Повышение надежности водяной системы тепловозов

Тип работы:
Реферат
Предмет:
Общие и комплексные проблемы технических и прикладных наук и отраслей народного хозяйства


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

Современные технологии — транспорту
49
УДК 621. 436
В. А. Кручек, В. В. Кручек, П. В. Дворкин
Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I
ПОВЫШЕНИЕ НАДЕЖНОСТИ ВОДЯНОЙ СИСТЕМЫ ТЕПЛОВОЗОВ
В настоящее время выполнение графика движения всех видов перевозок, включая пассажирские и грузовые, должно осуществляться с высокой точностью и в кратчайшие сроки. Во многих случаях даже мелкие повреждения систем управления тепловоза вынуждают прекратить эксплуатацию дизеля его секции. Аварийная остановка дизеля во время движения поезда и невозможность быстрого устранения возникшей неисправности вызывают опасность замерзания воды. Следовательно необходимо повысить надежность работы тепловозов, работающих в тяжелых климатических условиях, установив устройство защиты трубопровода водяной системы от размораживания. В настоящей статье рассмотрена конструкция и приведено описание работы устройства автоматического опорожнения водяной системы тепловоза без прекращения движения состава на основе тяжелой воды (D2O) с учетом погодных условий, гарантирующего защиту трубопроводов от замерзания без участия человека.
водяная система, защита трубопровода, автоматическое устройство защиты.
Введение
Выполнение графика движения всех видов перевозок, включая пассажирские и грузовые, должно осуществляться с высокой точностью и в кратчайшие сроки. Соблюдение этих требований возможно только при наличии высоконадежного тягового подвижного состава. Более половины железных дорог нашей страны не электрифицированные, а часть их пролегает по территориям с суровыми климатическими условиями — в районах крайнего Севера, Дальнего Востока и Сахалина. В качестве тягового подвижного состава на этих участках применяются автономные многосекционные тепловозы или сплотки из нескольких односекционных тепловозов. Эксплуатация тягового подвижного состава сопряжена с опасностью возникновения различных технических неисправностей во время движения поезда. К ним относятся повреждения дизеля, электрических цепей управления дизелем или тепловозом в целом, а также его вспомогательных систем. Во многих случаях даже мелкие повреждения систем управления тепловозом вынуж-
дают прекратить эксплуатацию дизеля секции тепловоза. Аварийная остановка дизеля во время движения поезда и невозможность быстрого устранения возникшей неисправности вызывают опасность замерзания воды в первую очередь в трубопроводах системы теплоснабжения кабины машиниста — водяном калорифере, — а также в других агрегатах дизеля (например, водомасляном теплообменнике) и тепловоза (водяных секциях шахты холодильника и т. д.), которые имеют непосредственную подпитку водой из системы охлаждения дизеля. Подобная ситуация особенно опасна в холодный период времени года в районах Крайнего Севера, где температура воздуха может достигать значительных отрицательных величин, а прекратить движение состава для устранения неисправности или ручного слива воды из водяной системы поврежденной секции тепловоза не представляется возможным. Появление хотя бы одной ледяной пробки нарушает правильную циркуляцию воды по всей системе и способствует возникновению других застойных участков и ледяных пробок. Дальнейшая задержка слива воды из систе-
ISSN 1815−588Х. Известия ПГУПС
2014/2
50
Современные технологии — транспорту
мы неработающей секции тепловоз приведет к полной блокаде системы и разрушению целостности трубопровода (разрыв у стенок труб), а в дальнейшем значительно увеличит объем ремонтных работ.
На всех отечественных тепловозах слив воды из водяной системы осуществляется, как правило, через вентильный кран, который устанавливается в нижней точке системы на кузове. Такое расположение вентиля должно обеспечить полное опорожнение водяной системы тепловоза, включая самые удаленные и сложные узлы трубопровода. В пути следования слив воды, как правило, осуществляется помощником машиниста принудительно и заблаговременно, после его субъективной оценки погодных условий и возможного замерзания воды. Эта операция проводится в некоторых случаях необоснованно и с перестраховкой. Учитывая, что заправочная жидкость водяных систем тепловозов, изготавливаемая в железнодорожных химических лабораториях, благодаря специальным добавкам обладает определенными эксплуатационными свойствами, она представляет определенную ценность и необоснованный слив ее из системы тепловоза следует считать нерациональным и экономически невыгодным действием.
Поэтому создание устройства автоматического опорожнения водяной системы тепловоза без прекращения его движения с учетом сложившихся погодных условий, гарантирующего защиту трубопроводов от замерзания, является весьма важной и необходимой задачей.
