Пояснительная записка (1233964), страница 4
Текст из файла (страница 4)
Рисунок 2.1– Классификация систем прогрева
Снизить непроизводительные потери топлива при прогреве силовой установки работой дизеля можно уменьшением относительной длительности его работы в цикле прогрева.
Простейшим решением этой задачи, является увеличение продолжительности режима охлаждения. Оно определяется временем падения температуры воды в наиболее интенсивно охлаждающихся участках до критических значений. Такими участками, в большинстве случаев, являются нижние ярусы секций холодильника и трубопроводы, отводящие воду из радиаторов.
Для того, чтобы увеличить длительность режима охлаждения применяют теплоизоляцию, а так же дополнительные циркуляционные электрические насосы. Периодически или постоянно прокачивая по системам теплоносители, они обеспечивают их равномерное охлаждение и более полное использование тепла, аккумулированного элементами силовой установки.
Уменьшение времени работы дизеля в режиме прогрева достигается за счёт применения дополнительного электрического водогрейного котла. Его питают от главного или вспомогательного генератора работающей секции прогреваемого тепловоза. Это позволяет за счет повышения частичной загрузки дизеля снизить повышенный износ деталей и нагарообразование в цилиндрах. Для того, чтобы ускорить прогрев, используют утилизированную энергию выпускных газов дизеля, температура которых достигает до 150 °С на холостом ходу.
В тепловозных силовых установках, кроме прогрева дизеля и его систем, также возможен прогрев всех агрегатов, расположенных в кузове локомотива. Для этого, с помощью вентилятора, в кузове обеспечивается циркуляция воздуха (замкнутая или разомкнутая), нагретого в радиаторах. Один из вариантов такого способа это замкнутая система циркуляции воздуха между дизельным помещением и охлаждающим устройством
Системы стационарного прогрева – системы прогрева разработанные на базе использования тепловой энергии котельных установок. В данной системе вода, циркулирующая по системам тепловозного дизеля, нагревается паром, поступающим из котельной в теплоподготовительном пункте. Данный способ прогрева позволяет добиться снижения расхода топлива тепловозами до 5 %.
В настоящее время недостаточно разработаны простые и надёжные по конструкции и обслуживанию эффективные системы предпускового прогрева силовых установок тепловозов. Самым распространенным способом прогрева тепловозных дизелей на сети железных дорог является самопрогрев.
Для того чтобы исключить недостатки, связанные с самопрогревом и значительно сократить расход топлива, применяют внешние источники энергии, которые имеют более высокий КПД, чем двигатели тепловозов, работающие в режиме самопрогрев и обеспечивающих возможность поддержки ТСУ тепловозов в мобильном состоянии на минимально доступном температурном уровне.
Рассмотрим подробнее варианты систем прогрева маневровых тепловозов.
2.2 Система прогрева маневровых тепловозов
Система прогрева тепловозов маневровых (СПТМ) – это автономная система прогрева, которая обеспечивает в течение длительного времени поддержание предпусковых температур дизельных двигателей маневровых тепловозов и обогрева кабины машиниста при отрицательных температурах окружающего воздуха.
Назначение системы прогрева маневровых тепловозов это повышения экономических показателей использования тепловозов, а так же продления срока их службы.
Экономический эффект прогрева тепловоза состоит в обеспечении экономии моторного масла и топлива, а так же в увеличении моторесурса
двигателей за счет исключения их работы на холостом ходу и во время простоев локомотивов.
Принцип работы СПТМ основан на поддержании и подогреве основной температуры охлаждающей жидкости и масла дизеля тепловоза
.
Рисунок 2.2 – Cистема прогрева тепловоза маневрового[22]
Для реализации принципа работы СПТМ используют специальные приборы и измерительную аппаратуру, которые делятся на специальные функциональные группы:
- аппаратура контроля и управления;
- аппаратура электроснабжения;
- аппаратура передачи данных;
- устройства подогрева.
Аппаратура контроля и управления обеспечивает сбор информации о температурах охлаждающей жидкости и масла дизеля, окружающей среды, состояния аппаратуры электроснабжения и вторичного электропитания, а также устройств подогрева, отсутствии или наличии движения тепловоза, анализа полученной информации с последующим формированием управляющих команд.
Аппаратура энергоснабжения предназначена для обеспечения изделия электроэнергией и распределения её между различными потребителями.
Аппаратура передачи данных необходима для создания сообщений о состоянии СПТМ и их передачи по беспроводным каналам связи стандарта GSM и по протоколуGPRS.
Устройства подогрева предназначены для подогрева охлаждающей жидкости и масла в дизеле тепловоза.
2.3 Система прогрева тепловоза маневрового «Гольфстрим»
Система прогрева тепловоза маневрового «Гольфстрим», предназначена для прогрева и поддержания предпусковых температурных условий дизелей маневровых поездов в течении длительного времени (путём поддержания необходимой температуры охлаждающей жидкости и масла в картере дизеля) и прогрева воздуха в аккумуляторном отсеке и в кабине машиниста.
Система «Гольфстрим» обеспечивает:
а) поддержание температурных охлаждений жидкости при заглушённом дизеле в установившемся режиме работы СПТМ. Системы прогрева маневрового тепловоза «Гольфстрим» в пределах плюс 40–80 °С, при температуре окружающего воздуха до минус 30 °С, используя в составе СПТМ один блок подогрева охлаждающей жидкости (воды),и до минус 50 °С, используя в составе СПТМ два блока подогрева охлаждающей жидкости (БПОЖ).
б) поддержание температуры масла в картере при заглушённом дизеле тепловоза в установившемся режиме работы СПТМ в пределах плюс 20–50 °С, при температуре до минус 30 °С, используя один БПОЖ в составе СПТМ, а так же при температуре до минус 50 °С, используя два БПОЖ в составе СПТМ.
в) поддержание температуры воздуха в кабине машиниста в установившемся режиме работы системы воздушного отопления кабины машиниста (СВОКМ) при температуре окружающей среды минус 50 °С, от плюс 10 °С до плюс 30 °С, а так же выше 0 °С в аккумуляторном отсеке.
г) безопасный одноразовый простой тепловоза от своих заряженных полностью аккумуляторных батарей не менее 10 часов с заглушённым дизелем при температуре воздуха до минус 30 °С, используя один БПОЖ в составе СПТМ, и до минус 50 °С, используя в составе СПТМ два БПОЖ.
Рисунок 2.3 – Схема включения системы «Гольфстрим» на примере тепловоза ТЭМ2 [22]
В состав системы входит:
- блок подогрева охлаждающей жидкости;
- система воздушного отопления кабины машиниста;
- блок оповещения и связи;
- блок подогрева масла;
- датчик (температуры масла, температуры воды);
- аккумуляторные батареи «6СТ-210АП»;
- обратный клапан;
- жгуты.
В зависимости от требований заказчика и конструктивных особенностей тепловозов изделия могут отличаться вариантами конструктивного использования кабельной продукции, количеством используемых БПОЖ, а так же наличием или отсутствием СВОКМ.
Данная система имеет преимущества перед аналагоми (Webasto Thermo350, Webasto AirTop3500).
Преимущества перед системами с дизель-генераторами: высокий КПД, меньшие затраты на обслуживание.
Преимущества перед электрическими системами: не требует строительства стационарных мест для отстоя тепловозов и подвод высоких электрических сетей; автономность может быть включена в любом месте.
Факторы, которые образуют экономический эффект:
- уменьшение вредных выбросов в атмосферу;
- экономия топлива;
- увеличение ресурса двигателя;
- уменьшение численности персонала.
2.4 Система прогрева тепловоза маневрового «Локотерм»
Автоматизированная система прогрева тепловоза «Локотерм» позволяет железнодорожникам экономить значительное количество дизельного топлива.
АСПТ «Локотерм» позволяет отключать двигатель локомотива на время простоя, а так же исключить непроизводительное потребление дизельного топлива. Данная система поддерживает температуру воды, масла и топлива неработающего дизеля на уровне, обеспечивающем его надёжный запуск в условиях низких температур окружающей среды.
АСПТ «Локотерм» включает в себя совокупность аппаратных и программных средств, которые установлены на борту тепловоза и имеют возможность беспроводной передачи данных на сервер ОАО «РЖД».
В
состав системы входит воздушный отопитель. Благодаря ему машинистам в кабине, даже в лютый мороз, будет комфортно и тепло. Там же расположены пульт управления системой и блок индикации, на котором отображаются все параметры работы системы. При помощи двух подогревателей в постоянном рабочем режиме поддерживаются масло, вода и дизельное топливо. Эта система автоматически регулирует теплотворную мощность в зависимости от температуры наружного воздуха, что повышает её экономичность. Причём расход топлива меньше в среднем в 2,5 раза, чем при горячем простое, всего от 3 до 6 кг.
Рисунок 2.4 – Система АСПТ «Локотерм»[22]
АСПТ «Локотерм» по сравнению с другими аналогичными системами прогрева тепловозов обладает целым рядом преимуществ. Во-первых, она работает от собственных аккумуляторных батарей, которые заряжаются во время работы дизеля. Во-вторых, оборудование системы изготовлено из отечественных комплектующих изделий (аккумуляторные батареи, нагреватели, оттопитель, блоки и другая аппаратура) это облегчает ремонт и техническое обслуживание, а так же значительно снижает её стоимость.
Так же к достоинствам системы можно отнести увеличение ресурса работы дизель-генератора за счёт отключения двигателя, а также сокращения объемов выброса в атмосферу вредных газов, что положительно влияет на экологическую обстановку.
Система «Локотерм» позволяет передавать автоматически всю необходимую информацию о её работе в режиме реального времени на заданный сервис. Если возникает неисправность, то по каналам мобильной связи в виде SMS-сообщений посылается соответствующее текстовое оповещение с указанием кода отказа, что облегчает поиск неисправности. Кроме этого, в дополнение к визуальной и речевой информации на локомотиве установлена сирена, которая позволяет мгновенно оповестить персонал о проблемах возникших в системе АСПТ «Локотерм» или в работе тепловоза.
2.5 Пункт стационарного прогрева тепловоза
В мировой и отечественной практике неоднократно делались попытки избежать непроизводительной работы тепловозного дизеля во время прогрева или существенно снизить её. Пытались использовать как внешние, так и установленные на тепловозе устройства прогрева. Проблема прогрева на сегодняшний день рассматривается не только с точки зрения расхода затрат на дизельное топливо, энергию, износа двигателя, а так же учитывается и экологическая сторона данного вопроса, так как прогрев осуществляется на тяговой территории депо, расположенной в черте города. А данный процесс сопровождается значительным шумом и выбросом высокотоксичных отработавших газов.
В данном случае прогрев осуществляется путём прокачки теплоносителя внешним стационарным насосом по водяной охлаждающей системе тепловоза. Такой способ стационарного прогрева в наших условиях требует наименьших затрат.
Среди конструкций водяной, масляной и топливной систем тепловоза, наиболее быстро охлаждается водяная система. Это происходит из-за большого количества элементов с различными теплоемкостями и условиями сохранения теплоты. Через некоторое время после остановки дизеля температуры различных элементов водяной системы (I и II контуров) могут значительно различаться. Одновременно дизельное масло почти полностью стекает в картер, который хорошо защищён от воздействия наружного воздуха топливным баком и аккумуляторными отсеками. Что касается охлаждения топлива, то его переохлаждение маловероятно в силу его большой теплоемкости, несмотря на непосредственный контакт топливного бака с окружающим воздухом.
Рисунок 2.5 – Тепловые потери систем тепловозного дизеля в зависимости от температурного напора между средней температурой системы и наружного воздуха [21]
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
