ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА (1219538), страница 8
Текст из файла (страница 8)
Опытна эксплуатация тепловозов с различными конструкциями фильтров для тяговых электрических машин показала, что эффективность фильтров на уровне 80% является приемлемой, при железнодорожной пыли и влаге.
В тех 20% пыли, которые не задерживаются фильтрами, основную часть составляют мелкие частицы (до 5 мкм), обладает малой инерцией и не осаждается в самой тяговой машине. Кроме того, повышение эффективности очистки связана с ростом гидравлического сопротивления на входе воздуха.
Под гидравлическим сопротивлением очистителя понимают потерю полного напора воздуха при прохождении его через воздухоочистительное устройство. Величина допустимого гидравлического сопротивления фильтра определяется еще и типом применяемого на тепловозе центробежного вентилятора. При прочих равных условиях всегда следует стремится к уменьшению гидравлического сопротивления очистителя. Пределом величины гидравлического сопротивления в настоящие время могут быть приняты значения 100-110 мм водяного столба.
Упомянутый уровень наибольшего гидравлического сопротивления очистителя в системах вентиляции электрических машин вытекает и из некоторых практических соображений.
Напор вентилятора 
в системе распределяется следующим образом:
, (4.4)
где: 
- гидравлическое сопротивление фильтров;
- гидравлическое сопротивление воздуховодов;
– потеря напора в электрической машине.
Учитывая насыщенность тепловоза различным оборудованием, уменьшения веса и габаритов воздухоочистителей приобретает особо. Как правило, фильтры стараются расположить на стенках кузова или на крыше тепловоза.
Применение несущего кузова на тепловозах ограничивает возможность расположения необходимой площади входного сечения воздухозаборных устройств в стенках. Между тем известно, что с увеличением скорости воздуха в заборных устройствах возрастает сопротивление на входе, а также вероятность захвата вместе с воздухом выхлопных газов, содержащих продуктов сгорания дизельного топлива, несгоревшее топливо, дизельного топлива и горящие частицы сажи. Последнее особенно опасны при значительном загрязнении входных очистителей нефтепродуктами и легко воспламеняемыми частицами пыли.
При работе воздухоочистителей осевшая в них пыль уменьшает живое сечение каналов для прохода воздуха, вследствие чего сопротивление фильтра увеличивается. Пылеемкость фильтра определяется количеством задержанной пыли в расчете 1м2 фронтальной площади фильтра при повышении его сопротивления в два раза по сравнению с начальным. По достижении такого сопротивления фильтр должен быть очищен. [12]
В связи с трудностями обслуживания фильтров в эксплуатации конструкция воздухоочистительных устройств предположительно должна обеспечить нормальную работу тепловоза без очистки их по крайне мере между профилактическими осмотрами. Из всех типов очистителей лучшими с этой точки зрения, очевидно, будут те, которые обеспечивают автоматическое удаление грязи, то есть так называемые самоочищающиеся фильтры.
Гидравлическое сопротивление таких фильтров в процессе работы не изменяется.
4.1 Сетчатые фильтры
Для охлаждения тяговых электродвигателей используют простейшие сетчатые фильтры. Эти фильтры обладают простой конструкцией, достаточно невысокой эффективностью и небольшим гидравлическим сопротивлением, а также обеспечивает удовлетворительную очистку воздуха. Данный тип фильтра рекомендуется использовать на тепловозах средней мощности при скорости воздуха по фронту фильтра не более 3 м/с. Эффективность задержки влаги сетчатыми фильтрами в этом случае достигает 80%.
Для очистки воздуха в настоящие время используются сухие сетчатые металлические фильтры, с тремя сетками. Сетки такого фильтра имеют разный размер ячеек по направлению движения воздуха. Это делается для уменьшения сопротивления движения воздуха и увеличения его пылеемкости, так как основную пылевую нагрузку воспринимают передние слои сетки. Эффективность задержания пыли и влаги проволочными сухими фильтрами незначительна. [14]
Сетчатый фильтр представляет собой кассету в виде рамки, в которую вложены три слоя провочной сетки (рисунок 4.2).
1 – кассета; 2 – проволочная сетка (№7-12); 3 – проволочная сетка (№ 5-0,7); 4 – проволочная сетка (№ 4-0,6); 5 – поворотные рукоятки; 6 – стяжные болты;
Рисунок 4.2 - Фильтр сетка
Первый слой (1) представляет собой плоскую сетку №7-12 по ГОСТ 3826-47. Сетка при изготовлении цинкуется и пассивируется. В остальных двух слоях используется более мелкая, также оцинкованная сетка, которая гофрируется в складки высотой 8 мм и шагом 15мм. Второй слой (2) представляет собой сетку №5-0,7, у которой гребни гофров расположены под углом 30˚ к вертикали. Третий слой – сетка №4-0,6 (3) с горизонтальными гофрами. В двух местах в середине сетки скреплены стяжными болтами. Снаружи фильтр закрыт штампованной предохранительной сеткой.
