Электронный регулятор ЭРЧМ-30 дизеля 2А-9ДГ-02, 21-26ДГ. Руководство - часть 1

1 ВВЕДЕНИЕ

Настоящее руководство по эксплуатации (РЭ) предназначено для работников,

связанных с эксплуатацией и техническим обслуживанием электронного регулятора
частоты     вращения     типа   ЭРЧМ30Т3   (далее   регулятор),   устанавливаемого   на   ди-
зель-генераторы магистральных и пассажирских тепловозов 2ТЭ25, 2ТЭ70, ТЭП70 и
работающего совместно с микропроцессорной системой управления тепловозом. Ру-
ководство распространяется на электронные регуляторы ЭРЧМ30Т3-06 и ЭРЧМ30Т3-
07.

2 НАЗНАЧЕНИЕ 

Регулятор предназначен для автоматического поддержания заданной частоты

вращения.

Регулятор также обеспечивает выполнение следующих дополнительных функ-

ций:

- блокировку запуска двигателя при отсутствии команды "РАБОТА";
- вывод реек топливных насосов на "нуль подачу" при обесточивании регулято-

ра, обрыве цепей преобразователя частоты вращения или исполнительного устрой-
ства;

- ограничение топливоподачи при пуске дизеля;
- включение пусковой подачи топлива при достижении частоты вращения дизе-

ля 34

±

8 мин

-1

;

- ограничение подачи топлива в функции давления наддува;
- обеспечение программной защиты дизеля по давлению масла;
- корректировку характеристики программной защиты дизеля по давлению мас-

ла в зависимости от температуры масла в масляной системе дизеля;

- снижение частоты вращения под нагрузкой по заданному закону.

3 СОСТАВ РЕГУЛЯТОРА

3.1 Регулятор состоит из:
- электронного блока управления (БУ);
- электрогидравлического исполнительного устройства (ИУ);
- блока питания (БП);
- преобразователя частоты вращения коленвала дизеля (ДЧД);
- преобразователя частоты вращения ротора турбокомпрессора (ДЧТК);

3

- преобразователя  давления наддува (ДДН);
- преобразователя давления масла (ДДМ);
- термопреобразователя сопротивления (ДТемп);
- преобразователя линейных перемещений (датчика положения) - (ДП, встроен

в исполнительное устройство) [далее по тексту преобразователь линейных перемеще-
ний];

- программатора, входящего в комплект ЗИП.
3.2 Электронный блок управления предназначен для приема и обработки сигна-

лов преобразователей, команд управления через последовательный порт по интерфей-
су «токовая петля», выдачи сигналов управления на электрогидравлическое исполни-
тельное устройство.

3.3 Исполнительное устройство предназначено для пропорционального преоб-

разования  электрического   сигнала   электронного   блока   управления   в   механическое
перемещение   (поворот)   выходного   вала   исполнительного   устройства,   связанного  с
рейками ТНВД посредством механической передачи.

3.4 Блок питания предназначен для преобразования напряжения 110

±

10 В по-

стоянного тока в напряжение 24 В постоянного тока для питания регулятора.

3.5 Преобразователи частоты вращения коленчатого вала дизеля и ротора тур-

бокомпрессора предназначены для преобразования соответственно частоты вращения
коленчатого вала дизеля и ротора турбокомпрессора в электрический сигнал перемен-
ного тока с частотой, пропорциональной преобразуемой частоте вращения.

3.6   Преобразователь   давления   наддува   предназначен   для   измерения   относи-

тельного   давления   наддувочного   воздуха   турбокомпрессора,   преобразования   изме-
ренного давления в токовый сигнал уровнем 4 - 20 мА.

3.7   Преобразователь   давления   масла   предназначен   для   измерения   давления

масла в масляной системе дизеля, преобразования измеренного давления в токовый
сигнал уровнем 4 – 20 мА.

3.8 Термопреобразователь сопротивления предназначен для измерения темпе-

ратуры масла в масляной системе дизеля.

3.9 Преобразователь линейных перемещений предназначен для измерения по-

ложения реек ТНВД и преобразования измеренного параметра в электрический ча-
стотный П-образный сигнал уровнем 0 – 5 В.

