8 2 раздел (1233931), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Рисунок 2.6 – Характеристики и основные компоненты системы «Локотерм»
Система «Локотерм» обладает целым рядом преимуществ по сравнению с другими аналогичными системами прогрева тепловоза. Так, она работает от собственных аккумуляторных батарей, которые заряжаются во время движения локомотива. Очень важно, что оборудование системы изготовлено из отечественных комплектующих изделий (нагреватели, отопитель, аккумуляторные батареи, блоки и другая аппаратура), что значительно снизило ее стоимость и облегчает техническое облуживание и текущий ремонт системы прогрева.
Кроме снижения расхода дизельного топлива, к достоинствам системы можно отнести увеличение ресурса работы дизель-генератора за счет отключения двигателя, а также сокращение объемов выброса вредных газов в атмосферу, что положительно влияет на экологическую обстановку [4].
«Локотерм» позволяет автоматически передавать всю необходимую информацию о ее работе в режиме реального времени на заданный сервер. В случае возникновения неисправностей посылается соответствующее текстовое оповещение по каналам связи GSM (мобильная связь) в виде SMS-сообщений об отказе работы системы с указанием типа (кода) отказа, что существенно облегчает поиск неисправности. Кроме того, в кабине машиниста в дополнение к визуальной информации установлена звуковая сирена, позволяющая мгновенно оповестить персонал о проблемах, возникших в работе «Локотерм». Посредством GPS/ГЛОНАСС имеется возможность определения местоположения тепловоза.
2.3.3 Аппаратно-программный комплекс АПК «Борт»
Аппаратно-программный комплекс АПК «Борт» был разработан ОАО «Научно-исследовательский институт технологии, контроля и диагностики железнодорожного транспорта» г. Омск в 2008 году. Основной задачей системы является регистрация и хранение параметров работы тепловозов с последующим анализом накопленных данных. Комплекс позволяет: выявить несанкционированные сливы топлива; оценить состояние систем тепловоза как в режиме реального времени, так и при анализе накопленных данных; объективно нормировать расход топлива; отслеживать пробег тепловоза, горячего простоя, заглушенного состояния, работы тягового генератора [8].
Рисунок 2.7 – Схема расположения подсистем и комплекта датчиков состояния ДГУ на тепловозе типа ТЭМ2: 1 – блок индикаторный; 2 – приемная антенна системы GPS;
3 – высоковольтный делитель напряжения; 4 – датчик мощности; 5 – кросс-блок;
6 – датчик турбонаддува; 7 – распределительный модуль; 8 – датчик температуры контура охлаждения; 9 – датчик оборотов дизеля; 10 – датчик давления топлива; 11– датчик уровня топлива правый; 12 – датчик давления масла; 13 – датчик воды и температуры топлива; 14 – датчик уровня топлива левый; 15 – блок питания импульсный; 16 – датчик контроллера машиниста
2.3.4 Система прогрева «Вихрь»
Основой данной автоматизированной системы является наличие автономного водяного механического теплогенератора (далее АВМТ). Механический теплогенератор устанавливается в подкапотном пространстве машинного помещения тепловоза ТЭМ-2, между дизелем и шахтой холодильника. АВМТ врезается в основную магистраль охлаждения дизеля через дополнительный обратный клапан. В дополнительных насосах система подогрева воды не нуждается. В корпусе теплогенератора размещен активатор, соединенный с валом электродвигателя. При работе электродвигателя нагреваемая жидкость всасывается через входное отверстие корпуса и, проходя через активатор, поток жидкости разгоняется и закручивается. Преобразование механической энергии в тепловую путем выделения тепла при принудительном турбулентном потоке жидкости внутри теплогенератора. В результате жидкость нагревается и под давлением подается в выходное отверстие корпуса. Затрачиваемая при этом механическая энергия электродвигателя почти полностью преобразуется в тепловую энергию и энергию напора нагреваемой жидкости.
