Admin

Автоматизированный обогрев тепловоза

Автоматизация обогрева тепловозов при их отстое в условиях отрицательных температур наружного воздуха — одна из приоритетных задач. Известны самые разнообразные подходы к решению этой проблемы. Каждый из них наделен как положительными свойствами, так и определенными недостатками.

На основе анализа существующих систем автоматического регулирования (САР) обогрева тепловозов авторы этой статьи в своей совместной разработке упростили аппаратное решение. Это достигнуто за счет задействования штатного оборудования локомотива при минимальном доукомплектовании САР. Второй, не менее важной задачей создания САР, явилось такое использование тепла водяной системы (ВС), при котором достигаются минимальные расход топлива и частота пусков дизеля за период обогрева.

Исследования показали: при работе тепловоза ЧМЭЗ на холостом ходу водяная система поглощает мощность 57,8 кВт, что очень много для обеспечения регламентируемой температуры. Установлено, что даже при температуре наружного воздуха минус 21 °С требуемая средняя за цикл мощность составляет примерно 18 кВ. Это позволило адаптировать САР к изменениям температуры наружного воздуха. Так, при минус 21 °С часовой расход топлива на обогрев тепловоза, когда действует САР, снижается с 10,2 кг/ч до 3,4 кг/ч, а при минус 1 °С — до 1,27 кг/ч.

Структурная схема САР, защищенная патентом на изобретение № 2169274 в 2001 г. «Способ обогрева водяной системы тепловоза и устройство для его осуществления», показана на рисунке. Принцип действия системы основан на известном в практике способе включения дизеля для подогрева ВС, а после достижения определенной температуры охлаждающей жидкости — его остановки.

Температура автоматически контролируется в двух элементах водяной системы. Один из них — элемент, обладающий наибольшей теплоемкостью (верхний коллектор холодильника основного контура), другой — с наименьшей теплоемкостью (трубопровод отвода воды от отапливаемой ступеньки под ногами машиниста). Первый охлаждается с наименьшей скоростью, второй — с наибольшей. Все промежуточные элементы, таким образом, гарантированы от недопустимого охлаждения.

Особое значение придается автоматическому контролю надежности пуска дизеля и, соответственно, защите САР при срыве запуска и соответствующей аварийной сигнализации. Известны способы решения этой задачи за счет получения необходимого сигнала по давлению масла (тепловоз 2ТЭ10В) или по электродвижущей силе вспомогательного генератора (тепловоз ЧМЭЗ). Однако и давление масла, и э.д.с. генератора приобретают определенные значения не только после запуска дизеля, но и в результате прокрутки коленчатого вала тяговым генератором от аккумуляторной батареи.


В системе, созданной совместно специалистами ООО «Трансмет» Нижегородского отделения ВНИИЖТа и депо Горький-Сортировочный, поставленная задача решается по сигналу, который однозначно фиксирует наличие эффективного момента на валу дизеля. При включении на тепловозе ЧМЭЗ тягового генератора для пуска дизеля его ток достигает пика 1700 А. Возможно, пуск не состоялся, тогда ток устанавливается на значении 500 А. Если же дизель перешел на самостоятельную работу и развивает на валу вращающий момент, то ток тягового генератора снижается практически до нуля. Именно этот эффект используется для контроля за достоверным пуском дизеля.

Процесс автоматического регулирования обогрева тепловоза по схеме, представленной на рисунке, происходит следующим образом. Если температура воды в верхнем коллекторе холодильника ниже регламентируемого значения, то контакт термореле 6 находится в разомкнутом состоянии. При этом двухпозиционный регулятор 10 формирует управляющий сигнал на систему 5 пуска дизеля, который протекает в режиме, определяемом штатной схемой.

Отличие состоит в том, что в процессе пуска дизеля нажатием кнопки «Пуск» после небольшой выдержки времени машинист ее отпускает. При этом контакты кнопки размыкаются. В системе автоматики обогрева регулятор сохраняет в замкнутом состоянии контакты, управляющие пуском.

Для отключения тягового генератора от аккумуляторной батареи в схему введен блок 7 контроля возбуждения вспомогательного генератора. После запуска дизеля и достижения частоты вращения коленчатого вала, близкой к значению холостого хода, этот блок формирует сигнал на отключение батареи. Водяной системе тепловоза передается тепловая энергия.

Когда температура воды достигает плюс 48 °С, термореле 6 включается, воздействуя на регулятор f 10. Последний передает на систему 5 командный сигнал на остановку дизеля. Наступает период охлаждения ВС до температуры плюс 45 °С, = при которой термореле 6 размыкает свои контакты. В результате | происходит повторный пуск дизеля, Термореле 7 выполняет защитные функции. Его контакты размыкаются лишь в случае, если температура в отводящем патрубке отапливаемой ступеньки для ног машиниста понизится до критического . значения, а в коллекторе станет выше плюс 45 °С. Для определения достоверности пуска дизеля служит блок 9 контроля самостоятельной работы дизеля на топливе.

Согласно данным опытной эксплуатации САР обогрева тепловоза, сокращение расхода топлива при в использовании системы достигает 12 — 15 т в год по одному тепловозу. Однако системе присущ и недостаток, заключающийся в необходимости осуществления от трех до восьми запусков дизеля в течение двенадцатичасового простоя тепловоза.

Устранению отмеченного недостатка была посвящена серия разработок и натурных испытаний, которые выполнили научные сотрудники ВНИИЖТа и специалисты депо Горький-Сортировочный. В j результате удалось уменьшить пиковое значение тока с 1700 до 650 — 700 А. Поиски путей совершенствования САР продолжаются. Так, весьма эффективен способ обогрева тепловозов по системе двух единиц. В этом случае количество пусков сокращается в два раза.

Д-р техн. наук Е.Б. ШУМКОВ, канд. техн. наук Е.С. ЕРИЛИН, научные сотрудники Нижегородского отделения ВНИИЖТа, инженеры Л.В. МАЗУР, А.Е. НИКОЛАЕВ, заместители начальника депо Горький-Сортировочный Горьковской дороги

__________________
Телеграм-канал ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНИК

Если у вас возникли вопросы по работе сайте - пишите на почту admin@scbist.com

СЦБот

Эта тема была перенесена из раздела Журнал "Локомотив".

Перенес: Admin