3.10 Программатор предназначен для индикации текущих и заданных парамет-

ров регулятора, а также для оперативного изменения настраиваемых параметров.

4

4 ТЕХНИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ

4.1 Электронный блок управления (габаритный чертеж приведен на рис.1).
4.1.1 Количество входных аналоговых каналов (АВХ) – 3. Используются для

измерения давления наддува (АВХ1) , давления масла (АВХ2) и температуры масла
(АВХ3). Входные аналоговые каналы АВХ1 и АВХ2  рассчитаны на прием входных
сигналов 4-20 мА, аналоговый канал АВХ3 рассчитан на изменение активного сопро-
тивления  в диапазоне 50 - 120 Ом.

4.1.2 Количество входных частотных каналов (ЧВХ) – 3. Уровень входных ча-

стотных сигналов 0,2-5 В. Используются для измерения частоты вращения коленчато-
го вала дизеля (ЧВХ1), частоты вращения ротора турбокомпрессора (ЧВХ2), положе-
ния рейки ТНВД (ЧВХ3).

4.1.3 Один канал ШИМ (широтно-импульсная модуляция). Канал ШИМ рас-

считан на активно-индуктивную нагрузку при максимальном токе 4 А.

4.1.4 Напряжение питания 18 - 36 В постоянного тока.
4.2   Электрогидравлическое   исполнительное   устройство   (габаритный   чертеж

приведен на рис. 2).

4.2.1   Крутящий   момент   на   выходном   валу   при   давлении   масла   1,0   МПа

(10 кгс/см

2

), нм (кг

.

см)……………………………………………………… 28,0 (280).

4.2.2 Рабочий угол поворота выходного вала, град………………………… 20.
4.2.3 Направление вращения приводного вала…………………

реверсивное.

4.2.4   Максимальный   допустимый   момент   сопротивления   от   внешних

устройств, приведенный к выходному валу, нм (кг·см), не более………… 12 (120).

4.2.5 Суммарный зазор в системе передач от силового вала к топливной аппара-

туре, мм, не более…………………………………………………………………

0,5.

4.2.6 Применяемые масла……

МС20 ГОСТ 21743-76, КС19 ГОСТ 9243-75.

4.3 Источник питания (габаритный чертеж приведен на рис. 12а).
4.3.1 Номинальное входное напряжение, В………………………………

110.

4.3.2 Рабочий диапазон входного напряжения, В ……………………… 65-160.
4.3.3 Минимальное   входное   напряжение   в   течение   времени   не   менее

10 мин, В……………………………………………………………………………… 35.

4.3.4 Выходное напряжение ,В………………………………………… 24±0,2.

4.3.5 Максимальный ток нагрузки, А, не менее…………………………… 1,6.

5

6

7

8

9

4.4 Преобразователи частоты вращения коленвала дизеля и ротора турбоком-

прессора (габаритные чертежи проведены на рис. 3).

4.4.1 Действующее значение выходного напряжения, замеренное на нагрузоч-

ном   сопротивлении   100±10   кОм,   при   торцовом   зазоре   с   эвольвентным   зубом   ше-
стерни-модулятора с модулем 2 мм ГОСТ 13755, изготовленной из стали 45 ГОСТ
1050, составляющем 0,9±0,1 мм и частоте следования зубьев не менее 1200 Гц, В, не
менее………………………………………………………………………………… 0,8.

4.4.2 Масса преобразователя, кг, не более………………………………… 0,2.
4.5 Преобразователь давления наддува (габаритный чертеж и схема подключе-

ния к преобразователю приведены на рис. 4).

4.5.1 Диапазон измерения 0 - 0,25 МПа (0 - 2,5 кгс/см

2

).

4.5.2 Выходной сигнал – 4 – 20 мА.
4.6 Преобразователь давления масла (габаритный чертеж и схема подключения

к преобразователю приведены на рис. 4).