Рисунок 2.10 – Водяная система тепловоза ТЭМ2 после установки системы горячего отстоя «Вихрь»: 1– блок дизеля; 2 –водяной насос; 3 – верхний водяной коллектор; 4 – калорифер; 5 – подогрев кабины; 6– распределительный бак; 7 – водяные секции шахт холодильника; 8 – разобщительный кран; 9 – разобщительный кран; 10 – обратный клапан; 11– вихревой механический теплогенератор; 12 – водомаслянный теплообменник
Горячая вода подаѐтся в водомасляный теплообменник (далее ВМТ). Бак теплообменника оборудован прямоточными водяными трубками в лабиринтном контуре системы обогрева масла дизеля, далее вода подаѐтся в штатную систему охлаждения дизеля, проходит через водяные секции холодильника и далее в блок дизеля тепловоза. Через ВМТ дизельное масло перекачивается малогабаритным циркуляционным маслонасосом. Предусмотрена возможность питания системы от внешнего источника переменного трѐхфазного тока З80 В и от вспомогательной дизель- генераторной установки мощностью не менее 16 кВт. Система управления в автоматическом режиме контролирует и поддерживает: температуру воды в системы охлаждения дизеля (плюс 20–80 °C); температуру масла дизеля (плюс 20–50 °C); температуру воздуха кабины управления (плюс 10–25 °C); заряд аккумуляторных батарей; наличие и уровень топлива в дополнительном топливном баке. Система оповещения и связи производит оповещение персонала звуковыми сигналами и светоиндикацией о включении и выключении АВТ, а также возникновении аварийных режимов работы. Одновременно через систему GPS дублируются параметры работы на пульт диспетчера депо [6].
Характер применения системы автономного прогрева имеет достаточно широкий диапазон в области энергосберегающих технологий на железнодорожном транспорте и в частности система может быть использована в локомотивных депо при прогреве дизелей. Основной статьей затрат при эксплуатации тепловозов, является дизельное топливо, расход которого достигает от 30 % до 80 % при работе тепловозов на холостом ходу (особенно зимний прогрев). Применение в существующих дизельных двигателях воды в качестве охлаждающей жидкости и высокая вязкость дизельного масла при низких температурах, не позволяют находиться дизелю в заглушенном состоянии. На данный момент разработано несколько проектов модернизации тепловозов по снижению потребления топлива дизелем во время горячего простоя: система («stop-start»), система автоматической остановки и запуска двигателя в зависимости от его температуры; система прогрева дизеля от внешней тепло-гидравлической установки; система подогрева дизеля от внешнего источника электроэнергии; система электрического подогрева дизеля от вспомогательной дизель-генераторной установки; система подогрева дизеля с помощью теплогенераторов [4].
Недостатками системы являются: расход моторесурса дизеля, разряд аккумуляторных батарей, сниженный, но все же высокий расход топлива. Известна система прогрева дизеля от внешней тепло-гидравлической установки, включающая в себя: внешний бак с горячей водой, шланги и гидронасос.
2.4 Системы прогревов тепловозов, применяемых за рубежом
Технологии, позволяющие снизить расход топлива при работе двигателя на холостом ходу, имеют большой потенциал и привлекают внимание многих производителей оборудования для локомотивов. Компания Kim Hot-start выпустила систему DDHS для подогрева двигателя при запуске, которая разогревает охлаждающую жидкость и масло и использует во время прекращения работы двигателя вспомогательный привод, потребляющий только часть топлива, которое было бы израсходовано при холостом режиме работы двигателя. В настоящее время система DDHS испытывается железнодорожными компаниями BNSF и Wisconsin & Southern на маневровых тепловозах в Чикаго в рамках испытаний, проводимых Агентством США по защите окружающей среды [6].
Другой привлекшей внимание железных дорог технологией, сберегающей топливо при холостом режиме работы двигателя, является вспомогательная силовая установка K9 APU, разработанная компанией Eco-Trans Technologies, совместным предприятием компаний CSXT и Road and Rail Inc. Эта установка потребляет воду и масло основного двигателя во время прекращения его работы. Их расход составляет 10 % от расхода при холостом режиме работы двигателя. В 2002 г. CSXT оборудовала установками K9 APU около 800 локомотивов, построенных подразделением EMD корпорации General Motors. В 2003 г. железные дороги 1 класса оборудуют такими установками ещё 600 локомотивов, а железная дорога Norfolk Southern (NS) – 100 локомотивов EMD. В Хьюстоне BNSF планирует провести демонстрацию двух маневровых локомотивов с этими установками в рамках проекта по снижению выброса в атмосферу окислов азота. Eco Trans заключила также соглашение с компанией General Electric Transportation Systems (GETS) на производство установок APU для новых локомотивов этой компании.
Ещё одним способом сокращения расхода топлива при холостом режиме работы двигателя является система автоматической остановки и запуска двигателя (AESS). Летом 2002 г. компании Kim Hotstart и ZTR Control Systems, основные разработчики технологии остановки и запуска двигателя («stop-start»), начали продавать комплект оборудования Hotstart-ZTR Control package, обеспечивающий экономию топлива при холостом режиме работы двигателя. В этот комплект входит система DDHS компании Kim Hotstart и система отключения силовой установки локомотива SmartStart® компании ZTR. Система SmartStart предназначена для автоматического отключения и включения как двигателя локомотива, так и системы Hotstart с целью поддержания необходимой температуры двигателя, напряжения в аккумуляторных батареях и давления в тормозной системе [5].
Последний вариант AESS компании EMD обеспечивает сокращение времени работы двигателя на холостом ходу и экономию топлива за счёт применения системы дистанционного мониторинга локомотива IntelliTrain. Эта система позволяет следить за перемещением локомотивов с использованием системы глобального позиционирования (GPS), осуществляет дистанционное диагностирование состояния локомотива и его рабочих параметров, а также выявляет и диагностирует проблемы, которые могут вызвать необходимость в ремонте. В последнее время EMD присоединила к системе IntelliTrain программное обеспечение Equipment Condition Monitoring (TM) корпорации SmartSignal. Эта программа помогает железным дорогам быстрее выявлять механические проблемы и составлять оптимальный график обслуживания. Она направляет ключевые данные в департамент перевозок, где реальный расход топлива точно анализируется и сравнивается с ожидаемым расходом для данного типа локомотива и режима эксплуатации.
2.5 Системы прогрева, применяемые в различных отраслях
2.5.1 Автомобильные
Особенностью дизельного топлива является увеличение вязкости при понижении температуры, которое сопровождается помутнением, кристаллизацией и дальнейшим застыванием. При значительном повышении вязкости нарушается нормальная работа топливной системы, вплоть до полного прекращения подачи дизельного топлива. Для противодействия указанным негативным факторам на легковых и грузовых автомобилях применяются подогреватели дизельного топлива.
Подогреватели дизельного топлива выполняют, как правило, две функции:
- подогрев дизельного топлива при запуске двигателя (предпусковой подогрев);
- поддержание определенной температуры дизельного топлива при работе двигателя (маршевый подогрев).
Данные функции могут быть реализованы как раздельно, так и совместно. В последнем случае речь идет о системе подогрева дизельного топлива.
Ведущими производителями подогревателей дизельного топлива являются фирмы Alternative Technology Group GmbH, ATG (модель Diesel Therm), Parker (модель Racor), Номакон.
К предпусковым подогревателям дизельного топлива относятся: подогреватели фильтра тонкой очистки, гибкие ленточные подогреватели и подогреваемые топливозаборники. В основе данных устройств лежит электрический нагревательный элемент, питающийся от аккумуляторной батареи.
Фильтр тонкой очистки топлива – самое уязвимое место топливной системы, потому что именно его пропускная способность нарушается вследствие низкой температуры. Для подогрева фильтра тонкой очистки используются подогреватели бандажного (накладного) типа. Подогреватель включается водителем из салона на 3–5 мин и обеспечивает предпусковой подогрев в интервале отрицательных температур от минус 5 до минус 40 °С.
Гибкие ленточные подогреватели ввиду своей универсальности могут устанавливаться в различных местах топливной системы (топливопроводы, топливный фильтр). Они обеспечивают как предпусковой, так и маршевый подогрев топлива.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
