ПЗ ВКР (1221491), страница 8
Текст из файла (страница 8)
режимам вождения поездов
Уменьшение энергоресурсов на тягу поездов в большей части зависит от локомотивных бригад. Большую роль играет мастерство машинистов, их умение найти и реализовать наиболее выгодный экономический режим ведения поезда.
Высокого мастерства в экономии энергоресурсов добиваются те машинисты, которые не только хорошо знают конструкцию локомотива, профиль участка и его особенности, но и изучили тягово-энергетические возможности локомотива.
Следовательно, обучению локомотивных бригад методам вождения поездов, изучению профиля пути, конструкции локомотива и его эксплуатации в пути следования должно уделяться особое внимание.
Основными формами и методами обучения локомотивных бригад рациональным режимам вождения поездов являются:
– организация школ передового опыта по вождению поездов лучшими мастерами по экономии электроэнергии,
– разработка и внедрение местных инструкций и режимных карт, усиление контроля за работоспособным состоянием электровоза.
Одной из широко распространенных и практически проверенных форм обучения локомотивных бригад рациональному и экономному по расходу электроэнергии является режимная карта. Она представляет собой графическое или цифровое представление на бумаге совокупности всех условий характеризующих рациональный режим ведения поезда по заданному участку пути.
7.3 Энергетические показатели электровозов переменного тока с зонно-фазовым регулированием напряжения.
На электровозах 3ЭС5К используется схема зонно - фазового регулирования с выпрямительно-инверторным преобразователем, изображенном на рисунке 7.1.
При рекуперации схема обеспечивает инвертирование тока, вырабатываемого тяговыми двигателями за счет выпрямительно -инверторного преобразователя, что обеспечивает увеличение коэффициента мощности. Представленная на рисунке 7.1 схема имеет очевидные достоинства: плавное регулирование напряжения при небольшом количестве выводов обмотки трансформатора и плеч ВИП.
Рисунок 7.1 – Принципиальная схема зонно-фазового регулирования напряжения
Схема обеспечивает четырех-зонное регулирование напряжения при трех секциях обмотки тягового трансформатора. Изменением угла открытия тиристоров α осуществляется плавное, бесступенчатое регулирование напряжения на тяговых двигателях, однако оно вызывает понижение коэффициента мощности электровоза. При сдвиге момента отпирания тиристоров на угол α на тот же угол смещается переменный ток по отношению к напряжению сети. Коэффициент мощности в этом случае
(7.1)
Следовательно, коэффициент мощности электровоза с использованием схемы выпрямительно-инверторного преобразователя уменьшается пропорционально уменьшению выпрямленного напряжения, поэтому в эксплуатации энергетические показатели выпрямительно-инверторных преобразователей существенно ниже, так как они значительную часть времени работают при напряжении в контактной сети ниже номинального. Так как ВИП рассчитан на работу во всем диапазоне допустимых напряжений контактной сети, при номинальном и повышенном напряжении в контактной сети преобразователь работает с заниженным выходным напряжением, используя
три с половиной зоны регулирования.
Электровозы с ВИП имеют возможность возврата энергии в сеть при использовании рекуперативного торможения, это не компенсирует повышенных потерь энергии. Перечень негативных факторов, возникающих
из-за искажения форм тока и напряжения в электровозах переменного тока, на этом не ограничивается. Гармоники тока, создаваемые нелинейной нагрузкой ВИП, могут представлять собой серьезные проблемы для систем электропитания. Гармонические составляющие потребляемого из контактной сети тока, представляющие собой токи с частотами, кратными основной частоте, приводят к искажению формы тока в питающей сети и вызывают появление мощности искажения. Таким образом, электровозы переменного тока с выпрямительно-инверторными преобразователями как объекты системы тягового электроснабжения представляют собой генераторы высших гармоник для других объектов системы. При этом происходит увеличение действующего значения тока, потребляемого из контактной сети, приводящее к повышенной загрузке оборудования. Такое влияние уменьшения коэффициента мощности электровозов с ВИП на энергетические показатели системы тяги переменного тока долгое время отрицалось специалистами, определяющими направления развития тягового привода. Поэтому устройства, повышающие коэффициент мощности, не применялись на отечественном ЭПС несмотря на их использование в зарубежной практике. В настоящее время в связи с ужесточением требований к качеству потребляемой электроэнергии и быстрым ростом тарифов этой проблеме стали уделять должное внимание.
Улучшение энергетических показателей системы тягового электроснабжения достигается установкой на тяговых подстанциях устройств компенсации реактивной мощности КРМ. Это позволяет снизить потребление реактивной мощности из системы внешнего энергоснабжения, но не влияет на потери в контактной сети тягового энергоснабжения. Для устранения этого недостатка используют КРМ, выполненные на реактивных элементах, конденсаторах и индуктивностях, устанавливаемые непосредственно на электровозе. При выборе конденсаторной батареи КРМ требуемая суммарная емкость будет определяется по формуле
(7.2)
7.4 Применение регулируемого компенсатора реактивной мощности на электровозах
При подключенном КРМ наиболее близкими к оптимальным являются компенсаторы, имеющие реактивную мощность 520 квар (1475 мкФ) с резонансной частотой 135 Гц. Использование ВИП для регулирования напряжения на тяговых двигателях привело к увеличению гармонических искажений в контактной сети, что может привести к возникновению резонанса между конденсаторной установкой КРМ и индуктивностью контактной сети, приведенной к вторичной обмотке трансформатора. Одним из основных параметров LC-контура КРМ является добротность. При увеличении добротности крутизна зависимости полного сопротивления LC-контура от частоты возрастает, а полоса пропускания сужается. Так как контактная сеть имеет низкие значения индуктивности, то при опреде- ленных условиях возможно возникновение явления антирезонанса на частотах, близких к частоте резонанса LC-контура КРМ, при этом возрастает сопротивление КРМ и увеличивается напряжение соответствующей гармоники напряжения в контактной сети, что может быть причиной аварийной ситуации из-за выхода из строя конденсатора КРМ, пробоя изоляции. Таким образом, наличие в схеме КРМ LC-контура может быть причиной не только увеличения длительности переходных процессов, но и появления значительных перенапряжений и перегрузок по току. Чтобы исключить возникновение опасных перенапряжений и перегрузок по току в системе тягового электроснабжения, в простейшем случае в LC-контур КРМ вводят дополнительные резистивные элементы, снижающие его добротность, а также применяют рассогласованные конденсаторные системы, в которых последовательно с конденсаторными батареями включаются антирезонансные дроссели. Последовательным включением дросселя и силового конденсатора создается контур с частотой резонанса ниже частоты высшей гармоники, присутствующей в контактной сети. Для всех гармоник, лежащих выше этой частоты, схема является индуктивной, и возможность резонанса между конденсаторной установкой КРМ и индуктивностью сети исключается.
Использование на электровозах нерегулируемых компенсаторов реактивной мощности позволяет увеличить коэффициент мощности в рабочем диапазоне регулирования, но становится причиной перекомпенсации при малых токах нагрузки. Поэтому применение нерегулируемого КРМ в системе электроснабжения электровоза является эффективным в определенном диапазоне нагрузок.
Основные достоинства ёмкостного корректора коэффициента мощности – простая схемотехника и низкая стоимость.
Однако существует ряд недостатков, ограничивающих их применение. Во-первых, схема КРМ является резонансной, из-за этого ухудшаются переходные процессы, протекающие в силовых цепях ЭПС при изменении параметров питающей сети. Возникающие при этом колебания напряжения и тока могут достигать критических значений. Во-вторых, невозможность корректировать параметры КРМ в эксплуатации не позволяет им оптимально и в полной мере выполнять свои функции. Фазовое регулирование в сочетании с принудительной коммутацией, так называемое секторное регулирование, позволяет поддерживать значения cos близким к единице.
Применению этого способа препятствуют большие значения di/dt в силовых цепях ВИП, создающие помехи в линиях связи и СЦБ.
Регулировать величину реактивной мощности КРМ можно изменением емкости конденсаторов либо напряжением на конденсаторах. В условиях ЭПС, когда вторичная обмотка тягового трансформатора имеет промежуточные выводы, можно осуществить ступенчатое регулирование реактивной мощности компенсатора путем подключения его к различным отпайкам тяговой обмотки.
В зависимости от типа электровоза и требуемой реактивной мощности модули объединяют в регулируемое устройство КРМ-Р и подключают к соответствующим выводам вторичной обмотки тягового трансформатора.
Наличие на секции электровоза двух модулей КРМ-Р обеспечивает получение четырех ступеней реактивной мощности в зависимости от схемы подключения модулей к выводам тяговой обмотки. Для сравнительной оценки энергетических показателей обе секции электровоза оборудовали специальными электронными счетчиками электрической энергии, которые позволяли фиксировать потребление активной и реактивной энергии. За время испытаний выполнено несколько поездок с поездами разного веса.
Анализ результатов испытаний показал, что потребление реактивной энергии секцией, оборудованной КРМ, составило 70 % от реактивной энергии, потребленной секцией электровоза без КРМ. При этом в отдельных поездках снижение потребления реактивной энергии достигало 40 % и более. Возврат реактивной энергии в контактную сеть не превысил 1 % потребленной, что указывает на отсутствие явления перекомпенсации реактивной мощности.
Снижение потребления реактивной энергии приводит к снижению токовой нагрузки тягового энергоснабжения. Усредненная за весь пробег величина тока секции электровоза с КРМ оказалась меньше на 12% по сравнению с секцией без КРМ. Уменьшение тока за счет применения КРМ Р позволяет снизить потери в контактной сети приблизительно на 20-25 %, что в зависимости от условий тягового электроснабжения сокращает на 0,8-1% расход электроэнергии на тягу поездов.
8 ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ИЗМЕНЕНИЯ НОРМООБРАЗУЮЩИХ ФАКТОРОВ
8.1 Методы расчёта влияния основных качественных показателей использования подвижного состава на себестоимость перевозок
Из всего разнообразия факторов, оказывающих влияние на снижение себестоимости перевозок, к числу важнейших можно отнести степень использования технических средств и качество работы железных дорог[8].
Эффективность использования технических средств во многом зависит от состояния материально-технической базы, производственных мощностей и основных фондов, железных дорог. В современных условиях серьёзной экономической проблемой является высокий износ основных фондов и особенно подвижного состава, что оказывает влияние на величину показателей эксплуатационной работы.
Улучшение качественных показателей использования подвижного состава, а именно: повышение использования грузоподъемности гружёных вагонов и населенности пассажирских вагонов, снижение процента порожнего пробега вагонов, увеличение веса грузовых поездов снижение процента вспомогательного пробега локомотивов, ускорение оборота вагонов и локомотивов оказывает большое влияние на снижение себестоимости перевозок и является основным резервом сокращения расходов в реальных условиях работы железных дорог.
Влияние изменения качественных показателей использования подвижного состава на себестоимость перевозок можно определить методами расходных ставок, Укрупнённых расходных ставок, а также методом коэффициентов влияния. Этим методом можно определить изменение себестоимости перевозок при изменении одного из показателей или при одновременном изменении нескольких показателей использования подвижного состава. Получаемую при этом экономию (или перерасход) находят сопоставлением расходов, исчисленных при исходных величинах качественных показателей использования подвижного состава и при новых величинах всех этих показателях.
При проведении технико-экономических расчётов следует учитывать, что изменение одного показателя может вызвать изменение нескольких других качественных показателей. Поэтому, рассчитывая влияние на себестоимость перевозок отдельных показателей использования подвижного состава, необходимо принимать все остальные показатели на уровне среднедорожных величин. Однако некоторые из них могут потребовать корректировки. Например, повышение динамической нагрузки грузового вагона при неизменном составе поезда в вагонах приводит к увеличению средней массы поезда; повышение скорости движения поездов вызывает ускорение оборота вагона, увеличивает среднесуточный побег вагонов и локомотивов; изменение массы поезда брутто влияет на величину маневровой работы и так далее.
Величина экономии расходов может быть выше с учётом того, что при увеличении массы поезда сокращается число поездов на участке и в результате может повыситься участковая скорость движения поездов.
Особенно следует учитывать в технико-экономических расчётах направление перевозок, в котором происходит изменение качественных показателей использование подвижного состава. При увеличении показателя в гружёном или порожнем направлении размер экономии расходов будет неодинаков.
Например, при увеличении нагрузки вагонов в гружёном направлении может сократиться величина порожнего пробега вагонов и одиночного следования локомотивов и за счёт этого будет получена дополнительная экономия расходов. При повышении же нагрузки вагона в порожнем
направлении величина порожнего пробега вагонов, наоборот, возрастет и за счёт этого несколько уменьшиться эффект от её увеличения.
Наиболее полно рассчитать себестоимость перевозок при изменении качественных показателей использования подвижного состава применительно к конкретным условиям работы сети, отдельных железных дорог, участков или направлений можно методом единичных расходных ставок.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