Гидравлическое сопротивление чистого фильтра невелико (не более 3-4 мм водяного столба). В процессе эксплуатации разряжение при полном загрязнении не превышает 8-10 мм водяного столба. Фильтр задерживает до 60% капель масла, содержащегося в виде тумана в воздухе.
Срок службы таких фильтров практически не ограничен, а при эксплуатации необходимо следить за состоянием фильтра и не допускать его чрезмерного загрязнения. Очистка фильтров в процессе эксплуатации приурочивается к профилактическим осмотрам.
4.2 Жалюзийный воздухоочиститель
Анализ данных о выходе из строя ТЭД, показывает что причиной повреждения почти половины якорей являются общие и местные недопустимые перегревы обмоток и коллектора, разрушение изоляции.
Основными причинами процесса разрушения изоляции являются термомеханические явления, связанные с различием коэффициентов теплового расширения изоляции и проводниковых материалов, и воздействия влаги и химических активных сред. Эти явления приводят к образованию трещин, разбухании изоляции и ее расслоению.
Термомеханические процессы активизируются при работе машин с форсированных режимов и при частых переходных процессах, сопровождающихся тепловыми ударами. Под действием воды происходит гидролитическое разрушение изоляционных материалов, заключающееся в расщеплении полимерных цепей. Влага же снижает сопротивление изоляции и ее электрическую прочность, создавая тем самым предпосылки для появления в изоляции токов утечки, частичных разрядов и других явлений, которые увеличивают вероятность пробоя. Поэтому необходима система, которая будет улавливать частицы влаги, которые находятся в пыли. Так как сетчатые фильтры мало эффективны в улавливании влаги, необходимо использовать жалюзийный фильтрующий элемент.
К жалюзийным воздухоочистителям можно отнести весьма разнообразные пылеотделительные устройства, рабочей частью которых является жалюзийная решетка, представляющий собой набор параллельно расположенных элементов.
Такие устройства могут применяться на тепловозе при небольших скоростях воздуха на входе.
С увеличением скорости движения воздуха через решетку (до 5-6 м/с) резко возрастает их сопротивление, одновременно в значительной мере падает эффективность очистки за счет уноса задержанной влаги.
Расстояние между рядами элементов должно устанавливаться с таким расчетом, чтобы не было свободного прохода воздуха, возможного за счет отклонения направления входа воздуха на решетку от нормального при движении тепловоза. В результате изменения направления движения воздуха, проходящего через решетку, содержащаяся в нем влага осаждается на элементах решетки. Под действием потока воздуха капли осевшей влаги перемещаются в сторону желобка, по которому стекают вниз в поддон.
Эффективность различных вариантов подобных решеток по воде составляет около 80% при скорости воздуха 3-4 м/с. При скорости воздуха выше 5 м/с
эффективность водоотделения снижается. Эффективность очистки от пыли составляет 76% . [13]
Требуемая остаточная концентрация пыли в охлаждающем воздухе определяет конечную схему организации системы очистки, которая должна быть многоступенчатая.
Рисунок 4.3 – Схема жалюзийного фильтра
Первая ступень очистки должна состоять из устройств для улавливания в основном крупных фракций пыли. Для этой цели наилучшим образом подойдет жалюзийный воздухоочиститель.
В качестве второй ступени применить фильтр тонкой очистки, который должен обеспечить окончательную очистку воздуха. После прохождения загрязненного воздуха через жалюзийный фильтр, пыль и влага будет оседать не его поверхности, а именно на втором ряду жалюзи. Поэтому необходимо предусмотреть желоб, через который вся грязь будет уходить.
Рисунок 4.4 - Модель фильтра для охлаждения тяговых машин
На рисунке 4.4 представлена модель фильтра для охлаждения тяговых машин. Первым слоем (1) в такой системе очистки представляет собой сетку, который задерживает более крупные частицы. Вторым слоем (2) очистки воздуха служит жалюзийный фильтр, который имеет желоб (4) для удаления грязи и пыли. Третьим слоем находится сеточный фильтр (3), более мелкого сечения.
5. ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ. ОСНОВНЫЕ ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА ИСХОД ПОРАЖЕНИИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ ТОКОМ
Тяжесть воздействия электрического тока (исход) зависит от величины тока и напряжения, сопротивления тела, длительности протекания тока, частоты и рода тока, от индивидуальных свойств человека, от окружающей среды.
