Admin

Модернизация тепловозов - эффективный путь обновления парка промышленных предприятий

Обновление парка тепловозов промышленных предприятий является на сегодняшний день актуальной задачей. Как известно, решаться она может двумя путями: приобретением нового подвижного состава и модернизацией существующего. Недавно в Екатеринбурге состоялась конференция на тему применения двигателей производства компании «Камминз» (Cummins) на маневровых тепловозах промышленного транспорта.
Компания «Камминз» является одним из лидеров в дизе-лестроении. Ассортимент продукции компании охватывает
дизельные и газовые двигатели, гибридные электрические платформы, генераторные установки, компоненты, узлы и детали двигателей, цифровые системы удаленного мониторинга и связанные с ними технологии.
В работе конференции приняли участие представители компании «Камминз», Шадринского автоагрегатного завода (ШААЗ), Уральской горно-металлургической компании (УГМК), представители собственников подвижного состава некоторых крупных промышленных предприятий («СУЭК», «Евраз», «Норильский Никель» и др.).

А.В. МОЛЧАНОВ, спец. корр. журнала Фото автора

Открыл конференцию генеральный менеджер подразделения «Силовые системы» ООО «Камминз» А.С. Лаврёнов. В своем докладе Андрей Сергеевич рассказал об основных вехах развития компании «Камминз», отметившей в 2019 г. свое 100-летие. Компания была основана в 1919 г. Клесси Камминзом при поддержке местного банкира и инвестора Уильяма Ирвина. К. Камминз был одним из первых, кто увидел коммерческий потенциал
двигателя, изобретенного Р. Дизелем двумя десятилетиями ранее. Первоначально по лицензии он выпускал двигатель для сельскохозяйственной продукции мощностью 4,5 кВт (б л.с.). Вскоре компанией был освоен выпуск двигателей собственной конструкции. Уже к концу 1960-х годов компания «Камминз» стала международной, состоявшей из более чем 2,5 тыс. дилерских пунктов продаж и сервисного обслуживания в 98 странах мира.
На сегодняшний день компания «Камминз» является крупным независимым мировым производителем дизельных и газовых двигателей мощностью от 37 до 3235 кВт (49 — 4400 л.с.). Продукция компании применяется на различных типах транспортных средств (автомобили, автобусы, строительная и сельскохозяйственная техника, морские суда, железнодорожный транспорт). Все типы двигателей отличаются надежностью, благодаря чему компании удается занимать лидирующие позиции на рынке. Для всех типов двигателей предоставляется полная поддержка в рамках всемирной сети поставок запасных частей и сервисного обслуживания компании.
В России продукция компании «Камминз» появилась в начале 1970-х годов вместе с поставками тяжелой карьерной техники. На сегодняшний день компания глубоко интегрировалась в российский рынок по всем направлениям своей деятельности. Общий парк эксплуатируемых в России и странах СНГ двигателей насчитывает в настоящее время более 382 тысяч единиц.
Компания активно сотрудничает с ведущими отечественными и зарубежными производителями железнодорожной техники, а также компаниями, специализирующимися на ремонтах и модернизации тягового подвижного состава.