1 Виды и особенности защитных
устройств
Существует много бытовых и промышленных устройств для защиты водяных систем и резервуаров от разрушения при замерзании воды. Как правило, выпускные устройства вместе со сливным отверстием заключаются в теплоизоляционную оболочку и размещаются в самой нижней точке защищаемой системы, тем самым гарантируя полный слив
воды при понижении температур воздуха и замерзании воды [1]. Основным недостатком этих устройств является то, что срабатывание клапана для слива жидкости происходит при повышении давления в защищаемом объеме и при уже начавшейся кристаллизации воды. При этом не гарантировано, что лед в самом устройстве защиты образуется раньше, чем в защищаемых объектах. Естественно, что блокирование сливного аварийного устройства льдом до момента срабатывания клапана влечет за собой также повреждение защищаемого объекта. Основной причиной замерзания аварийного сливного устройства является водяной конденсат внутри самого устройства. При наличии конденсата воды в устройстве, а также при сливе кристаллизующейся жидкости через его сливные каналы возможны намерзание льда в сливных проходах и закупорка льдом сливного отверстия, приводящая к невозможности дальнейшего слива воды из защищаемой системы. Таким образом, подобное сливное устройство не отвечает своему основному назначению — защите водяной системы от разрушения и надежности в эксплуатации.
Несколько лучшим по техническим требованиям и эксплуатационным возможностям в холодное время года является устройство защиты от замерзания, подразумевающее теплоизоляцию трубопровода с исполнительным механизмом для слива из него воды. Исполнительный механизм состоит из водопроводного вентиля, закрепленного на резьбе патрубка, вваренного в трубопровод горячего водоснабжения и выполненного с возможностью микроциркуляции в патрубке горячей воды для поддержания в вентиле положительной температуры. Головка водопроводного вентиля выполнена в виде сильфона, внутренняя поверхность которого имеет форму конуса, к которому присоединены два витка гофрированной нержавеющей трубы, другим концом они присоединены к донышку. Причем последнее соединено со штоком, который содержит клапан, перекрывающий седло вентиля. Недостатком этого устройства является то, что температура срабатывания исполнительного механизма и температура
2014/2
Proceedings of Petersburg Transport University
Современные технологии — транспорту
51
кристаллизации воды в защищаемом трубопроводе одинаковые, что также не гарантирует более раннего образования ледяных пробок в защищаемом трубопроводе, чем в устройстве. Исполнительный механизм находится вне защищаемого трубопровода, и температура его срабатывания в значительной степени зависит от температуры окружающей среды, а не от температуры воды, находящейся в трубопроводе. Нарушение микроциркуляции воды в исполнительном механизме влечет за собой преждевременное срабатывание или вовсе несрабатывание исполнительного механизма. Также возможны ложные срабатывания или несрабатывание исполнительного механизма из-за повреждения теплоизоляции самого трубопровода. Поэтому требуется не только наличие надежной теплоизоляции трубопровода, но и постоянный контроль состояния теплоизоляции защищаемых трубопроводов. При эксплуатации конструкции, в которой весь исполнительный механизм находится снаружи трубопровода, вне контролируемой жидкости, возможно намерзание льда на наружной поверхности механизма и блокирование его работы. Начало образования льда в исполнительном механизме будет происходить на внутренней поверхности полости сильфона, что также может привести к блокированию льдом и отказу исполнительного механизма до момента срабатывания. Кроме того, конструкция устройства не предусматривает многократного срабатывания — для повторного использования устройства (после срабатывания) необходимо применять ручную настройку. Поэтому подобное конструктивное исполнение полностью не обеспечивает надежного функционирования устройства.
2 Устройство для защиты
трубопровода водяной системы тепловоза от размораживания
Учитывая предыдущий опыт создания устройств, предохраняющих водяные системы тепловозов от размораживания, предлагается автоматическое клапанное устройство,
которое способно обеспечить повышенную надежность защиты водяных систем тепловозов от размораживания в холодное время года при аварийных транспортировках или временном отстое на открытых площадках без вмешательства человека.
Устройство для защиты трубопровода водяной системы тепловоза от размораживания представлено на рисунке.
Устройство для защиты трубопровода от разрушения при замерзании воды смонтировано на защищаемом трубопроводе. Конструкция устройства содержит исполнительный механизм для слива воды, состоящий из корпуса с крышкой, сливными отверстиями, промежуточной полостью и седлом корпуса, направляющей с нижней поверхностью, уплотнительными кольцами, подпружиненного пружиной поршня с донышком. Донышко выполнено в виде клапана с уплотнительной прокладкой. Внутренняя полость подвижного поршня устройства заполняется тяжелой водой (D2O). В донышке подвижного поршня имеется резьбовое отверстие, закрываемое винтом с герметизирующей прокладкой.
Технический результат достигается тем, что устройство монтируется на трубопроводе защищаемой водяной системы рядом со штатным вентилем слива. В корпусе устройства установлен исполнительный механизм для слива воды с клапаном, перекрывающим седло корпуса, а также винт с герметизирующей прокладкой. Корпус снабжен крышкой в нижней части, в стенках корпуса и крышки находятся сливные отверстия. Верхняя часть корпуса исполнительного механизма выполнена с направляющей, на которой установлен поршень с уплотнительными кольцами и возможностью вертикального перемещения, причем нижняя поверхность направляющей находится в центре внутренней полости поршня, подпружиненного относительно крышки корпуса исполнительного механизма. Внутренняя полость поршня заполнена тяжелой водой (D2O), причем донышко поршня является клапаном, а корпус исполнительного механизма закреплен внутри защищаемого трубопровода.
ISSN 1815−588Х. Известия ПГУПС
2014/2
52
Современные технологии — транспорту
Устройство автоматического аварийного клапана слива жидкости из водяной системы тепловоза: 1 — трубопровод- 2 — корпус- 3 — крышка- 4 — сливные отверстия- 5 — промежуточная полость- 6 — седло корпуса- 7 — направляющая- 8 — нижняя поверхность- 9 — уплотнительные кольца- 10 — пружина- 11 — поршень- 12 — донышко- 13 — уплотнительная прокладка-
14 — внутренняя полость поршня- 15 — резьбовое отверстие- 16 — винт-
17 — герметизирующая прокладка
Устройство работает следующим образом. При температуре выше 3,84 градусов Цельсия внутренняя полость подвижного поршня 14 через резьбовое отверстие 15 полностью заполняется тяжелой водой (D2O), винт 16 закручивают, герметизируя резьбовое отверстие 15 герметизирующей прокладкой 17. Защищаемая система заполняется водой, которая через промежуточную полость 5 омывает поршень 11. За счет теплопередачи температура воды в защищаемом объеме и температуры поршня и его внутренней полости 14, заполненной тяжелой водой, выравниваются. При снижении температуры рабочей жидкости в защищаемом объеме до 3,84 градусов Цельсия тяжелая вода во внутренней полости подвижного поршня начинает кристаллизоваться на внутренних стенках, причем кристаллизация в центре внутренней полости начнется позже, чем на внутренних стенках поршня, что обеспечи-
вает отсутствие блокирования исполнительного механизма. Кристаллизация тяжелой воды во внутренней полости подвижного поршня вызовет рост давления в ней, в том числе между нижней поверхностью 8, направляющей 7 и донышком 12 подвижного поршня, чем обеспечивается перемещение подвижного поршня вниз, вдоль направляющей. Поршень, преодолевая сопротивление пружины 10, отрывает донышко с уплотнительной прокладкой 13 от седла корпуса 6. Сливные отверстия 4 через промежуточную полость 5 соединяются между собой и вода сливается из защищаемого трубопровода. Работоспособность системы автоматически восстанавливается при заполнении защищаемого объема водой, имеющей температуру выше 3,84 градусов Цельсия или при повышении температуры окружающей среды. При этом обеспечивается надежность срабатывания данного устройства без участия человека.
2014/2
Proceedings of Petersburg Transport University
Современные технологии — транспорту
53
Выводы
1. Устройства автоматического опорожнения водяной системы позволяет повысить надежность тепловозов, работающих в тяжелых климатических условиях.
2. Применение предложенного устройства на тепловозах позволяет выполнить график движения перевозок и гарантированно защи-
щает трубопровод водяной системы локомотива от замерзания без участия человека.
Библиографический список
1. Патент на изобретение RU № 2 037 605, E03B7/10, 19. 06. 1995.
2. Патент на изобретение RU № 2 343 247, E03B7/10, 12. 04. 2007.
УДК 656
О. Б. Маликов, И. Ю. Согрин
Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I
АНАЛИЗ СПОСОБОВ ДОСТАВКИ ГРУЗОВ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫМ ТРАНСПОРТОМ
Грузы могут доставляться железнодорожным транспортом различными способами: в маршрутных поездах, групповыми, повагонными и мелкими отправками, в различных контейнерах. При организации грузопотоков на основе принципов деловой логистики специалистам — представителям компаний грузовладельцев — приходится выбирать и обосновывать один из этих способов как наиболее эффективный. Однако для сотрудников, не работающих на железнодорожном транспорте, расчеты провозных плат представляют трудновыполнимую задачу. В статье приведены результаты исследований, позволяющие обоснованно выбрать наиболее эффективные способы перевозок, не выполняя подробных расчетов по всем конкурентоспособным вариантам доставки грузов железнодорожным транспортом.
железнодорожный транспорт, тарифы, перевозки, вагоны, контейнеры, повагонная отправка.
Введение
Перед сотрудниками грузовладельца или экспедиторской компании, которые планируют организацию перевозок, стоит сложная задача выбрать обоснованно один из способов доставки грузов, определив его стоимость и технические параметры технологий и условий перевозок. Даже если не принимать во внимание автомобильный вид транспорта, а выбрать только железнодорожный, приходится выполнять сложные и трудоемкие расчеты по 9−10 вариантам:
• групповая повагонная отправка-
• маршрутная отправка в крытых вагонах-
• маршрутная отправка в контейнерах-
• контейнерная отправка в 20-футовых контейнерах-
• контейнерная отправка в 40-футовых контейнерах-
• отправка в контейнерах инвентарного парка РЖД-
• отправка в контейнерах оператора-экс-педиторской компании-
• контейнерная отправка на фитинговых платформах разных типов-
ISSN 1815−588Х. Известия ПГУПС
2014/2

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой