Пояснительная записка (1224967), страница 9

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 9)

V,км/ч

Рисунок 4.8 – Тяговая характеристика одной секции электровоза Ермак

5 АНАЛИЗ ЭНЕРГО-ЭФФЕКТИВНОСТИ ЭЛЕКТРОВОЗА ЕРМАК

5.1 Актуальность исследования

Энерго-эффективность является актуальной проблемой развития локомотивной тяги, наряду с обеспечением безопасности движения. Не последняя роль в этом отводиться правильному подбору, как при закупке так и при эксплуатации локомотива, чтобы эффективно выполнить заданный вид работы.

Энерго-эффективность рассматривается компанией ОАО «РЖД» как крупный резерв снижения эксплуатационных затрат и себестоимости основной деятельности, поэтому в компании действует Энергетическая стратегия, а также программа энергосбережения и повышения энергетической эффективности.

Энерго-эффективность это эффективное использование энергетических ресурсов в эксплуатации.

5.2 Анализ энерго-эффективности работы

Рассмотрим полученные в 2015 году новыми локомотивами значения удельного расхода энергетических ресурсов как отношение израсходованного количества электроэнергии в киловатт-часах , приведенного к брутто, или измерителю работы. При этом удельный расход энергетических ресурсов, согласно распоряжению ОАО «РЖД» от 17.09.2007 №1808р «О планировании и нормировании расхода топливо-энергетических ресурсов», служит основным показателем энергетической эффективности перевозочного процесса на железнодорожном транспорте.

Для восполнения пробела при определении, какой локомотив считать энерго-эффективным, а какой неэффективным В.Н.Игин в своей статье [8] предложил следующую методику его оценки соответствия названому свойству. Положим в основу качественной оценки энергетической эффективности электровозов один из основных критериев термодинамики, в соответствии с которым расход энергетических ресурсов на тягу поездов должен быть эквивалентен выполненному объему перевозочной работы.

Тогда энергетическая способность локомотива может быть оценена следующим образом. Электровоз считается энерго-эффективным, когда в общем объеме перевозочной работы и израсходованных на ее совершение энергетических ресурсов доля выполненной работы конкретной его серии превышает долю израсходованного на эти цели количество энергоресурсов.

В качестве примера на рисунке 7.1 по дынным таблицы 7.1 построена гистограмма значений перевозочной работы и израсходованного на тягу поездов количества электроэнергии в процентном выражении для вновь приобретенных серий электровозов.

Таблица 7.1 – Эксплуатационные показатели расхода электроэнергии

80,2

72,8

149,2

180,7

157,6

106,3

68,1

кВт·ч/изм

Рисунок 7.1 – Показатели удельного расхода электроэнергии магистральных (грузовых и пассажирских) электровозов

Очевидно, что приведенные распределения значений удельного расхода топливо-энергетических ресурсов вновь приобретённых электровозов полезны лишь в сравнении с аналогичными показателями замещаемых ими серий электровозов. Однако, нужно понимать, что данный показатель не отражает качественную сторону энергетической способности локомотива быть эффективным, а лишь показывает значение ее уровня.

При этом оценка энергетической эффективности или неэффективности локомотива, когда отсутствует само понятие, основана на субъективном, а порой и вовсе абстрактном представлении.

Согласно установленному правилу, как видно из анализа гистограммы рисунок 7.1, энерго-эффективны вновь приобретенные грузовые серии электровозов 3ЭС4К, 2ЭС6 и 2ЭС10, пассажирские ЭП1М и ЭП2К. При этом значения удельного расхода электроэнергии на уровне 70-80 кВт·ч/изм. у грузовых и 150-160 кВт·ч/изм. у пассажирских.

Электровоз серии 3ЭС5К имеет завышенный удельный расход электроэнергии по сравнению с другими грузовыми электровозами, поэтому согласно установленному правилу он является не энерго-эффективным.

В проведенном анализе настораживает то обстоятельство, что не все вновь приобретаемые локомотивы энерго-эффективны, а у некоторых показатели удельного расхода хуже заменяемых серий. В качестве примера по данным таблицы 7.1 видно, что удельный расход электроэнергии электровозов 2ЭС10 и ЭП2К в 2015 году достиг 80,2 кВт·ч/изм. и 149,2 кВт·ч/изм. в то время как у заменяемых ими аналогов 80-х годов постройки показатели были ВЛ15-67,4 кВт·ч/изм. и ЧС2Т- кВт·ч/изм..

Поскольку сфера применения новых и старых локомотивов одинакова, то причиной такого промаха является неадекватное условиям эксплуатации сочетание у вновь приобретаемых серий локомотивов значений их технических параметров.

При модернизации парка электровозов сложилась тенденция, что вновь приобретаемый электровоз при текущей эксплуатации и в перспективе является как заверяют значительно надежнее и экономичнее предыдущих серий минимум на 10%.

В качестве аргументов приводят, как правило, убедительное технико-экономическое обоснование, квалифицированно выполненное для условий ведения поезда заданной массы на расчетном подъеме в часовом режиме. В последствии, когда новый локомотив оказывается в условиях реальной эксплуатации, его энерго-эффективность не всегда является такой однозначной, как заверения производителей электровозов.

