DF系列内燃机车增压器试验系统的研究

摘要

中国干线铁路运输多以电力机车为主,但是在很多地区,内燃机车还是不可缺少的。目前国内的内燃机车保有量大约为10600台。如此大量的内燃机车,其能否正常工作对于铁路运输秩序的保持是至关重要的。增压器是内燃机车柴油机组的重要部件,根据数据统计显示,由于增压器发生故障而导致的机车故障大约占了所有故障的将近20％。因此,能否保证增压器正常工作,对于铁路运输变得很重要。增压器试验系统正是为了检验和测试增压器性能而设计的。
　　本文首先介绍了增压器测试的原理,并分析了由于工作环境的特殊而导致的增压器性能曲线的变化。由于环境变化影响了增压器压气机的雷诺数,导致测试数据所描绘的性能曲线不准确,因此提出了一个修正方案,提高特殊环境下增压器的应用及性能分析的准确性。根据废气涡轮增压器试验的要求,设计了试验系统的总体方案。接下来对增压器试验系统的基础——自循环系统进行了设计,并完成了与之配套的进排气系统、燃油系统、润滑油系统和冷却水系统的设计。
　　针对以往设计的试验台在控制方面的弱点,本文设计了一套以欧姆龙CJ2系列PLC为主控元件的自动化控制设备,用于改善人工控制的不确定性,并保留了人工控制的功能,用于在紧急情况下的手动操作。自动控制系统能够通过传感器和二次仪表将数据输入PLC,方便其进行控制和判断。自动控制过程中,设置了五种试验工况:初运转试验、油封结构试验、自循环试验、标定点性能试验、惰转试验。通过控制喷油量来改变排除的尾气量,控制增压器的转速。燃烧废气吹动增压器的涡轮,喷油量直接影响燃烧废气的多少。通过调节自循环阀和压气机出气口阀门调节增压器工况,模拟增压器与柴油机匹配的工作状态,分析增压器的性能。在文中分析了使增压器保持在自循环状态时的条件及涡轮机与压气机之间的功率平衡问题。
　　测试数据的处理和保存由上位机软件来完成。工控机作为硬件平台,并使用了北京亚控公司的组态王软件作为数据处理和分析的软件平台。该软件能够完成数据的存储和计算,并能根据计算结果绘制出等转速曲线图压气机性能曲线图等。最后是对论文整体的总结,包括论文中设计方法的优势以及存在的不足,并对以后的研究趋势进行了讨论。

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1 绪论

1.1 增压器试验系统研究的背景

1.2 增压器试验系统发展概述

1.3 增压器试验系统研究的目的和意义

1.4 论文的主要工作

2 试验系统总体设计方案

2.1 废气涡轮增压器测试的原理

2.2 特殊工况下压气机性能曲线修正方法的研究

2.3 试验台的测试系统方案

2.4 试验台结构设计方案

3 试验台测控系统的设计开发

3.1 试验台测控系统的硬件设计

3.2 数据采集和处理系统硬件

3.3 控制台的控制程序设计开发

4 测控系统上位机软件开发

4.1 上位机软件平台

4.2 上位机软件开发

4.3 压气机特性曲线绘制方法

5 PLC控制系统的可靠性分析

5.1 可靠度模型

5.2 故障树分析

5.3 计数法预测可靠性

5.4 提高可靠性的措施

结论

论文总结

改进和展望

致谢

参考文献

攻读学位期间的研究成果