ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА (1219220), страница 4
Текст из файла (страница 4)
Загрязнение наружных поверхностей секций радиаторов происходит, в основном, тополиным пухом, черноземом, если тепловоз эксплуатируется в регионах, богатых плодоносными почвами, а также песком, если тепловоз эксплуатируется в районах пустыни и полупустыни. Нередки случаи загрязнения наружных поверхностей продуктами неполного сгорания топлива. При значительном износе цилиндропоршневой группы в выхлопных газах дизеля начинает возрастать концентрация продуктов неполного сгорания, а также масла, которые выбрасываются в атмосферу. При большой скорости двухсекционного тепловоза, а также при встречном или попутном ветре, выхлопные газы вместе с маслом и продуктами неполного сгорания распространяются вдоль кузова и засасываются ВУ. В результате происходит замасливание наружных кромок охлаждающих пластин радиаторов. Само по себе это уже приводит к снижению теплорассеивающей способности радиатора, но в дополнение к этому к липкой субстанции начинают прилипать различные включения, в т.ч. тополиный пух, песок и мусор, поднятый с дорожного полотна движущимся тепловозом, и прочее. Высыхая, эта субстанция образует твердое покрытие на внешних кромках секций радиаторов (рисунок 2.1). В результате не только падает коэффициент теплопередачи, но происходит закупорка части воздушного сечения радиатора, что, в свою очередь, приводит к снижению поверхности теплопередачи и производительности вентиляторной установки.
Рисунок 2.1 – Фотография блока радиаторов, загрязненного с наружной стороны
2.1.3 Исключение части секций из контура циркуляции охлаждающей жидкости
Исключение части секций из контура циркуляции охлаждающей жидкости может происходить по двум причинам:
- завоздушивание радиаторов;
- разгерметизации их в пути следования тепловоза.
Завоздушивание характерно для радиаторов тепловозов, эксплуатировавшихся длительное время. Самая распространенная причина – закупорка продуктами коррозии и накипью пароотводящих трубок (трубок для удаления воздуха и пара) из верхних точек блоков радиаторов или ликвидация их вовсе по причине течи. Наиболее часто негативному явлению подвержена часть радиаторов холодного контура тепловоза 2ТЭ116, расположенных с противоположной стороны основного блока (3 или 5 шт.). Работы по очистке пароотводящих трубок должны быть проведены при КР-1 или КР-2 тепловозу, однако опыт показывает, что это происходит далеко не всегда.
Вторая по значимости причина – прорыв выхлопных газов дизеля в водяную систему. Это явление наиболее часто встречается для дизелей 10Д100 тепловоза 2ТЭ10М.
Течи охлаждающей жидкости наблюдаются по прокладкам, по трещинам в трубках, по трещинам или свищам коррозионного характера в коллекторах, а также в местах соединения трубок с трубными коробками и трубных коробок с коллекторами.
Течи по прокладкам возникают из-за недостаточной затяжки болтового соединения при креплении секции, при установке дефектных прокладок, а также при отсутствии достаточной плоскостности привалочных поверхностей секций радиаторов и общих коллекторов блоков радиаторов.
Трещины в трубках передних рядов образуются, главным образом, из-за замерзания охлаждающей жидкости в них при эксплуатации тепловоза в холодное время года. Замерзанию предшествует уменьшение скорости охлаждающей жидкости в этих трубках, связанное с загрязнением внутренних поверхностей. Образование трещин в трубках внутренних рядов обусловлено, в основном, нарушением технологии их пайки с трубными коробками. Экстремальные температурные режимы при эксплуатации тепловоза приводят к перегреву концов трубок, а контроль за соблюдением технологии прогрева практически отсутствует. В результате происходит так называемый пережог и, связанное с ним образование остаточных напряжений в трубках. В результате под действием термических и вибрационных нагрузок происходит разрушение металла по границам укрупненных зерен. Трещины, как правило, расположены между трубной решеткой и усилительной доской. Реже – в небольшом удалении от усилительной доски. Трещины имеют поперечный характер.
Трещины в коллекторах чаще всего наблюдаются у так называемых штампосварных коллекторов и обусловлены особенностью их конструкции. При вырубке отверстия в штампованном коллекторе в его углах высвобождается напряжения, образованные при штамповке. После приварки головки в углах наблюдается разупрочнение металла. В результате воздействия термических и вибрационных нагрузок в этих местах нередко образуются трещины.