Величина тока является главным фактором, от которого зависит исход поражения. Ток величиною до 10 мА (при 50 Гц) называется током отпускающим, он не вызывает поражения человека, но скорее всего станет косвенной причиной несчастного случая. Ток 10-15 мА вызывает сильные и весьма болезненные судороги мышц, которые человек преодолеть не в состоянии, то есть он не сможет разжать руку, которой касается токоведущей части. Такой ток называется неотпускающим. Длительное действие такого тока приведет к снижению сопротивления тела. При 25-50 мА действие тока распространяется и на мышцы грудной клетки, что приведет к прекращению дыхания. Одновременно происходит сжатие кровеносных сосудов, повышение артериального давления и ослабление деятельности сердца. Исследованиями установлено, что ток силой более 50 мА смертельно травмирует человека в течение 0,1 с.
При 100 мА ток оказывает непосредственное влияние на мышцы сердца, вызывая его фибрилляцию. В результате прекращается работа сердца, останавливается кровообращение, что приводит к смерти.
Наибольшее число поражений от электрического тока приходится на установки напряжением до 1000 В. Относительно безопасным для человека в сырых помещениях принято считать напряжение до 12 В, в сухих помещениях – до 36 В. В этих случаях величина тока, проходящего через тело человека, не превысит 10 мА. Напряжения 12-42 В называют малыми напряжениями.
Электрическое сопротивление тела человека колеблется в широком диапазоне (500-500 000 Ом) и складывается из сопротивления его внутренних органов (300-500 Ом) и верхнего слоя кожи, обладающего значительно большим сопротивлением. Чистая, сухая и неповрежденная кожа имеет сопротивление от 2 тыс. до 2 млн. Ом. Сопротивление тела резко уменьшается при повреждении и загрязнении кожи. Сухая грубая мозолистая кожа, отсутствие усталости и нормальное состояние нервной системы повышают сопротивление человеческого организма. За расчетное сопротивление тела человека принимается величина, равная 1000 Ом.[20]
Длительность протекания тока через тело человека влияет на исход поражения вследствие того, что со временем резко нарастает ток за счет уменьшения сопротивления тела и накапливаются отрицательные последствия воздействия тока на организм. Через 30 с сопротивление тела человека протеканию тока падает примерно на 20 %, а через 90 с – на 70 %.
Род и частота тока также определяют степень поражения. Наиболее опасным является переменный ток с частотой 50 Гц. При частоте меньше 20 или больше 1000 Гц опасность тока заметно снижается.
При постоянном токе неотпускающий ток повышается до 60-70 мА. Токи частотой свыше 500 000 Гц не оказывают раздражающего действия на ткани и поэтому не вызывают электрического удара. Однако они сохраняют опасность по условиям термических ожогов.
Индивидуальные свойства человека – состояние здоровья, подготовленность к работе на электрической установке и другие факторы также имеют значение для исхода поражения. Поэтому обслуживание электроустановок поручается лицам, прошедшим специальное обучение и медицинский осмотр.
Тело человека является проводником электрического тока. Однако проводимость живой ткани в отличие от обычных проводников обусловлена не только ее физическими свойствами, но и сложнейшими биохимическими и биофизическими процессами, протекающими лишь в живой материи.
Сопротивление тела человека является переменной величиной, имеющей нелинейную зависимость от множества факторов, в том числе от состояния кожи, параметров электрической цепи, физиологических факторов и состояния окружающей среды.
Большинство тканей тела человека содержит значительное количество воды (до 65 %). Поэтому живую ткань можно рассматривать как электролит, т. е. раствор, разлагающийся химически при прохождении по нему тока, и, таким образом, считать, что она обладает ионной проводимостью. Иными словами, можно полагать, что перенос электрических зарядов в живой ткани осуществляется не свободными электронами, как в металлических проводниках, а заряженными атомами или группами атомов — ионами, подобно тому, как это происходит в электролитах.
В живой ткани наблюдается явление межклеточной миграции (перемещения) энергии, т. е. резонансного переноса энергии электронного возбуждения между возбужденной и невозбужденной клетками. Поэтому можно предположить, что живая ткань обладает также электронно-дырочной проводимостью, свойственной полупроводникам, в которых перенос зарядов осуществляется электронами проводимости и дырками.
Окружающая среда. Влажность и температура воздуха, наличие заземленных металлических конструкций и полов, токопроводящей пыли оказывают дополнительное влияние на условия электробезопасности.
Степень поражения электрическим током во многом зависит от плотности и площади контакта человека с токоведущими частями. Во влажных помещениях с высокой температурой или в наружных электроустановках складываются неблагоприятные условия, при которых площадь контакта человека с токоведущими частями увеличивается. Наличие, заземленных металлических конструкций и полов создает повышенную опасность поражения вследствие того, что человек практически постоянно связан с одним полюсом (землей) электроустановки. В этом случае любое прикосновение человека к токоведущим частям сразу приводит к двухполюсному включению его в электрическую цепь. Toкoпроводящая пыль также создает условия для электрического контакта как с токоведущими частями, так и с землей.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
