Пояснительная записка (1224719), страница 6
Текст из файла (страница 6)
- кристаллизации веществ на поверхности нагрева из раствора;
- прикипания взвешенных частиц на нагретых поверхностях;
- выпадения в осадок солей и сложных соединений из насыщенных растворов;
- образования отложений в результате коррозии металла в среде электролита (охлаждающая вода с присадками).
Чаще всего образование накипи – это сочетание нескольких процессов.
По химическому составу накипи условно делятся на три основные группы:
а) Щелочноземельные накипи, состоящие из нерастворимых соединений кальция и магния;
б) Медные накипи состоят в основном из металлической меди. Медные отложения обычно образуются на поверхностях нагрева, несущих большую тепловую нагрузку;
в) Железистые отложения состоят из соединений двух- и трехвалентного железа.
Соединения магния и кальция относятся к водовымываемым, соединения железа и меди – водоневымываемым. В зависимости от того, какие минеральные отложения преобладают в системе водяного охлаждения тепловоза, водные промывки радиаторных секций дают больший или меньший эффект. Чем продолжительней межпромывочный период, тем больше масса накипных отложений, выше их степень уплотнения, тем труднее они удаляются.
3.1.2 Методы предупреждения образования отложений
Методы предупреждения образования минеральных отложений делятся на физические, химические и смешанные.
К физическим относится метод магнитной обработки питательной воды. Вода пересекает магнитные поля определенной напряженности, что приводит к изменению структуры воды, усиливается поляризация ионов, присутствующих в воде, усиливается поляризация ионов, присутствующих в воде, снижается их гидратация. В конечном итоге это сближает ионы, повышает вероятность образование центров кристаллизации и поддерживает систему в безнакипном состоянии.
Химические методы предварительного умягчения питательной воды предусматривают обработку ее реагентами (содой, известью, щелочью, сульфатом натрия и др.) с целью перевода солей жесткости воды (в виде солей кальция, магния, железа) в нерастворимое состояние с последующим удалением осадка путем отстоя или фильтрации. Одновременно в воду вводится ингибитор коррозии (нитрит натрия, бихромат калия, каптакс и др.). Реже для предварительного обессоливания воды применяется метод ионного обмена, который относится к смешанным методам обработки. Процесс осуществляется в установках периодического или непрерывного типа (см. рисунок 3.2) [9].
1,2 – ионообменные фильтры и ступени; 3 – подвод обрабатываемой воды;
4 – сборный бак; 5 – конденсат; 6 – рабочая зона фильтров; 7 – истощенный катионит;
8 – отрегенерированный катионит; 9 – насос.
Рисунок 3.2 – Схема 2-х ступенчатой установки ионообменной очистки воды
3.1.3 Методы удаления минеральных отложений
Перечисленные выше методы предупреждения образования накипи не позволяют полностью решить вопрос поддержания систем водяного охлаждения в безнакипном состоянии, так как одна из основных причин отложения минеральных соединений – коррозия оборудования. Для удаления накипей существуют различные методы. Выбор метода определяется составом отложений
3.1.4 Химические методы
Химические методы делятся на 2 группы:
а) нерастворимые в воде накипи действием химических реагентов переводятся в растворимые. Воздействие агента может быть направлено как на катион, так и на анион отложений;
б) нерастворимое вещество переводится химическим методом в другое нерастворимое вещество, которое легко растворяется в кислотах или других растворах, либо уносится потоком воды в виде шлама.
Шлам – это илообразный подвижный осадок, близкий по своему составу к накипи, образуется в объеме воды и выносится из системы потоком.
При использовании в качестве отмывочных растворов неорганических и органических кислот наблюдается интенсивное растравливание металлических поверхностей оборудования систем охлаждения.
Таким образом, каждый из рассмотренных методов имеет свои преимущества и недостатки, и выбор метода определяется, прежде всего составом минеральных отложений.
3.1.5 Растворение минеральных отложений композициями на основе комплексонов
На предприятиях железнодорожного транспорта осуществлялись попытки применения комплексонов для предотвращения образования накипей в системах охлаждения дизеля или удаления их.
Комплексоны – это производные чаще всего аминокарбовоных или фосфоновых кислот. Образуя с ионами металлов прочные химические связи, они дают устойчивые, растворимые, слабо диссоциирующие соединения.
Учитывая, что в состав отложений систем охлаждения дизеля 10Д100 входят преимущественно соединения железа, подбор режимов очистки должен быть направлен на удаление именно этого компонента.
Так как положительное влияние на удаление накипей имеет интенсивная циркуляция моющего раствора при температуре 80–85 С, растворение минеральных отложений лучше проводить непосредственно на тепловозе при реостатных испытаниях дизеля, либо «на ходу» тепловоза. Это экономит время, топливо, снижает трудозатраты на очистку холодильных секций и позволяет промывать не только секции, но и все подводящие коммуникации.
Если система водяного охлаждения дизеля очень сильно загрязнена накипными отложениями, то при одноразовой промывке с высоким расходом реагентов образуется большое количество шлама. В этом случае целесообразно проводить 2-х ступенчатую промывку, при более низком расходе отмывочных реагентов. Промежуточная водная промывка системы позволяет удалить дополнительное количество шлама, и нижние холодильные секции при сбросе отмывочного раствора после второй ступени промывки не забиваются.
3.1.6 Опыт локомотивных депо по очистке систем водяного охлаждения дизеля тепловоза
Накопленный за многие годы эксплуатации тепловозов опыт показывает, что добиться существенного сокращения расходов на обслуживание и ремонт такого важного вида вспомогательного оборудования тепловоза, как водяная система тепловоза, можно за счет применения новых высокоэффективных, экологически безопасных технических моющих средств.
Для качественной очистки системы охлаждения с полным удалением продуктов накипи и коррозии в депо Алма-Аты изготовлена и внедрена специальная установка для промывки с внешней принудительной циркуляцией и фильтрацией моющего раствора (или горячей воды). Установка обеспечивает промывку системы охлаждения без демонтажа её узлов с тепловоза. Промывку осуществляют прямым и обратным потоком. Потоки горячего моющего (50–60 С) раствора выносят накипи, шлам и другие отложения в фильтры-отстойники.
При прямом цикле промывается система дизеля. Дизель при этом запущен, и горячая вода прокачивается по системе двумя насосами. Сжатый воздух под давлением 4–5 кПа из резервуара краном подается толчками разной длительности в поток воды по трубе после насоса дизеля. В результате вызываются активное бурление, колебания и толчки потока воды, а также возникают кавитационные процессы при достаточно высокой скорости потока воды, насыщенной пузырьками воздуха. Все это в совокупности способствует отслоению, разрушению, отрыву и выносу отложений шлама и накипи из системы в фильтры-отстойники.
При цикле промывки системы охлаждения обратным потоком дизель не запускается. Горячая вода из приемной трубы центробежным насосом через задвижку и рукав подается в дизель. Пройдя его систему, вода поступает в нижний коллектор секций, проходит секции радиаторов снизу-вверх, по трубе, рукаву через задвижки и фильтры-отстойники. Очищенная вода вновь попадает к насосу. В этом цикле сжатый воздух краном также толчками подается в нижний коллектор секций, что способствует выносу накипи, шлама из секций радиаторов в фильтры-отстойники.
Достаточно эффективно подобная система очистки без демонтажа холодильных секций может применяться и при использовании в качестве моющих растворов композиций на основе комплексонов.
Целью испытаний является оценка степени очистки водяной системы тепловоза без демонтажа основного оборудования перед проведением ТР-2 или ТР-3.
Из системы тепловоза, подлежащего ремонту с заменой всего силового и вспомогательного оборудования, сливается вода. Система охлаждения заполняется химически очищенной водой с добавлением ТМС с таким расчетом, чтобы получился 5 % раствор. Циркуляция раствора осуществляется с помощью штатных водяных насосов контуров секции тепловоза М62 при работе дизеля на холостом ходу. Температурный режим поддерживается на уровне 70 С по показаниям термометра пульта управления тепловозом.
Все снятые детали подлежат контролю по штатной технологии как прошедшие полный цикл обычной химической очистки.
Одновременно проходят контроль: цилиндровые втулки с рубашками охлаждения, выхлопные коробки (для дизеля 10Д100), водяные насосы, калориферы кабины машиниста, другие детали и арматура тепловоза.
После выполнения операций промывки, система была заправлена водой, и секция тепловоза была вновь установлена на реостате.
Темп повышения температуры воды в системе тепловоза 2ТЭ10М реостатном нагружении представлен на рисунке 3.3.
Можно сделать выводы о существенном улучшении технического состояния водяной системы тепловоза, которое выражается в улучшении теплорассеивающих свойств элементов тепловоза:
- при нагревании показатель улучшился на 17 %;
- при охлаждении улучшился на 30 %.
Анализ результатов показал, что в среднем после промывки секций время истечения уменьшилось в 5–6 раз, чего не удавалось добиться промывкой обычными методами. Время истечения воды трех из шести секций практически не изменилось после промывки раствором ТМС и обычными методами гидроудара. Сделан вывод, что в этих секциях уменьшение проходного сечения трубок связано не только с продуктами отложения, но и с другими, может быть механическими примесями (капли сварки или пайки, твердые массивные каменистые отложения и др.).