4.6.1 Диапазон измерения 0 - 1,6 МПа (0 – 16 кгс/см

2

);

4.6.2. Выходной сигнал – 4 – 20 мА.
4.7 Термопреобразователь сопротивления (габаритный чертеж и схема соедине-

ний термопреобразователя приведены на рис. 5). Термопреобразователь сопротивле-
ния   представляет из себя термосопротивление, активное сопротивление которого с
увеличением температуры измеряемой среды увеличивается.

4.8 Преобразователь линейного перемещения (общий вид и схема подключения

к преобразователю приведены на рис. 8).

4.8.1 Диапазон измерения 0 – 15 мм.
4.8.2 Выходной сигнал - частотный П-образный.
4.8.3 Уровень сигнала 0 – 5 В.
4.8.4 Диапазон изменения частоты 16 – 25 кГц.

10

11

12

5 УСТРОЙСТВО И РАБОТА РЕГУЛЯТОРА И ЕГО СОСТАВНЫХ ЧАСТЕЙ

5.1 Устройство электронного блока управления.
Блок управления представляет собой электронный прибор (рис. 6а и рис. 6б), в

корпусе которого размещены: плата контроллера 4, плата интерфейса 5, плата усили-
теля мощности 3, плата защиты 7, плата сопряжения 8, плата аналоговых входов 11,  а
также радиатор 22 с силовым транзистором, управляющим исполнительным устрой-
ством. Блок управления для регулятора тепловозов 2ТЭ70 и ТЭП70 дополнительно
имеет плату резервирования, позволяющую при выходе из строя блока управления
осуществлять регулирование оборотов дизеля, которые в этом случае задаются ком-
бинацией   четырех   сигналов   уровнем   110   В,   поступающих   на   дискретные   входы
ДВХ1-ДВХ4. 

На нижней стороне корпуса расположены четыре соединительных разъема и

два предохранителя. Для регулятора тепловозов 2ТЭ70 и ТЭП70 дополнительно уста-
новлен тумблер, который   переключает   исполнительное устройство для работы с
основной схемой блока управления или платой резервирования (резервная работа).
Табличка, установленная на крышке блока управления, дает пояснения, в каком поло-
жении должен быть тумблер для работы в режиме "резервная работа".

Назначение разъемов  и предохранителей следующее:

а) разъем 12 (Х1) предназначен для подключения напряжения питания элек-

тронного регулятора, кабеля управления исполнительным устройством;

б) разъем 9 (Х2) предназначен для подключения сигналов управления уровнем

напряжения 110 В постоянного тока к дискретным входам регулятора, а также под-
ключения внешних устройств к дискретным выходам (используется в качестве ава-
рийного управления);

в) разъем 10 (Х3) предназначен для подключения:

- преобразователя частоты вращения коленвала дизеля к частотному входу 1

(ЧВХ1);

- преобразователя частоты вращения ротора турбокомпрессора к частотному

входу 2 (ЧВХ2);

- преобразователя линейного перемещения к частотному входу 3 (ЧВХ3);
- резервного преобразователя частоты вращения коленвала дизеля:
- преобразователя давления наддува к аналоговому входу 1 (АВХ1);
- преобразователя давления масла к аналоговому входу 2 (АВХ2);
- термосопротивления к аналоговому воду 3 (АВХ3);

13

14

15

г) разъем 20 (Х4) предназначен для обмена информацией по интерфейсу «то-

ковая петля» между электронным регулятором и бортовой микропроцессорной систе-
мой управления, включая  передачу команд от бортовой микропроцессорной системы
управления к электронному регулятору;

д) предохранитель 13 рассчитан на ток 2 А и включен в цепь питания блока

управления;

е) предохранитель 1 рассчитан на ток 5 А и включен в цепь питания исполни-

тельного устройства.

На крышке блока управления установлены разъемы подключения программато-

ра, два для регуляторов тепловозов 2ТЭ70 и ТЭП70 и один для регулятора тепловоза
2ТЭ25. Второй разъем предназначен для подключения программатора к резервной
плате блока управления. На рис. 6а указано, к какому разъему необходимо подклю-
чить программатор при работе в режиме "резервная работа".

На плате контроллера расположены контроллер, два смежных ППЗУ (перепро-

граммируемые запоминающие устройства), ЭППЗУ (электрическое перепрограмми-
руемое запоминающее устройство), кварцевый генератор частотой 16 МГц, оптрон-
ные развязки для двух каналов последовательной связи, и восемь операционных уси-
лителей для обработки аналоговых сигналов.

На плате интерфейса расположены импульсный источник питания с выходны-

ми напряжениями плюс 9 В; плюс 5 В; минус 5 В, предназначенный для питания соб-
ственных нужд, устройство ввода, включающее делители-ограничители и два буфер-
ных  регистра,  осуществляющие связь  с  шиной контроллера,  и устройство вывода,
включающее буферный регистр и выходные транзисторы, позволяющие увеличить
нагрузочный ток до 200 мА напряжением до 60 В.

На плате усилителя мощности расположен  импульсный источник тока, предна-

значенный для управления исполнительным устройством.

На плате защиты расположены элементы семи дискретных входных каналов,

которые имеют защиту от возможных импульсных перенапряжений. 

На плате сопряжения расположены низкоомные резисторы обратной связи ка-

нала управления исполнительным устройством,  фильтрующая емкость, базовый ре-
зистор транзистора силового ключа исполнительного устройства, радиатор с транзи-
стором стабилизатора напряжения, выходное напряжение которого 18 В, предназна-
ченный для питания усилителя мощности, импульсного источника питания, располо-
женного на плате интерфейса и преобразователя линейного перемещения и преоб-
разователей давления.

На плате аналоговых входов расположены согласующие цепи термопреобразо-

вателя  сопротивления, преобразователей давления.

16

Схема электрическая принципиальная блока управления для регуляторов  теп-

ловозов 2ТЭ70 и ТЭП70 приведена на рис. 7а, для тепловоза 2ТЭ25 - на рис.7б.

5.2  Работа блока управления.
Сигналы управления от бортовой микропроцессорной системы управления  по

последовательному порту через разъем 20 (Х4) и сигналы с периферийных преобразо-
вателей через внешний разъем 10 (Х3) поступают на плату контроллера, где они в со-
ответствии   с   алгоритмом   работы   программы   обрабатываются   микроконтроллером
типа 17С756L. После обработки он вырабатывает управляющий сигнал в виде ши-
ротно-импульсного модулированного сигнала частотой 300-2000 Гц и амплитудой  2
В. В таком виде сигнал поступает на  плату усилителя мощности на канал управления
исполнительным устройством. Одновременно бортовая микропроцессорная система
управления   через последовательный порт получает обработанную блоком управле-
ния  полученную информацию с преобразователей.

Поступивший на усилитель мощности управляющий сигнал по каналу управ-

ления исполнительным устройством, после соответствующего   преобразования, по-
ступает на базу транзистора КТ630В, расположенного на плате сопряжения, и затем
на   базу   транзистора   силового   ключа,   расположенного   на   радиаторе   22,   который
управляет током исполнительного устройства. Для повышения точности работы регу-
лятора в цепь управления исполнительным устройством включен резистор обратной
связи, который поступает в звено сравнения с управляющим сигналом и производит
его корректировку.

5.3 Устройство исполнительного устройства.
5.3.1 Исполнительное устройство состоит (см. рис. 8) из трех корпусов: верхне-

го 1, среднего 2 и нижнего 3, крышки 4 и преобразователя линейных перемещений 5,
закрепленного на верхнем корпусе. В верхнем корпусе 1 расположен выходной вал 6,
рычаг 7 и система рычагов 8 обратной связи. К торцу верхнего корпуса четырьмя
шпильками крепится поворотный магнит 9. Для подключения его к блоку управления
на корпусе поворотного магнита расположен штепсельный разъем (на рисунке не по-
казан).

В среднем корпусе 2 расположены шестерни масляного насоса 10 и 11, втулка

золотника 12, золотник 13, поршень сервомотора и аккумулятор (на рисунке не пока-
заны).

В нижнем корпусе 3 располагается приводной вал 14, манжета 15 и шариковый

подшипник 16. Подшипник фиксируется фланцем 17.

Для заливки масла на крышке исполнительного устройства имеется маслоза-

ливная пробка, а для слива в среднем корпусе сливная пробка (см. рис. 2).

17

18