Диплом (1228506), страница 2
Текст из файла (страница 2)
В пневмосистемах современных локомотивов при срабатывании воздухораспределителя сжатый воздух попадает непосредственно в реле давления, минуя кран № 254. Такие схемы обеспечивают надёжную работу автоматического пневматического тормоза при разрыве секций, так как тормоза каждой секции работают автономно. Отпуск тормоза локомотива при заторможенном состоянии вагонов осуществляется специальным клапаном (на электровозах – электроблокировочным).
В случаях отказа электрического торможения и при его истощении на низких скоростях движения в современных системах автоматически включается система замещения электрического тормоза пневматическим.
На современных электровозах электрический тормоз не теряет своей эффективности при снижении скорости движения и поэтому является основным, к тому же он обладает более гибкой по сравнению с пневматическим противоюзной системой, а также другими положительными качествами.
На пассажирских локомотивах и моторвагонном подвижном составе перспективный электрический тормоз должен быть выполнен в качестве средства остановки поезда и поддержания его скорости на заданном уровне при следовании по спускам. Его действие не должно зависеть от напряжения в контактной сети, а заданная эффективность торможения должна поддерживаться автоматически. Электрический тормоз должен включаться с максимальной эффективностью при экстренном торможении из кабины локомотива краном машиниста или из состава поезда. Время нарастания тормозной силы электрического тормоза до максимальной величины из условий плавности торможения должно соответствовать времени наполнения тормозных цилиндров на соответствующем режиме.
Если наполнение тормозных цилиндров происходит из главных резервуаров, то для сохранения необходимого давления в этих резервуарах в случаях разрыва соединительных рукавов питательной магистрали или расцепа секций в штуцерах рукавов устанавливают шайбы с дроссельным отверстием диаметром 12 мм. Однако дросселирование сжатого воздуха может быть причиной выпадения влаги и замораживания питательной магистрали в соединительных рукавах при нормальном действии тормоза.
В современных пневматических схемах тормозного оборудования наполнение цилиндров осуществляют из запасных резервуаров, заряжаемых из тормозной или питательной магистрали через воздухораспределитель или обратный клапан. В этом случае дроссели в штуцерах соединительных рукавов питательной магистрали не устанавливаются, так как независимо от величины давления в главных резервуарах при разрыве соединительных рукавов торможение обеспечивается сжатым воздухом из запасного резервуара. Дроссельные шайбы устанавливаются на тормозных цилиндрах, к которым сжатый воздух подводится через гибкий шланг, а также на штуцерах межсекционных соединительных рукавов возбудительной магистрали крана вспомогательного тормоза.
Современные грузовые локомотивы оборудованы сигнализатором обрыва тормозной магистрали, датчик № 418 которого выполнен в виде промежуточной части между двухкамерным резервуаром и главной частью воздухораспределителя. Сигнализатор подает световой сигнал машинисту и выключает режим тяги при обрыве поезда, а также при торможении с локомотива и в большинстве случаев при перекрытии концевых кранов в поезде. В кабинах управления тягового подвижного состава всех типов установлены электропневматические клапаны автостопа № 150Е, 150И, которые через разобщительные краны включены в тормозную и питательную магистрали, а также специальные устройства для записи давления в тормозной магистрали и скорости движения, подключаемые на локомотивах к тормозной магистрали, а на моторвагонном подвижном составе - к тормозным цилиндрам. Особенность тормозного оборудования маневровых локомотивов состоит в наличии двух соединенных через переключательный клапан кранов вспомогательного тормоза в каждой кабине — со стороны машиниста и помощника.
Условия работы локомотива в зимний период года предъявляет дополнительные требования к эксплуатации пневматических систем. В это время специалисты локомотивного и вагонного хозяйства должны соблюдать некоторые дополнительные правила. До пуска компрессоров на локомотивах, находящихся в отстое, при температуре ниже минус 30 °С необходимо подогревать масло в картере. Должно быть также предварительно подогрето до 60-70 °С масло, заливаемое в картер охлажденных компрессоров.
Во время стоянок поезда в пути следования компрессора при низкой температуре не выключают. По прибытии в депо локомотивная бригада обязана выпустить воду из главных резервуаров и сборников, отогрев в случае замораживания выпускные краны и резервуары в месте их установки. Тормозная магистраль продувается с двух сторон путем открытия концевых кранов. В случае замерзания магистрального или питательного воздухопровода место замораживания обнаруживают по глухому звуку при обстукивании. Это место прогревают и продувают через концевые краны до удаления ледяной пробки. Замерзшие соединительные рукава снимают для обогревания и заменяют. Воздухораспределители на локомотивах при замерзании выключают, а по прибытии в депо заменяют; отогревать их огнем запрещается во избежание повреждения. Если замерз отдельный тормозной цилиндр на локомотиве, его отключают и работают оставшимися цилиндрами. По прибытии в депо замерзший цилиндр вскрывают, удаляют из него лед, смазывают и проверяют плотность.
Сейчас в ряде депо применяют установки для прогрева пневмосистем локомотива и электропоезда мощностью до 15 кВт и расходом воздуха 4-6 м3/мин из деповской магистрали. Причем, на разогрев пневмосистемы одной секции локомотива или электропоезда требуется от 0,5 до 1 ч.
1.4 Влияние примесей, содержащихся в сжатом воздухе, на работу пневматического оборудования
Сжатый воздух на локомотивах используется в качестве рабочего тела в тормозных системах, аппаратах цепей управления, форсунках песочниц и др. В воздухе, поступающем от компрессора в пневматическую сеть локомотива, содержатся примеси влаги и масла, твердые частицы. Практика эксплуатации подвижного состава показывает, что его пневматические системы работают недостаточно надежно [3]. Основной причиной отказов и повреждения элементов систем пневматики является наличие в сжатом воздухе влаги. Особенно резко это проявляется при отрицательных температурах атмосферного воздуха, когда возможно ее замерзание.
Анализ работы пневматического оборудования тягового подвижного состава показывает, что ежегодно на каждой дороге происходит 60-100 случаев перемерзания пневматической и тормозной магистралей и до 200 отказов тормозного оборудования. Причина неисправностей – низкое качество сжатого воздуха, т.е. наличие в нем большого количества водяных паров, которые по мере охлаждения нагнетаемого компрессором воздуха конденсируются в трубопроводах и приборах. В депо ежегодно производится более 100 неплановых ремонтов кранов машиниста № 394 и 395 из-за попадания влаги под золотник, а на плановых ремонтах обнаруживается до 800 подобных неисправностей.
Наблюдаются накопление и замерзание влаги в корпусе датчика сигнализатора обрыва тормозной магистрали № 418, что приводит к его отказу. Зафиксированы многочисленные случаи замерзания влаги в головках рукавов межсекционных соединений питательной магистрали и блокировочном устройстве тормозов № 367, что приводило к вынужденному простою локомотивов для разогрева головок и блокировок или к управлению тормозами поезда из другой кабины. Значительное количество повреждений приходится на электроаппаратуру с пневматическим приводом. В большинстве локомотивных депо ежегодно обнаруживается разрушение 20-30 главных выключателей из-за попадания в них конденсата (смесь воды с компрессорным маслом).
Часто замерзание влаги в пневматической сети локомотива приводит к его внезапной остановке. Отказ локомотива может явиться причиной задержки на линии не только ведомого им поезда, но и других следующих за ним поездов, вызвать сбой в графике движения, ухудшить использование локомотивов и вагонов, сорвать сроки доставки грузов потребителям и тем самым нарушить их нормальную работу. Кроме того, непредвиденная остановка на линии - это непроизводительные простои локомотивных бригад, связанные с определением и устранением неисправностей, внеплановые ремонты.
Кроме воды, в сжатом воздухе находятся капли и пары масла, применяющегося в компрессорах для смазки и охлаждения трущихся поверхностей. Для улавливания масла пневматические системы снабжаются специальными маслоотделителями и фильтрами, однако значительная часть масла уносится потоком сжатого воздуха в магистраль. Масло попадает в пневматические аппараты и вместе с отработанным воздухом выбрасывается из них в кузов локомотива. Попадание масла на электроизоляционные поверхности и электрические контакты способствует более интенсивному оседанию на них пыли. Это приводит к перекрытию по поверхности изоляции, утечке тока и отказам в работе электроаппаратуры. Поэтому совершенствование масляных фильтров также является актуальной задачей.
Таким образом, из примесей в сжатом воздухе наиболее вредной и опасной является вода и в меньшей степени масло. Эти примеси приводят к отказам в работе пневматического оборудования локомотива и поезда и приносят народному хозяйству значительный ущерб.
1.5 Методы подготовки сжатого воздуха
В настоящее время в технике для предотвращения замерзания влаги в пневмосистемах применяются химический, абсорбционный, термодинамический, адсорбционный, механический методы, а также метод понижения температуры замерзания конденсата путем введения в сжатый воздух жидкостей с пониженной температурой замерзания.
Химический метод осушки воздуха [5] основан на свойстве ряда веществ (едкий натрий, калий и др.) поглощать воду, вступая с ней в химическое взаимодействие. Вследствие сложности оборудования, значительного расхода химикатов, их агрессивности данный метод неперспективен в локомотивостроении.
Абсорбционный метод предусматривает поглощение влаги жидкими веществами - растворами различных солей. Для промышленной осушки газа обычно применяют в качестве абсорбентов следующие растворы [7].
Раствор хлорида кальция (СаС12) в воде концентрацией 35-40%. Он легок в приготовлении, но недостаточно эффективен и коррозионно активен, а также ядовит.
Раствор хлорида лития (LiCl) значительно более гигроскопичен, чем предыдущий раствор, и не ядовит, но относится к редким и дорогим материалам. Кроме того, его соли вызывают коррозию.
Раствор хлорида цинка (ZnCl2) достаточно гигроскопичен, но также коррозионно активен.