Рисунок 3.3 – Темп повышения температуры воды в системе
охлаждения тепловоза 2ТЭ10М
Время пролива секций холодильника тепловоза 2ТЭ10М представлено на рисунке 3.4.
Рисунок 3.4 – Время пролива секций холодильника тепловоза 2ТЭ10М
По результатам промывки, полученным в локомотивном депо Унеча, необходимо разработать общую методику и технологический процесс очистки элементов водяной системы тепловозного дизеля без снятия с тепловоза, что позволит длительное время обеспечивать работоспособное состояние локомотива и существенно сократить затраты на его ТО и ТР.
3.2 Ремонт элементов конструкции водовоздушной секции тепловоза наплавкой
Применяемые материалы в конструкции секций: бачки – латунь Л62, трубки - латунь Л90, охлаждающие пластины медь МЗ, каркас стать Ст.3.
Основные механические дефекты: пробоины, трещины, вмятины в бачке, обломы и трещины на каркасе нарушение герметичности паяных швов, помятость и обрыв охлаждающих пластин, повреждение охлаждающих трубок.
Ремонт бачков. Вмятины исправляют рихтовкой, трещины – запаивают, пробоины устраняют накладкой заплат из латуни и их припайкой или заделывают эпоксидными композициями.
Трубки. Места течи запаивают, если невозможно, то заменяют новыми. В трубки вставляют нагретый стержень, вынимают, вставляют новую со стержнем, концы трубки развальцовывают и припаивают. Запайка торцов возможна погружением сердцевины в расплавленный припой или при помощи нагрева горячим воздухом при температуре 500–600 С.
Деформирование пластины выпрямляют специальной гребенкой или плоскогубцами.
Для восстановления герметичности радиаторов путем устранения трещин на сегодняшний день в автомобильной промышленности применяются методы наплавки. Наиболее широкое применение нашло газодинамическое напыление металлических покрытий.
3.2.1 Газодинамическое напыление металлических покрытий
Метод нанесения покрытий, а также получения компактных порошковых материалов. Нанесение покрытий осуществляется высокоскоростным потоком "холодных" частиц порошка, ускоряемых сверхзвуковой струей газа при температуре, существенно меньшей температуры плавления материала частиц.
Технология нанесения покрытий включает в себя нагрев сжатого газа (воздуха), подачу его в сверхзвуковое сопло и формирование в этом сопле сверхзвукового воздушного потока, подачу в этот поток порошкового материала, ускорение этого материала в сопле сверхзвуковым потоком воздуха и направление его на поверхность обрабатываемого изделия (см. рисунок 3.5).
1 – сжатый воздух; 2 – нагреватель; 3 – порошок; 4 – сверхзвуковое сопло;
5 – наплавляемая поверхность
Рисунок 3.5 – Схема газодинамического напыления
В качестве порошковых материалов используются порошки металлов, сплавов или их механические смеси с керамическими порошками. При этом путем изменения режимов работы оборудования можно либо проводить эрозионную обработку поверхности изделия, либо наносить металлические покрытия требуемых составов. Изменением режимов можно также менять пористость и толщину напыляемого покрытия.
В наиболее распространенных газотермических методах нанесения покрытий для формирования покрытий из потока частиц необходимо, чтобы падающие на подложку частицы имели высокую температуру, обычно выше температуры плавления материала.
В газодинамической технологии напыления это условие не является обязательным, что и обуславливает ее уникальность. В данном случае с твердой подложкой взаимодействуют частицы, находящиеся в нерасплавленном состоянии, но обладающие очень высокой скоростью. Ускорение частиц до нужных скоростей осуществляется сверхзвуковым воздушным потоком с помощью разработанных оригинальных установок серии ДИМЕТ.
3.2.2 Установки для газодинамического нанесения металлических модели ДИМЕТ 402, 403
Оборудование предназначено для ручного нанесения алюминиевых, цинковых и медных покрытий при выполнении широкого спектра монтажных, ремонтных и восстановительных работ в различных областях техники. Установка состоит из двух основных частей: консоли, на которой смонтированы устройства подачи порошка, и распылителя, своеобразной сверхзвуковой пушки (см. рисунок 3.6). Для того чтобы все это работало, требуется только сжатый воздух под давлением от 6 до 10 атмосфер, электропитание от обычной сети в 220 вольт и порошок, приготовленный на основе алюминия, меди или цинка. Эти металлы могут применяться как в чистом виде, так и в виде смеси в различных пропорциях, в зависимости от конкретных задач.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