Образование свищей в крышках коллекторов характерно для секций со штампосварными коллекторами. Под воздействием коррозионных процессов, природа которых различная и требует отдельного изучения, на внутренних полостях штампованных крышек со временем образуются раковины, а впоследствии и сквозные отверстия. Скорости образования дефекта зависят от многих факторов, в т.ч. от положения секции (чаще всего наблюдается в верхнем коллекторе), от местоположения в блоке радиатора (наиболее характерно для секций, удаленных от входа и выхода охлаждающей жидкости), от качества металла, примененного при изготовлении крышек и пр.
Течи по припою, соединяющему трубку с трубной коробкой и трубную коробку с коллектором, связаны с нарушением технологии пайки при изготовлении радиатора.
2.1.4 Потеря части поверхности теплообмена
После ремонта радиаторов с отъемом коллекторов их теплорассеивающий потенциал снижается вследствие уменьшения поверхности теплообмена, которое происходит, во-первых, вследствие уменьшения длины трубок
(с 1200 мм до 1145 мм или до 5 %), во-вторых, за счет глушения части трубок (рисунок 2.2). Суммарные потери теплорассеивающей способности могут достигать 15 %.
Рисунок 2.2 – Радиаторная секция, отремонтированная с отъемом коллекторов
2.1.5 Замятие передних кромок охлаждающих пластин
Замятие передних кромок охлаждающих пластин приводит к увеличению аэродинамического сопротивления воздушного тракта вентиляторной установки и, как следствие, к снижению её производительности.
Замятия кромок наблюдаются при транспортировке и заводском монтаже
секций. Больше всего замятий наблюдается со стороны шахты холодильника, особенно, если секции расположены наклонно. На них нередко наступают, используя в качестве упора или подставки для ремонта и обслуживания вентиляторных установок. По мере прохождения тепловозом всевозможных ремонтов и обслуживаний площадь таких замятий растет.
Кроме снижения расхода воздуха через такие радиаторы замятия приводят к искажению результатов при проведении термографирования с помощью тепловизора. В результате выдается ложный сигнал на то, что секция имеет недопустимое загрязнение внутренних полостей и требуется её промывка, в то время как состояние трубок у неё может быть удовлетворительным. Изогнутые охлаждающие пластины выправляются только
при средних и капитальных ремонтах тепловозов.
2.1.6 Отсутствие или дефекты в установке заделок блоков радиаторов
Отсутствие или дефекты в установке заделок блоков радиаторов иногда наблюдаются после второго или третьего ремонтов в объемах ТР-3 и КР-1. Причина – нарушение технологии проведения ремонта. Заделкам обычно не уделяют особого внимания. Однако снижением расхода охлаждающего воздуха
через фронт радиаторов, связанным с отсутствием заделок, не стоит пренебрегать. При отсутствии заделок часть воздуха может истекать мимо блока радиатора, уменьшая тепловопроводную способность ОУ.
2.1.7 Неполное открытие верхних или боковых жалюзи
Неполное открытие верхних или боковых жалюзи происходит из-за неправильной регулировки хода поршня пневмоцилиндров, либо электропривода или разрегулировки в процессе эксплуатации тепловоза.
2.1.8 Эксплуатация тепловозов с недемонтированными утеплительными щитами
Эксплуатация тепловозов серий 2ТЭ116 и 2ТЭ10М в летнее время года с недемонтированными утеплительными щитами встречается в связи с большой трудоемкостью работ по снятию и обратному их монтажу, а также с проблемами обеспечения условий хранения, сохранности и учета демонтированных щитов. Взаимозаменяемость щитов находится на относительно низком уровне, и щиты, снятые с одного тепловоза, зачастую, невозможно установить на другой без проведения дополнительных неплановых
доработок. Идентификация принадлежности щитов «своему» тепловозу требует
производить учет с особенной скрупулезностью, что не всегда возможно. Надежность привода подъема щитов невысокая и уже после повторного монтажа, в большинстве случаев, механизм становится неработоспособным. В
то же время щиты даже с открытой подвижной частью существенно загромождают фронт радиаторов. Потери мощности на привод ВУ при эксплуатации тепловозов в летнее время года с неснятыми утеплительными щитами при использовании радиаторных секций в 1,5 раза больше, чем при эксплуатации со снятыми утеплительными щитами. Кроме того, наличие щитов увеличивает вероятность перегрева теплоносителей дизеля в пути следования тепловоза.
2.1.9 Эксплуатация тепловоза в летнее время года с открытым межконтурным перепуском
При эксплуатация тепловоза в летнее время года с открытым межконтурным перепуском в систему охлаждения происходит сток части тепла из «горячего» контура в «холодный». В результате в радиаторах горячего контура наблюдается избыточная теплорассеивающая способность, а в радиаторах холодного контура – недостаточная.
Причин эксплуатации тепловозов с открытым межконтурным перепуском несколько (расположены в порядке частоты случаев):
- неисправности в работе запорной арматуры (кранов и вентилей);
- сознательное использование межконтурного перепуска в летнее время года для снижения вероятности перегрева охлаждающей жидкости горячего контура в пути следования тепловоза при пониженной теплорассеивающей способности радиаторов горячего контура;
- конструктивные особенности водяной системы охлаждения.
2.1.10 Ухудшение аэродинамических характеристик вентиляторной установки
Ухудшение аэродинамических характеристик вентиляторной установки, вызванное нарушением геометрических размеров лопастей рабочего колеса, а также дефекты в работе привода вентиляторной установки, приводящие к снижению теплорассеивающей способности ОУ – явления достаточно редкие и потому в выпускной квалификационной работе рассматриваться не будут.
2.1.11 Дефекты в работе системы автоматического регулирования температур
Дефекты в работе системы автоматического регулирования температур, как правило, не приводят к риску перегрева теплоносителей в пути следования тепловоза. Но неправильная настройка датчиков температуры приводит к ухудшению экономичности работы дизеля или и перерасходу топлива на привод вентиляторных установок ОУ.
2.2 Выводы по разделу
Анализ причин отказа ОУ позволит сделать вывод, что наиболее существенными последствиями являются следующие:
- перегрев теплоносителей и сброс нагрузки дизель-генераторной установки в пути следования;
- перерасход топлива в связи с более интенсивной работой вентиляторных установок для охлаждения теплоносителей;
- потребность в проведении непланового ремонта.
Таким образом, неисправности ОУ приводят к большим эксплуатационным и ремонтным затратам, а повышение надежности работы ОУ является высокоприоритетной задачей локомотивной отрасли.
3 РАСЧЕТ НАДЕЖНОСТИ ОХЛАЖДАЮЩИХ УСТРОЙСТВ ТЕПЛОВОЗОВ
3.1 Классификация отказов охлаждающих устройств
В основе теории надёжности лежат сведения об отказах, возникающих неожиданно, без предварительных признаков неисправности.
Причинами отказов являются дефекты, находящиеся в изделии с момента его изготовления или проявляющиеся в процессе эксплуатации. Дефекты – это несущественные повреждения (неоднородность материала, поломки, трещины, износ, обрыв, пробой изоляции) или разрегулирование, проявляющееся в отклонении параметров функционирования изделия от номинальных значений. Наличие дефектов обусловлено просчётами, допущенными при проектировании, качеством материала, погрешностью и уровнем технологии изготовления и отклонениями от установленных норм эксплуатации изделия. Дефекты проявляются как неисправности. Но, с точки зрения надёжности, дефекты и неисправности, как и их проявления, следует подразделять на существенные, влияющие на работоспособность изделия, и несущественные, не оказывающие такого влияния. Отказы – это существенные неисправности.
Наличие тех или иных дефектов в конкретном единичном изделии невозможно предвидеть в силу множества разнообразных причин случайного характера. Поэтому отказ изделия – случайное событие. Заранее не известно, будет ли оно иметь место, тем более нельзя предсказать точно момент его появления. Но, характеризуя в среднем совокупность однородных изделий, можно оценить вероятность наступления отказа. Таким образом, вследствие случайности отказов количественные характеристики надёжности изделий являются вероятностными.
До сих пор случайные отказы локомотива в целом или отдельных его узлов рассматривались без учёта природы их возникновения. Однако исследования показывают, что по характеру возникновения отказы можно разбить на две группы: внезапные и постепенные. И те, и другие – случайные.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