Ответственность за отсутствие эффективности нового локомотива ошибочно возлагается на эксплуатационное предприятие с традиционными утверждениями о неквалифицированном использовании навой техники или неправильный учет расхода топливо-энергетических ресурсов. В подтверждение сказанному в статье [6] приводятся сведения о распределении серий электровозов по их роду и выполняемой ими работы. Данные получены по анализу эксплуатации локомотивов Дирекции тяги ОАО «РЖД» в 2015 году и представленны в таблице 7.2

Таблица 7.2 – Распределение серий локомотивов по роду работы и типам локомотивов

Из таблицы видно, что большая часть парка локомотивов действительно используется не по назначению. В частности грузовой локомотив эксплуатируют в пассажирском, маневровом или хозяйственном виде движения, выполняя все виды перевозочной работы.

Установлено, что вероятность выполнения удельной нормы расхода электроэнергии в соответствии с целевым назначением электровозов составляет 35,5% и означает что из 10 электровозов только 4 выполняют плановую норму расхода электроэнергии. При этом вероятность состояния, когда локомотив расходует электроэнергию экономно, достигает у грузовых локомотивов 87,3%, а у пассажирских только 12,7%.

Полученный результат показывает, что когда вновь приобретаемые электровозы показывают худшую с точки зрения экономического-расхода топливо-энергетических ресурсов эффективность, нелепо трактовать как неэффективное использование новой техники. Данное обстоятельство является хорошим поводом для определения причин энергетической эффективности одних и неэффективности других электровозов.

Однако главной причиной расхождения между заявленными и фактическими значениями являются заведомо завышенные характеристики электровоза. К примеру технические данные электровозов Ермак согласно руководству по эксплуатации [2] представлены для наименьшего диаметра колеса 1205 мм при этом фактический диаметр колеса составляет 1250 мм.

Как в СССР так и в настоящее время в качестве главного параметра при выборе электровоза была и остается мощность локомотива.

Достаточно беглого взгляда, чтобы убедиться, что к основным техническим параметрам любого типа локомотива отнесены без разбора как физические (вес, мощность, сила тяги, скорость движения) так и конструктивные (диаметр колеса, длина локомотива, осевая формула). К сожалению не отмечена разница между физическими параметрами, которые определяют тягово-энергетические свойства локомотива, и конструктивными, отражающими возможность их реализации. Даже при наличии в электровозе передовых конструкторских решений это обстоятельство может стать главной помехой в реализации тяговых свойств локомотива как средства тяги в целом и энерго-эффективности в особенности. Поэтому в перечне технических параметров всегда на первом месте должны присутствовать: эффективная мощность и масса локомотива, касательная сила тяги и скорость движения в длительном режиме, а также удельный расход электроэнергии.

Еще одним параметром оценки энерго-эффективности можно назвать качество использования электровоза. При работе электровоза энерго-эффективный режим может быть достигнут только при реализации не менее чем длительной мощности при следовании поездов со скоростями, близкими к наибольшей скорости, заданной для данного участка. У электровоза Ермак скорость длительного режима составляет всего 51-58 км/ч при полном поле. При этом длительная мощность может быть реализована на полном поле лишь 1% от общего пути движения в 399 км (для примера взят участок ст. Хабаровск- ст. Ружино) при скорости 80 км/ч. При увеличении скорости движения выше 57,9 км/ч происходит ослабление поля возбуждения тяговых двигателей и часть тока забираемая из контактной сети проходя через шунты рассеивается в окружающую среду. Поэтому очень важно правильное регулирование и эксплуатация локомотива при полном поле. Однако не всегда есть возможность это реализовывать на заданном участке. Поэтому если рассматривать выбранный участок то эксплуатация электровоза большую часть времени протекает с рассеиванием части энергии и не является энерго-эффективной.

В последние годы, встал вопрос о необходимости нормирования показателей эксплуатации локомотивов и оказания им хотя бы некоторого внимания при оценке энерго-эффективности новых проектов. Попытки решить вопрос оценки энерго-эффективности путем введения индикатора энергетической эффективности и его пороговых значений для магистральных и маневровых локомотивов привели к появлению Постановление Правительства РФ от 16.04.2012 № 308 «Об утверждении перечня объектов, имеющих высокую энергетическую эффективность, для которых не предусмотрено установление классов энергетической эффективности».

Согласно этому документу, удельный расход электрической энергии магистральных и маневровых электровозов обоих родов тока не должен превышать 10 кгут/10 тыс. т·км брутто. Опыт показывает, что такого рода оценка является актуальной только для новых электровозов находящихся на стадии проекта, а не тогда когда новый электровоз при эксплуатации оказывается не энерго-эффективным.

При создании документа был проигнорирован простой и понятный любому машинисту факт, что локомотив создает силу тяги, которую впоследствии используют для совершения работы. Поэтому с точки зрения физики процесса энергетическую эффективность локомотива на стадии проекта уместно было бы оценивать энергетическими затратами, такими как в продолжительном режиме работы электровоза выраженными в кВт/kH, а экономичность выражена количеством топливо-энергетических ресурсов, затраченных на его перемещение в кВт·ч/км.

В качестве примера на рисунке 7.2 и рисунке 7.3 приводятся значения мощности, затрачиваемой на создание силы тяги и расхода электроэнергии электровозов на километр пути в продолжительном режиме их работы.

кВт/kH

17

15,7

16,5

16,4

Характеристики

Список файлов ВКР