрачиваемого газотурбовозом на тягу поездов.
Реализация результатов работы. Разработанный, в соответствии с предложенными способами управления газовой турбиной и регулирования выходной мощности системы газовая турбина – генератор, алгоритм управления силовыми установками использован в системах автоматического управления газотурбовозов серии ГТ1h No 001 и 002 эксплуатируемых на путях общего пользования инфраструктуры Свердловской железной дороги – филиала ОАО «РЖД». Положения, выносимые на защиту.
1. Математическая модель силовой энергетической установки газотурбинного локомотива.
2. Метод реализации управления газовой турбиной, нагруженной на тяговый генератор, обеспечивающий снижение потребления топлива при работе газотурбовоза на частичных нагрузках.
3. Алгоритм управления мощностью системы турбина – генератор, обеспечивающий формирование рациональных траекторий нагружения газовой турбины по свободной мощности турбины во всем диапазоне ее использования на газотурбовозе.
Личное участие в получении результатов работы.
1. Анализ существующих систем передачи энергии газовой турбины к колесным парам автономного локомотива.
2. Разработка алгоритма управления мощностью системы турбина- генератор, позволяющий формировать рациональные траектории нагружения газовой турбины во всем диапазоне ее использования на газотурбовозе.
3. Получение экспериментальных данных работы газотурбовозов серии ГТ1h, с использованием предложенного алгоритма управления силовыми установками газотурбинных локомотивов, обеспечивающих повышение их экономической эффективности, на Свердловской железной дороге.
Апробация работы. Основные положения и результаты работы докладывались на VII международной научно-технической конференции «Локомотивы. Электрический транспорт. XXI век» 2020 г., Санкт-Петербург, международной научной конференции «International Transport Scientific Innovation (ITSI-2021)» 2021 г., Москва, VI всероссийской научно- технической конференции с международным участием «Эксплуатационная надежность локомотивного парка и повышение эффективности тяги поездов» 2021 г., Омск. Публикации. Основные положения диссертации достаточно полно изложены в 6 научных работах, из них 4 – в печатных изданиях, включенных в Перечень изданий, рекомендованных ВАК РФ и приравненных к ним для публикации результатов диссертационных работ.
Структура и объем диссертации.
Во введении обоснована актуальность темы, сформулированы цель работы и задачи исследования.
Первая глава посвящена анализу существующих систем газотурбинной тяги как отечественных, так и зарубежных. Сформулированы задачи, решаемые в рамках диссертационной работы.
Вторая глава посвящена математическому описанию физических процессов происходящих в газотурбинном двигателе, тяговом электроприводе газотурбинных локомотивов и системы автоматического управления тяговым электроприводом газотурбинных локомотивов
Третья глава посвящена исследованию работа модели САР мощности системы турбина – генератор в режиме тяги и переходных режимах, определению критериев экономичности работы газотурбинного двигателя, анализу статистические данные тяговой работы газотурбовоза. Определяется метод повышения экономичности работы газотурбинного двигателя нагруженного на тяговый генератор. В соответствии с предложенными подходами к управлению газовой турбиной и регулирования выходной мощности системы газовая турбина – генератор, разрабатывается алгоритм управления силовыми установками газотурбинных локомотивов серии ГТ1h, который позволяет снизить удельный расход топлива затрачиваемого газотурбовозом на тягу поездов.
Четвертая глава посвящена статистическому анализу данных полученных в ходе экспериментальных исследований работы газотурбовозов серии ГТ1h NoNo 001, 002 на путях общего пользования инфраструктуры Свердловской железной дороги – филиала ОАО «РЖД» и оценке экономической эффективности работы газотурбинных локомотивов при использовании предложенного алгоритма управления силовыми установками газотурбинных локомотивов, обеспечивающего повышение их экономической эффективности.
В заключении формируются основные теоретические и практические результаты работы.
Помогаем с подготовкой сопроводительных документов
Хочешь уникальную работу?
Больше 3 000 экспертов уже готовы начать работу над твоим проектом!
4.2 (25 отзывов)
5 (44 отзыва)
5 (18 отзывов)
4.9 (826 отзывов)
4.6 (71 отзыв)
5 (14 отзывов)
5 (8 отзывов)
5 (174 отзыва)
4.8 (9 отзывов)