Раствор глицерина очень эффективен, но дорог и при регенерации разлагается, т.е. его восстановление невозможно.
Раствор диэтиленгликоля (С4Н10О3) очень эффективен, однако при его регенерации имеют место большие потери.
Таким образом, ввиду коррозионной активности абсорбентов, их высокой стоимости, а также из-за сложности регенерации растворов в нестационарных условиях применение абсорбционного метода осушения сжатого воздуха в пневматических системах подвижного состава железнодорожного транспорта не может быть осуществлено.
Остальные методы подготовки сжатого воздуха в той или иной мере пригодны для применения на железнодорожном транспорте, поэтому рассмотрим их более подробно.
Термодинамический метод включает три стадии: предварительное сжатие воздуха до давления большего, чем требуется для работы потребителей, с последующим его охлаждением, механическое отделение выделившейся влаги, расширение охлажденного воздуха, приводящее к понижению его относительной влажности. Этот метод энергоемок, так как развиваемое компрессором давление должно быть выше потребляемого. Конструкция теплообменников, в которых происходит охлаждение воздуха после компрессии, должна обеспечить исключение замерзания в них влаги. В силу указанных причин этот метод не нашел применения при подготовке воздуха в питательных магистралях локомотивов. Однако он используется для улучшения качества воздуха в тормозных магистралях и цепях управления подвижного состава. При этом охлаждение воздуха после сжатия происходит не в специальных теплообменниках, а в трубопроводах и главных резервуарах. По мере достижения воздухом температуры точки росы из него выделяется капельная влага, периодически удаляемая из системы. Тормозная магистраль и вспомогательные цепи локомотива наполняются воздухом пониженного давления, так что его относительная влажность снижается. Очевидно, что таким методом можно лишь снизить количество влаги, но не удалить ее полностью. И как показывает опыт эксплуатации локомотивов, замерзание влаги имеет место также и в пневмосетях с пониженным давлением воздуха.
В последние годы предприняты попытки повысить эффективность рассмотренного метода подготовки сжатого воздуха за счет интенсификации его охлаждения в главных резервуарах и отделения из него капельной влаги, особенно содержащейся в мелкодисперсном состоянии.
Исследование эффективности резервуара показало, что резервуары с жалюзийными сепараторами осаждают на 10-15% влаги больше, чем полые. Однако выходящий из резервуаров воздух содержит часть влаги в парообразном состоянии, а часть - в мелкодисперсном (в виде тумана). Поэтому дальнейшая конденсация влаги и ее коагуляция продолжается в питательной и тормозной магистрали локомотива и поезда, то есть кардинально решить проблему подготовки качественного сжатого воздуха предложенная конструкция главных резервуаров не в состоянии.
При работе компрессора горячий сжатый воздух попадает через патрубок и коллектор в первую секцию воздухоохладителя. Здесь за счет теплообмена с атмосферным воздухом происходит его охлаждение. Причем, в зависимости от продолжительности работы компрессора, температуры атмосферного воздуха, конструктивных особенностей секций, в разных по ходу сжатого воздуха сечениях секции, в каждый момент времени (при нестационарном режиме теплообмена) устанавливается определенная температура. Если эта температура достигает температуры насыщения, то из пристенных слоев сжатого воздуха начинает выпадать конденсат. При прохождении сжатого воздуха через промежуточный коллектор влага под действием сил тяжести оседает в конденсатосборнике. Освобожденный таким образом от капельной влаги сжатый воздух поступает в следующую секцию, где еще сильнее охлаждается и выделяет следующую порцию влаги, которая аналогичным путем отводится в следующем промежуточном коллекторе. После промежуточных коллекторов осушенный и охлажденный сжатый воздух собирается в выходном коллекторе и через отводящий патрубок по трубопроводу направляется к главному резервуару, а затем в тормозную систему. Собранная в конденсатосборниках коллекторов влага через конденсатоотводчики постоянно отводится в атмосферу или скапливается в них до возвращения транспортного средства к месту стоянки. Интенсивность влагоотделения в промежуточных коллекторах может быть усилена за счет применения перфорированных пластин, расположенных таким образом, что сплошные участки пластин находятся напротив выходных отверстий каналов. Причем, таких пластин в каждом коллекторе может быть несколько, в этом случае они устанавливаются со смещением перфорации. В коллекторах могут быть установлены также жалюзийные сепараторы, выполненные в виде близко расположенных друг к другу гофрированных пластин, на которых нанесена искусственная микрошероховатость. При неработающем компрессоре сжатый воздух, оставшийся в теплообменнике, продолжает охлаждаться и выделяемая при этом влага также стекает под действием сил тяжести в промежуточные коллекторы. Применение таких воздухоохладителей, кроме решения указанных выше задач, обеспечивает еще и повышение надежности соединительных рукавов, что особенно актуально, например, для электросекций, а также в случае применения двухступенчатых компрессорных установок - повышение экономичности и безопасности их работы вследствие более эффективного межступенчатого охлаждения.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