С 2012 г. двигатели компании применяются на специальном подвижном составе Московского метрополитена, установлены на опытном образце дизель-поезда ДПМ АО «МЕТРОВАГОНМАШ», маневровых тепловозах ТЭМ31М производства АО «Желдорреммаш». Совместно с АО «Шадринский автоагрегатный завод» компания поставляет двигатели для модернизации маневровых тепловозов серий ТГМ4Б, ТГМ6, ТЭМ2. Применение современных экономичных двигателей является в настоящее время хорошей альтернативой устаревшим моделям двигателей на тепловозах.
Помимо дизельных двигателей и дизель-генераторных установок, компания совместно с партнерами предлагает комплексные решения по модернизации тепловозов. Это позволяет владельцам подвижного состава значительно снизить эксплуатационные затраты и продлить сроки службы парка локомотивов.
С обзором основных железнодорожных проектов компании «Камминз» выступил руководитель железнодорожных проектов подразделения «Силовые системы» ООО «Камминз» А.Г. Ховаев. Как отметил Алексей Григорьевич, компания «Камминз» имеет 70-летний опыт применения быстроходных двигателей для локомотивов. Первый тепловоз с двигателем «Камминз» был выпущен в 1934 г. На сегодняшний день на железнодорожном транспорте в мире
находится в эксплуатации более 31 тыс. двигателей компании. Для локомотивов компания «Камминз» предлагает широкую линейку дизельных двигателей различной мощности с высокой производительностью и низкими эксплуатационными расходами.
Среди последних новинок локомотивов, оснащенных двигателями «Камминз», докладчик отметил тепловоз с гидравлической передачей «Vossloh G6», оснащенный двигателем QSK23-L мощностью 900 л.с., «Stadler SАН» с электрической передачей переменно-постоянного тока, оборудованный двигателем QSK60 мощностью 2500 л.с. Для железных дорог США, Австралии, Аргентины, Бразилии выпущено более двухсот четырех- и шестиосных тепловозов с двигателями мощностью от 700 до 3600 л.с.
Для США и Канады компания Siemens выпустила более 80 тепловозов «Charger» с электрической передачей переменно-переменного тока, оборудованных двигателем QSK95 мощностью 4400 л.с. В США производится также модернизация локомотивов серии EMD. Взамен выработавших ресурс штатных дизель-генераторных установок устанавливается модуль на базе двигателя QSK50 мощностью 2130 л.с.
В России совместно с УГМК осуществляется комплексная модернизация тепловозов ТГМ4Б, ТГМ6 и ТЭМ2. Проект данной модернизации был подготовлен компанией Woodward-Mega (Венгрия), которая также поставила некоторые комплектующие. Модернизация проводится на Шадринском автоагрегатном заводе, входящем в состав УГМК.
В данном проекте были учтены особенности условий эксплуатации локомотивов на промышленном железнодорожном транспорте. В частности, были сохранены исходная схема тормозной системы и ее основные аппараты, отличающиеся конструктивной простотой и ремонтопригодностью. Устанавливаемый на модернизированных локомотивах современный экономичный дизель требует минимального объема работ по техническому обслуживанию, а электропривод вспомогательного оборудования повышает надежность тепловоза, уменьшает потребление энергоресурсов.
Кабина тепловоза обеспечивает повышенный комфорт и улучшенный обзор с рабочего места машиниста, что особенно важно при работе в горных выработках, а также в местах погрузки и выгрузки сыпучих материалов, где повышена запыленность воздуха. Вспомогательная дизель-генераторная установка позволяет резко сократить расход дизельного топлива и масла во время технологических перерывов, а также сохранить моторесурс основной силовой установки. В настоящее время модернизацию прошли уже более 75 тепловозов. Общая их наработка в эксплуатации составила более 1 млн ч. Модернизированные тепловозы полностью соответствуют требованиям регламента ТР ТС 001/2011.
Совместно с АО «Желдорреммаш» был разработан проект тепловоза ТЭМ31М, оснащенный дизелем QSX15 мощностью 600 л.с. В настоящее время несколько таких тепловозов работают в эксплуатационных локомотивных депо ОАО «РЖД». Опытная их эксплуатация показала снижение расхода дизельного топлива до 50 % по сравнению с тепловозами ЧМЭЗ.
Брянским машиностроительным заводом были выпущены два опытных образца маневрового тепловоза ТЭМ28. Локомотивы оборудованы дизелями QST30 мощностью 1200 л.с. В 2018 г. локомотивы были проданы заказчику в Казахстан.
Также компанией была выполнена модернизация более 20 тепловозов промышленного транспорта ТГМ4, ТГМб и ТЭМ2 для предприятий Украины с применением на них двигателей QST30.

Двигатель QST30 относится к классу быстроходных дизелей. При его разработке применялись современные методы проектирования. Блок цилиндров, коленчатый вал, узлы цилиндропоршневой группы изготавливаются из высококачественных материалов. Для местного упрочнения применяются различные технологические приемы. В результате двигатель QST30 имеет значительно меньшие габаритные размеры и вес по сравнению со среднеоборотным двигателем аналогичной мощности. Это позволяет более рационально разместить оборудование на тепловозе, упростить доступ к основным агрегатам для проведения обслуживания, уменьшить высоту кузова дизельного помещения для обеспечения кругового обзора с рабочего места машиниста.
Алексей Евгеньевич также выделил основные пути снижения расхода топлива. Характерной особенностью режимов работы двигателя промышленного тепловоза является значительное время работы
на холостом ходу (до 85 % от общего времени работы двигателя) и большое количество переходных процессов в единицу времени (более 200 переключений позиций контроллера в час).
Благодаря рациональной конструкции и относительно небольшому рабочему объему (30,5 л) у двигателя QST30 значительно снижены затраты энергии на компенсацию механических потерь. Кроме того, общая масса поршневого комплекта данного двигателя в 6,75 раз меньше, чем у его среднеоборотного аналога. Соответственно, существенно уменьшается количество топлива, необходимого для изменения частоты вращения коленчатого вала.

Современная топливная система и электронная система управления позволяют управлять цикловой подачей и углом опережения впрыска на основании данных о режиме работы двигателя, температурах теплоносителей, состоянии внешней среды и т.д. Этим обеспечивается организация рабочего процесса с оптимальными параметрами. Электронная система управления также обеспечивает защиту двигателя от работы в недопустимых режимах, диагностику, сохранение данных и ряд других функций.
Значительную долю в сокращение расхода топлива вносит поддержание оптимального температурного режима теплоносителей. В состав системы охлаждения двигателя QST30 входят термостаты, обеспечивающие автоматическое поддержание температуры охлаждающей жидкости и масла в оптимальном диапазоне в любых режимах работы двигателя. Значительный эффект дает применение автономного подогревателя, позволяющего поддерживать необходимую температуру теплоносителей при остановленном двигателе. Далее докладчик отметил, что долговечность двигателя во многом определяется конструкцией систем фильтрации. На двигателе QST30 применены фильтры со сменными элементами, обеспечивающие высокую степень фильтрации. Также было указано на значительно сокращенный перечень операций по техническому обслуживанию, которое, фактически, сводится к периодической замене масла и фильтров, а также регулировке привода клапанов. Никаких других операций, связанных с разборкой двигателя или снятием его агрегатов, до проведения плановой переборки не предусматривается.
В качестве подтверждения высокой долговечности двигателя QST30 были приведены результаты лабораторного анализа масла из систем смазки двигателей нескольких тепловозов серии ТЭМ2-УГМК с общей наработкой от 25 до 430 тыс. мото-часов. Согласно этим данным, признаков износа основных узлов двигателей не наблюдается.
Приведенные выше основные новые технические решения, применяемые в двигателе QST30, позволяют получить заказчику локомотив с совершенно иными техническими характеристиками.
0 сервисной поддержке клиентов в России и странах СНГ, существующей в компании, рассказал руководитель направления бизнеса двигателей и энергетических систем ООО «Камминз» П.А. Яшин. Павел Александрович отметил, что компания «Камминз» имеет разветвленную сеть сервисных центров в России, а также в других странах СНГ. Сертифицированной и качественной сервисной поддержкой продукции компании Cummins занимаются более
1 тыс. человек, включая организацию постоянного присутствия сервисной поддержки на местах заказчика. Склад ООО «Камминз», оборудованный самой современной системой управления складским хозяйством, имеет площадь около 3,2 тыс. м2, на которой находятся более 10 тыс. наименований комплектующих изделий.
Для подготовки сервисных специалистов компания «Камминз» имеет собственный сертифицированный по всем требованиям Cummins учебный центр. В процессе обучения слушатели изучают такие курсы, как панели управления генераторных установок, техническое обслуживание, диагностика, поиск и устранение неисправностей двигателей и генераторов различных серий с использованием реальных модулей соответствующих моделей.

Выездной сервис ООО «Камминз» полностью соответствует глобальным стандартам компании. В штате имеются 50 квалифицированных сертифицированных сервисных инженеров и механиков. Парк выездного сервиса содержит специально оборудованные сервисные автомобили для выполнения квалифицированных и мобильных работ на территории заказчика.
Наличие сертифицированных специалистов, постоянно проходящих обучение в мировых учебных центрах «Камминз», специального инструмента, постоянное обновление технической информации, предоставление глобальной гарантии, непрерывный контроль за пополнением запасов продукции на складе обеспечивают быстрый и качественный сервис.

Опытом эксплуатации модернизированных на АО «ШААЗ» тепловозов поделился начальник отдела содержания транспортных средств ОАО «УГМК» О.М. Калинин. На протяжении нескольких лет на предприятиях компании в эксплуатации находятся несколько десятков модернизированных тепловозов серий ТГМ4Б-УГМК, ТГМб-УГМК, ТЭМ2-УГМК, а также несколько единиц новых локомотивов серии ТЭМ2Н-УГМК. Всего модернизировано и выпущено более 75 единиц тепловозов. Олег Михайлович отметил высокую надежность данных машин.
В результате проведенной модернизации предприятия УГМК получили практически новые локомотивы с улучшенными техническими характеристиками. Результат эксплуатации показал значительную экономию топлива по сравнению с серийными тепловозами, увеличение коэффициента технической готовности локомотивного парка. Существенно были улучшены условия труда локомотивных бригад. Срок службы модернизированных тепловозов согласно сертификатам соответствия требованиям ТР ТС 001/2011 составляет 57 — 62 года с даты постройки базового локомотива (в зависимости от серии).

Заместитель технического директора по модернизации тепловозов АО «Шад-ринский автоагрегатный завод» А.В. Па-пировский рассказал о реализованных на предприятии проектах модернизации тепловозов. Александр Васильевич отметил, что в 2013 г. на предприятии был открыт цех по модернизации маневровых тепловозов серий ТЭМ2, ТГМ4Б, ТГМ6, оснащенный современным оборудованием (в том числе диагностическим), а также дробеструйной
камерой очистки, моечными машинами, окрасочно-сушильной камерой.
При проведении модернизации выполняются капитальный ремонт экипажной части, усиление главной рамы, производится замена штатного дизельного двигателя на двигатель компании «Камминз» (США), замена генератора на синхронный трехфазный ITAG-900/175 (Германия), замена компрессора, установка системы управления тепловозом «Woodward MEGA» (Венгрия), замена кабины машиниста и кузова тепловоза, их окраска.

При поступлении тепловоза на предприятие производятся его полная разборка на узлы и агрегаты, очистка и мойка узлов и деталей, их дефектация (включая неразрушающий контроль), очистка от старой краски и грязи рамы тепловоза, рам тележек и их деталей, топливных баков и т.д. Детали локомотива, которые не будут использованы при модернизации, утилизируются либо передаются обратно заказчику.
Для модернизированного тепловоза изготавливается новый кузов, состоящий из модулей дизельной камеры, кабины машиниста, аккумуляторной камеры, аппаратной камеры, камеры охлаждения.
Изготавливаются также новые трубопроводы системы охлаждения, топливной системы, пневматической системы, песочной системы.

Ремонту и проверке подвергаются рамы тележек тепловоза, колесно-моторные блоки (в объеме капитального ремонта), рессорное подвешивание, автосцепные устройства, тормозное оборудование, воздушные резервуары.
Главная рама тепловоза подлежит модернизации, в процессе которой на нее изготавливаются надстройка, а так же опоры для монтажа оборудования, крепления балласта, кабельные каналы для силовых и управленческих кабелей, опоры для монтажа трубопроводов. После модернизации рама проходит проверку (в том числе методами дефектоскопии). В процессе модернизации изготавливаются настилы, подножки, путеочистители, ограждения.
На раму тепловоза монтируются кузов, системы трубопроводов с оборудованием, силовая установка, компрессорный агрегат, подогреватель, системы электроприводов и охлаждения тяговых электродвигателей, топливные баки, воздушные резервуары.
В кабине машиниста устанавливаются шкафы системы управления, кресла, два пульта управления тепловозом.
В камере охлаждения устанавливаются новые секции охлаждения, приводы жалюзи, электродвигатель с вентилятором.
В аппаратной камере монтируются силовые кабели, провода системы управления, контакторы и реверсор.
В аккумуляторной камере монтируются дизель-генераторная установка, щит предохранителей, аккумуляторные батареи.
После завершения монтажа локомотив поступает на окраску.
После сборки выполняется полная проверка всех систем сначала без запуска двигателя, а затем при запущенном двигателе, проверка и регулировка развески, реостатные испытания, пробные поездки резервом и под нагрузкой.
В результате модернизации улучшаются экологические и технико-экономические показатели работы тепловоза (снижение уровня шума, вибрации и выброса отработанных газов в атмосферу, снижение расхода горюче-смазочных материалов до 30 %), а также бытовые условия работы машиниста (кабина машиниста оборудуется кондиционером, предпусковым подогревателем, холодильником, микроволновой печью).
В августе 2018 г. вступили в действие оставшиеся положения Технического регламента Таможенного союза «О безопасности железнодорожного транспорта» (ТР ТС 001/2011). Данный документ запрещает выезд на пути общего и необщего пользования тепловозов с истекшим сроком службы. Продление срока службы локомотива возможно при проведении процедуры модернизации с последующим прохождением обязательной сертификации.


АО «ШААЗ» были получены сертификаты о соответствии модернизированных тепловозов ТЭМ2-УГМК, ТГМ4Б-УГМК и ТГМ6-УГМК требованиям данного регламента, согласно которому период службы данных тепловозов продлевается на срок от 57 до 62 лет с даты их постройки.
В настоящее время компанией ведутся работы по сертификации тепловоза ТЭМ2Н-УГМК. В отличие от модернизированного тепловоза ТЭМ2-УГМК, локомотив ТЭМ2Н-УГМК изготавливается с использованием новых главной рамы и бесчелюстных тележек, применяемых при производстве тепловозов ТЭМ18ДМ.
Генеральный директор ООО «ЛокоТех-Лизинг» Ю.И. Суняев рассказал участникам конференции об операционной аренде локомотивного парка как действенном инструменте обновления парка предприятий и расширения мощностей локомотивной тяги. Юрий Игоревич отметил, что в настоящее время около 70 % парка локомотивов промышленных предприятий находится в эксплуатации более 30 лет, что создает зна-
чительную зону риска для владельцев подвижного состава. Далеко не все предприятия способны в довольно короткий срок обновить свой парк локомотивов. Приобретение в собственность локомотивов имеет и свои риски, среди которых можно отметить увеличение инвестиционного бюджета, привлечение заемного финансирования, неопределенность с будущими ремонтами, привязку к определенной серии локомотива.

Операционная аренда подвижного состава является в данной ситуации наилучшим решением проблемы. В этом случае не отвлекаются существенные финансы на приобретение подвижного состава, отсутствует привязка к производителю подвижного состава, нет обязательств перед банком. Владелец может выбрать себе модель локомотива по назначению и качеству в зависимости от своих финансовых возможностей. Арендодатель, в свою очередь, обеспечивает заказчика исправной единицей локомотива.

Аналогичный принцип применяется и при аренде автомобилей, например у компании https://amigorent.ru/, которая занимается сдачей в аренду авто в Калининграде.

Подобный механизм уже широко распространен в других отраслях промышленности и многих развитых странах именно по вышеперечисленным причинам.
Руководитель подразделения «Рельсовый транспорт» компании Voith А.Г. Осколков рассказал о преимуществах применения на тяговом подвижном составе гидравлической передачи. Александр Георгиевич рассказал о выпускаемой продукции Voith. Компания является одним из лидеров производителей гидропередач для тепловозов, дизель-поездов и рельсовых автобусов. Гидравлические передачи устойчивы к температурным перепадам и могут эксплуатироваться при температурах до -40 °C.

Технический менеджер компании «Валволайн Россия/СНГ» А.С. Лихолитов представил информацию о новых современных моторных маслах для тепловозов, выпускаемых компанией. Еще в 1995 г. между компаниями «Валволайн» и «Камминз» было подписано соглашение о создании маркетингового и технического альянса для использования силы двух брендов. За прошедшие годы был создан прочный союз между двумя известными компаниями в своих областях.


Моторное масло «Valvoline Premium Blue» эксклюзивно рекомендовано и одобрено компанией «Камминз» для использования в современных низкоэмиссионных дизельных двигателях. Применение данного масла в двигателях позволяет значительно снизить его износ посредством сохранения вязкости масла и снижения последствий накопления сажи.
Александр Сергеевич рассказал о проведенных совместно с компанией «Камминз» испытаниях моторного масла на тепловозах ТГМ4Б-УГМК, ТГМб-УГМК,ТЭМ2-УГМК. Целью данных испытаний было определение возможности увеличения интервала замены моторного масла до 1,5 тыс. мото-часов. В процессе испытаний было установлено, что близость к нижней границе вязкости обнаружена при наработке более 1 ,б тыс. мото-часов (на тепловозе ТГМ4Б-УГМК), что не повлияло на остальные параметры.

Результаты испытаний показали малое снижение щелочного числа, а повышение кислотного числа и вовсе отсутствовало (что объясняется полной нейтрализацией кислых продуктов и малой нагрузкой на двигатель). Анализы масла показали содержание сажи менее 0,5%, что свидетельствует об очень хорошем смесеобразовании и сгорании топливно-воздушной смеси в двигателе. Линейный характер накопления железа говорит о невлиянии состояния масла по мере наработки на интенсивность изнашивания деталей двигателя, а низкое содержание свинца свидетельствует об отсутствии изнашивания и коррозии вкладышей. Анализы масла показали также высокое качество фильтрации воздуха и отсутствие негерметичностей во впускной системе.
В результате испытаний было установлено, что увеличение интервала замены моторного масла при испытаниях до 1,75 тыс. мото-ча-сов не привело к значительным изменениям его физико-химических свойств (масло выработало теоретический ресурс только на 20 %). В рамках проведения конференции была организована экскурсия на предприятие АО «Уралэлектромедь», филиал «Производство Полиметаллов» (г. Кировград Свердловской обл.). Участникам были продемонстрированы эксплуатирующиеся здесь модернизированные на АО «ШААЗ» тепловозы серий ТГМ4Б-УГМК, ТГМ6-УГМК, показана технология их технического обслуживания и ремонта. Участники
и гости конференции получили возможность ознакомиться с особенностями конструкции данных тепловозов, а также увидеть работу узлов и систем локомотивов в действии.

__________________
Телеграм-канал ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНИК