УДК 657 Федоров Ю.В.УУИЖТ старший преподаватель кафедры ТС, г. Улан-Удэ

УДК 657
Федоров Ю.В.УУИЖТ старший преподаватель кафедры ТС, г. Улан-Удэ
Александрова Н.Н. УУИЖТ преподаватель кафедры ТС, г. Улан-Удэ
АВТОНОМНЫЙ ОБОГРЕВ ДИЗЕЛЯ МАНЕВРОВОГО ТЕПЛОВОЗА
Основной статьей затрат при эксплуатации тепловоза является топливо,
при этом до 30%, а в некоторых случаях до 80% его расхода приходится на
холостой ход двигателя.
Системы подогрева дизеля было реализовано на тепловозах ТЭМ1, ТГМ3,
ТЭ3 и др. в 1959 году. Громоздкость системы, ее низкая надежность,
необходимость переключения огромного количества вентилей при запуске и
остановке системы, а также постоянного контроля параметров работы.
Послужило причиной отказа от данной системы.[1]
В настоящее время тепловозы серий 2ТЭ70, ТЭП 70, 2ТЭ116 и др.
оборудованы штатной системой подогрева дизеля от внешнего источника
электроэнергии (смотри рис. 1).
Рисунок 1 - Система подогрева дизеля от внешнего источника
электроэнергии тепловоза 2ТЭ70
Возникает насущный вопрос, о дооснащении тепловозов старых серий
системами снижения потребления топлива двигателем на холостом ходу, во
время горячего простоя. На данный момент известно несколько способов:
Система («stop-start»), система автоматической остановки и запуска
двигателя в зависимости от его температуры.
Компания Kim Hotstart и ZTR Control Systems, основные разработчики
технологии остановки и запуска двигателя («stop-start»), начали продавать
комплект
оборудования
Hotstart-ZTR
Control
package,
обеспечивающий
экономию топлива при холостом режиме работы двигателя. В этот комплект
входит система DDHS компании Kim Hotstart и система отключения силовой
установки локомотива SmartStart® компании ZTR. Система SmartStart
предназначена для автоматического отключения и включения как двигателя
локомотива, так и системы Hotstart с целью поддержания необходимой
температуры двигателя, напряжения в аккумуляторных батареях и давления в
тормозной системе. [3]
Система
прогрева дизеля от внешней тепло-гидравлической
установки.
Прогрев осуществляется
которая подключается к
с помощью внешней
водогрейной системы,
водяной системе тепловоза с помощью шлангов,
циркуляция теплоносителя осуществляется внешним гидронасосом.
Система подогрева дизеля от внешнего источника электроэнергии.
Существует несколько достаточно похожих проектов: система «Контур»
разработанная в НИИТКД, разработка СамГАПС.
Основным является наличие места отстоя тепловоза, оборудованного
источником питания с напряжением U=380 В и мощностью до100 кВА.
Система
обеспечивает
температуры охлаждающей
автоматическое
поддержание
воды на заданном уровне,
кабины машиниста, зарядку аккумуляторной батареи
заданной
электрообогрев
и периодическую
прокачку масла.
Система
электроподогрева дизеля от вспомогательной дизель-
генераторной установки.
Экономия
топлива
в
значительной
мере
достигается
благодаря
отключению основного двигателя, когда локомотив находится в отстое в
течение длительного времени. Оборудование, для обогрева примером которого
может служить установка DDHS поставляемая компанией Kim Hotstart, с
приводом от вспомогательного дизеля компании
Lister Petter. Система
обогрева, не требует внешнего электропитания для сохранения
заряда
аккумуляторной батареи, поддерживает на должном уровне температуру масла
и воды и обеспечивает температуру в кабине не ниже 10 °С (смотри рис.2). [3]
Рисунок 2 - Установка DDHS поставляемая компанией Kim Hotstart
Система подогрева дизеля с помощью теплогенераторов.
ООО «УК «Дэлвэй Менеджмент» совместно с ЗАО «КП ЛТД» создал
автономную автоматизированную систему поддержания температуры воды и
масла в двигателях локомотивов (СПДТМ) «ГОЛЬФСТРИМ».
В
качестве
теплообменники.
источника
Выхлопные
нагрева
газы
система
использует
дополнительно
котлы
обогревают
–
секции
охлаждения. Система полностью автоматизирована. Движение воды и масла
осуществляется
малогабаритными
циркуляционными
насосами
с
бесколлекторными электродвигателями с низким энергопотреблением. Для
питания насосов и других электрических механизмов устанавливаются
дополнительные аккумуляторные батареи.[4]
Система подогрева дизеля с помощью вихревых механических
теплогенераторов.
Система до настоящего момента почти не применяется. В качестве
примера можно привести
систему «Вихрь» разработанную коллективом
преподавателей УУИЖТ, по заказу ООО «САНТ» и испытанную на тепловозе
ТЭМ2 №6738 в 2008 – 2011 годах (смотри рис. 3). [2]
Основой
автономного
данной
водяного
автоматизированной
механического
системы
является
наличие
(далее
АВМТ).
теплогенератора
Механический теплогенератор устанавливается в подкапотном пространстве
машинного
помещения
тепловоза
ТЭМ-2,
между
дизелем
и
шахтой
холодильника. АВМТ врезается в основную магистраль охлаждения дизеля
через дополнительный обратный клапан. В дополнительных насосах система
подогрева воды не нуждается.
В корпусе теплогенератора размещен активатор, соединенный с валом
электродвигателя.
При
работе
электродвигателя
нагреваемая
жидкость
всасывается через входное отверстие корпуса и, проходя, через активатор поток
жидкости разгоняется и закручивается. Преобразование механической энергии
в тепловую путем выделения тепла при принудительном турбулентном потоке
жидкости внутри теплогенератора. В результате жидкость нагревается и под
давлением подается в выходное отверстие корпуса.
Затрачиваемая при этом механическая энергия электродвигателя почти
полностью преобразуется в тепловую энергию и энергию напора нагреваемой
8
9 10
жидкости.
76
3
12
11
2
1
4
5
1- Блок дизеля;
2 -Водяной насос;
3 - Верхний водяной коллектор;
4 – Калорифер; 5 - Подогрев кабины; 6- Распределительный бак; 7 Водяные секции шахт холодильника; 8 - Разобщительный кран; 9 Разобщительный кран; 10 - Обратный клапан; 11- Вихревой механический
теплогенератор; 12 - Водомаслянный теплообменник.
Рисунок 3 Водяная система тепловоза ТЭМ2 после установки системы
горячего отстоя «Вихрь»
Горячая вода, подаѐтся в водомасляный теплообменник (далее ВМТ). Бак
теплообменника оборудован прямоточными водяными трубками в лабиринтном
контуре системы обогрева масла дизеля, далее вода подаѐтся в штатную
систему охлаждения дизеля, проходит через водяные секции холодильника и
далее в блок дизеля тепловоза. Через ВМТ дизельное масло перекачивается
малогабаритным циркуляционным маслонасосом.
Предусмотрено возможность питания системы от внешнего источника
переменного трѐхфазного тока З80В и от вспомогательной
дизель-
генераторной установки мощностью не менее 16 кВТ.
Система
управления
в
автоматическом
режиме
контролирует
и
поддерживает: температуру воды в системы охлаждения дизеля (20-80 0C);
температура масла дизеля (20-50 0C); температура воздуха кабины управления
(10-25 0C); заряд аккумуляторных батарей; наличие и уровень топлива в
дополнительном топливном баке.
Система
оповещения
и
связи
производит
оповещение
персонала
звуковыми сигналами и светоиндикацией о включении и выключении АВТ, а
также возникновении аварийных режимов работы. Одновременно через
систему GPS дублируются параметры работы на пульт диспетчера депо.
Выбор способа подогрева дизеля будет, конечно же, зависеть от условий
эксплуатации, серии тепловоза и режима его работы.
Библиографический список
1 Володин А.И., Зюбанов В.З., Кузьмич В.Д. и др.; Локомотивные
энергетические установки. М.: ИПК «Желдориздат», 2002.
2 Свидетельство о полезной модели № 83982 по заявке № 2008138856/22,
от 30.09.2008;
3 www.kimhotstart.ru
4 www.webasto.perm.ru/teplovoz_webasto