ПЗ (1233967), страница 6
Текст из файла (страница 6)
- межремонтный период эксплуатации тепловоза увеличивается в несколько раз.
Существенно сокращается расход масла. Благодаря такой системе, расход топлива на холостых оборотах снижается в 6,5 раз, расхода масла не происходит, ресурс двигателя увеличивается за счет его покоя. Оборудованные системой тепловозы требуют меньше расходов, увеличивается их срок эксплуатации экономия до 60000 рублей на один тепловоз в месяц.
3.3 Комплексная автономная система подогрева тепловоза «Бриз»
Комплексная автономная система подогрева тепловоза «Бриз» предназначена для прогрева и поддержания в течение длительного времени нормативных предпусковых температурных условий дизелей тепловозов, обеспечивающих немедленное использование тепловоза по основному назначению, а также обогрева кабины машиниста в условиях умеренно-холодного климата при температуре окружающего воздуха от минус 50 °С до плюс 60 °С. На рисунке 3.3 изображена принципиальная схема комплексной автономной системы подогрева тепловоза «Бриз»
Рисунок 3.3 – Принципиальная схема комплексной автономной системы подогрева тепловоза «Бриз»
Тепловая мощность системы подогрева охлаждающей жидкости:
- для маневровых тепловозов малой мощности: не менее 30 кВТ (один подогреватель);
- для магистральных и маневровых тепловозов большой мощности: от 60кВт (два и более подогревателей).
Тепловая мощность воздушного отопителя кабины машиниста не мене
3,5 кВт.
Максимальный расход топлива:
- при мощности 30 кВт – 3,7 кг/час;
- при мощности 60 кВт – 7,4кг/час;
- воздушным отопителем – 0,36 кг/час.
Регулировка температуры охлаждающей жидкости в диапазоне 20–80 °С.
Регулировка температуры воздуха в кабине машиниста в диапазоне 5–35°С.
На рисунке 3.4 изображена схема оповещения КАСП «БРИЗ».
Срок окупаемости в зависимости от простоя тепловоза составляет от 1 года. Расчет сделан для тепловоза серии ТЭМ2 (мощность дизеля – 1200 л.с.) при использования КАСПТ в субарктическом климатическом поясе России и стоимости топлива 28 790 рублей без НДС за тонну.
Рисунок 3.4 – Система оповещения КАСП «БРИЗ»
Так же стоит отметить преимущества от установки данной системы:
- высокая надежность системы;
- возможность самодиагностики и дистанционного контроля работоспособности;
- гарантийное обслуживание в течение 1 года;
- минимальные сроки устранения неполадок;
- своевременное предоставление информации клиентам о работе системы;
- постгарантийное обслуживание.
На сегодняшний день реализованы проекты КАСПТ «БРИЗ» для маневровых и магистральных тепловозов следующих серий:
- ТЭМ 7 (А) – 2 тепловоза;
- ТЭМ 2 (У; М; УМ) – 178 тепловозов;
- ТЭМ 18 (ДМ) – 37 тепловозов;
- ЧМЭ 3 – 42 тепловоза;
- ТГМ 6 – 6 тепловозов;
- ТГМ 4 (А; Б) – 2 тепловоза;
- 2ТЭ116 – 1 тепловоз.
3.4 Автономная система подогрева «HOTSTART»
В США фирма HOTSTART серийно выпускает систему прогрева тепловозных дизелей АСПД [13]. АСПД (Автономная система подогрева с приводом от дизельного двигателя) в английском варианте DDHS (diesel driving heating system) позволяет останавливать основной двигатель локомотива в любом месте и при любой погоде. АСПД — отдельная система, в основе которой небольшой дизельный двигатель, с системами обогрева и автоматики. Система питания АСПД от дизельного топлива локомотива. АСПД поддерживает температуру основных систем главного двигателя, в рабочем диапазоне, готовым к запуску и полным нагрузкам в любой момент времени (рисунок 3.5).
Рисунок 4.3 – Автономная система подогрева с приводом от дизельного двигателя фирмы HOTSTART
Преимущество данной системы:
- подогревает и поддерживает температуру охлаждающей жидкости в локомотиве выше 38 °С даже при окружающей температуре ниже минус 40 °С;
- обогревает кабину машиниста с помощью электрических обогревателей и подзаряжает аккумуляторные батареи локомотива;
- подогревает масло в двигателе (10 кВт);
- З-х цилиндровый, надежный дизельный двигатель (27 л.с), потребляет в среднем менее 5 литров в час дизельного топлива в зависимости от окружающей температуры. (Основной двигатель на тепловозе, в зависимости от мощности потребляет 50–150 л/час);
- увеличенный картер двигателя (82 л), позволяет реже проводить сервисное обслуживание;
- небольшие габариты позволяют устанавливать АСПД в проходах, в отсеке двигателя или в любом другом удобном месте;
- автоматический запуск/остановка, изменение оборотов двигателя по мере необ-ходимости, для поддержания оптимальной температуры охлаждающей жидкости локомотива и зарядки аккумуляторной батареи;
- дополнительная опция: контроль за работой тепловоза, при помощи сети интернет, с любого удаленного места; позволяет получать данные о работе локомотива в режиме реального времени: температура двигателя, напряжение в акумуляторах, начало движения и остановка тепловоз, работа на холостом ходу, местоположение, запуск и остановка основного двигателя, запуск и остановка вспомогательного двигателя, с выводом всех данных на экран диспетчера;
- система позволяет контролировать реальный расход топлива и предотвращать несанкционированный слив топлива;
- дополнительная опция: Сигнал тревоги и текстовое сообщение, при понижении температуры охлаждающей жидкости ниже установленного предела;
- дополнительная опция: монтажный комплект, обеспечивает более легкую и быструю установку.
Стоимость данной установки на 30 апреля 2011 года составляет
2000000 рублей.
Экология и защита окружающей среды. АСПД позволяет сократить вредные выбросыв атмосферу в 10–15 раз. Министерство экологии США рекомендует установку АСПД, на все тепловозы.
Для магистральных тепловозов, которые состоят из двух, трех или четырех секций, существенную экономию энергоресурсов может дать применение электрических водогрейных и циркуляционных устройств с питанием от дизель-генераторной установки (ДГУ) одной секции. При этом обеспечивается автономность локомотива в режиме прогрева и подзарядка аккумуляторных батарей, а дизель работающей секции используется более эффективно за счет дополнительной нагрузки на него.
Анализ систем прогрева показывает, что в наибольшей степени задачей поддержания силовой установки тепловоза в постоянной готовности к принятию нагрузки, отвечают автономные системы прогрева. Однако в настоящее время отсутствуют генераторы теплоты отечественного производства, подходящие для таких систем. С освоением в нашей стране серийного выпуска автомобильных дизелей малой мощности, по-видимому, наиболее перспективными окажутся системы прогрева на базе этих дизелей. Могут найти применение и генераторы теплоты с термопреобразователями и газовой турбиной.
В современных условиях для решения проблемы прогрева силовых установок тепловозов наиболее предпочтительны электрические схемы, поскольку они основываются на доведенных, серийно выпускаемых элементах. Поэтому тепловозостроительные заводы начали внедрение именно электрических систем прогрева, оснастив ими серийные и опытные тепловозы: ТЭМ2У; 2ТЭ116А; 4ТЭ130; ТЭ136; 4ТЭ10С; ЧМЭЗТ и др. Однако серийные электрические системы обеспечивают необходимую теплопроизводительность только при определенном уровне температур наружного воздуха, а при более низких температурах наружного воздуха такие системы мало эффективны. Следует отметить и такой недостаток серийных электрических систем как использование режима холостого хода дизеля, при отборе электроэнергии от тягового генератора. Также при прогреве водяной системы дизеля от внешнего источника трехфазного переменного тока не предусматривается возможность подогрева топлива, масла и подзарядка аккумуляторной батареи. Кроме того, зависимость от внешнего источника энергии делает электрические системы прогрева неавтономными, требует оборудования специальных линий отстоя с устройствами присоединения к энергосети, снижает маневренность локомотивного парка депо.
Следует отметить и системы прогрева с использованием аккумулятора тепла, роль которого выполняет водяная система дизеля с значительно большей массой охлаждающей воды [14]. При работе дизеля в зимнее время под нагрузкой температура воды в аккумуляторе должна поддерживаться на наиболее высоком уровне постоянным автоматическим пополнением более горячей водой. При стоянках тепловоза накопленное тепло может быть возвращено в систему охлаждения дизеля естественной или принудительной циркуляцией воды через аккумулятор тепла. Естественная циркуляция может быть обеспечена присоединением наиболее холодных участков водяной системы к аккумулятору. Аккумулятор тепла следует надежно изолировать от воздействия наружного воздуха. В качестве теплоизоляции можно использовать металлическую оболочку. Пространство между аккумулятором и оболочкой может быть заполнено дизельным маслом, которое одновременно будет масляным аккумулятором тепла и, в некоторой степени, тепловым изолятором, так как коэффициент теплопроводности масла примерно в два раза ниже, чем у воды. Аккумулятор тепла необходимо оборудовать электронагревательными элементами или другими устройствами для обогрева. Аккумулятор тепла вместимостью 2–3 м3 позволит значительно повысить теплоемкость водяной системы тепловоза, что будет способствовать сокращению времени и снижению расхода топлива на прогрев, повышению ресурса и надежности дизеля. Зарубежный опыт показывает, что проблема прогрева тепловозов актуальна и для стран с более высоким уровнем среднегодовых температур, чем в нашей стране. Например, в Германии создана унифицированная система прогрева, которая позволяет осуществлять прогрев дизеля с целью стабилизации температуры. По этой системе дизель прогревается за счет циркуляции воды в системе охлаждения, причем вода может подогреваться паром из внешнего паропровода или отопительного котла. Возможен подогрев и горячей водой из внешней сети. Внедрение данной системы обеспечивает экономию дизельного топлива на железных дорогах Германии в размере 5700 т ежегодно.
Интересные системы охлаждения [15] применены на тепловозах серий V36, V320 (Германия), в которых температура воды при работе дизеля регулируется не изменением потока воздуха через радиатор, а изменением потока воды, проходящего через него (рисунок 3.6, а). При температуре ниже нормальной вода, засасываемая циркуляционным насосом 1, прокачивается через дизель 2 и водомасляный теплообменник 3, с ответвлением части воды на охлаждение вакуумного тормозного насоса 4 и через термостатный клапан 5 возвращается в водяной бак 6. Если температура воды превышает установленную норму, термостатный клапан 5 открывает проход к холодильнику 7, пройдя который циркулирующая вода смешивается с водой, находящейся в баке.
На тепловозах U25B, U28B и U50 американской компании «Дженерал электрик» [16] применяются подобные системы охлаждения. В этих системах охлаждения оптимальная температура теплоносителей поддерживается автоматически в любое время года на всех нагрузках за счет организации перепуска воды (рисунок 3.6, б). Циркуляционный насос 1 подает охлаждающую воду из дизеля 2 непосредственно в водяной бак 5 или через секции холодильника 6. Вода из секций холодильника возвращается в бак и затем поступает в насос через водомасляный теплообменник 3 и дизель. Количество воды, проходящее через секции, регулируется с помощью шести спаренных клапанов 4, работающих параллельно тремя группами. При низкой температуре охлаждающей воды клапаны закрыты, и вся вода из двигателя поступает в бак в обход секций холодильника. С повышением температуры воды соответствующие термостаты срабатывают и открывают поочередно клапаны всех трех групп. Температура воды в системе поддерживается в диапазоне
74–82 °С.
Прогрев силовой установки тепловоза при таких системах охлаждения производится при отключенном холодильнике, что позволяет значительно уменьшить теплоотдачу в окружающую среду и, следовательно, сократить затраты теплоты при прогреве. Кроме того, такие системы позволяют значительно увеличить безопасный простой тепловоза с остановленным двигателем путем слива воды из радиаторов в теплоизолированный водяной бак.
В этих системах охлаждения оптимальная температура теплоносителей поддерживается автоматически в любое время года на всех нагрузках за счет организации перепуска воды. Прогрев силовой установки тепловоза при таких системах охлаждения производится при отключенном холодильнике, что позволяет значительно уменьшить теплоотдачу в окружающую среду и, следовательно, сократить затраты теплоты при прогреве. Кроме того, такие системы позволяют значительно увеличить безопасный простой тепловоза с остановленным двигателем путем слива воды из радиаторов в теплоизолированный водяной бак.
На основании выше изложенного можно заключить, что в настоящее время недостаточно разработаны надежные, простые по конструкции и обслуживанию, эффективные систем предпускового прогрева силовых установок тепловозов. Практически массовым способом прогрева тепловозных дизелей на сети железных дорог является их самопрогрев.
Основываясь на проведенном анализе, поставлены следующие основные задачи дипломного проекта: разработка технических систем прогрева силовых установок тепловоза 2ТЭ10МК от внешнего источника энергии.
Продолжение таблицы 5.1
Рисунок 3.6 – Схема систем охлаждения зарубежных тепловозов
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
