Повышение эффективности прогрева силовых установок тепловозов при отстое в холодное время года

• Автор: Якушин, Роман Юрьевич
• Шифр специальности: 05.22.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Омск
• Количество страниц: 189 с. : ил

1. АНАЛИЗ СПОСОБОВ ПРОГРЕВА ТЕПЛОВОЗНЫХ ДИЗЕЛЕЙ

1.1. Использование режима холостого хода.

1.2. Использование специальных систем прогрева.

1.3. Обзор работ по исследованию охлаждения и прогрева тепловозов.

1.4. Основные выводы и постановка задач исследования.

2. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕПЛООБМЕННЫХ ПРОЦЕССОВ В РЕЖИМАХ ОХЛАЖДЕНИЯ ПРОГРЕВА

2.1. Общие положения.

2.2. Анализ конструкции вспомогательных систем рассматриваемых тепловозов

2.3. Обоснование и программа теоретических исследований

2.4. Разработка математической модели процессов теплообмена

2.4 Анализ нестационарных режимов теплообмена в системах

дизеля
2.4.2. Уточненная методика расчета процессов охлаждения и прогрева.
2.5. Результаты численного моделирования теплообменных процессов.
2.5.1. Расчет процессов охлаждения и прогрева
2.6. Проверка адекватности разработанной математической модели
2.7. Допустимое время простоя тепловоза с остановленным дизелем
2.8. Влияние скорости воздушного потока на интенсивность теплообмена.
2.9. Результаты математического моделирования и выводы.
3. РАЗРАБОТКА ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ ПРОГРЕВА СИЛОВЫХ УСТАНОВОК ТЕПЛОВОЗОВ.
3.1. Бортовая установка для прогрева тепловозов от внешнего
источника электроэнергии
3.1.1. Особенности конструкции и принцип работы установки
3.1.2. Расчет мощности, потребляемой для прогрева
3.2. Способ прогрева тепловозов от внешнего источника электроэнергии
3.2.1. Прогрев от работающей ДГУ другого тепловоза.
3.2.2. Прогрев от электровоза переменного тока, или стационарного источника электроэнергии
3.2.3. Рекомендации по использованию способа прогрева
3.3. Стационарная установка для прогрева тепловозов от тепловой энергии котельных установок депо
3.3.1. Расчет основных параметров стационарной установки.
3.4. Выводы
4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССОВ
ТЕПЛООБМЕНА.
4.1. Особенности процесса охлаждения тепловоза.
4.1.1. Методика проведения экспериментальных исследований
4.1.2. Результаты экспериментальных исследований распределения температур по участкам систем тепловоза
4.2. Особенности процесса прогрева тепловоза.
4.2.1. Результаты экспериментальных исследований бортовой
установки.
4.2.2. Результаты экспериментальных исследований способа прогрева.
4.3. Оценка тепловых потерь тепловоза
4.3.1. Тепловые потери водяной и масляной систем.
4.3.2. Тепловые потери топливной системы.
4.3.3. Общие тепловые потери тепловоза и определение необходимой теплопроизводительности систем прогрева
ВВЕДЕНИЕ


Также оценка необходима для анализа эксплуатационного расхода и определения путей снижения энергозатрат при прогреве. Согласно инструкции по эксплуатации тепловозов 2ТЭВ 7 прогрев должен осуществляться периодической работой дизеля на позиции контроллера машиниста КМ не ниже восьмой. При назначении указанного режима прогрева принимается во внимание только одно условие предотвращение разжижения масла топливом 8. Основная причина попадания топлива в масло неправильная работа выключателей ВП6 и ВП9 топливных насосов 9. Кроме этой, основной, причины суда также можно отнести такие, как неправильная и чрезмерная затяжка гаек крепления форсунок, установка на дизель топливных насосов разных групп. При устранении указанных неполадок разжижение масла топливом не наблюдается . Поэтому данное условие при выборе частоты вращения коленчатого вала дизеля при самопрогреве не является определяющим. Есть рекомендации 9, согласно которым системы тепловозов должны прогреваться работой дизеля на позиции КМ не выше четвертой. Однако в условиях локомотивных депо, как показал анализ 5, прогрев часто осуществляется непрерывной работой дизеля на низших или нулевой позициях КМ. В большинстве случаев это объясняется отсутствием обслуживающего персонала, боязнью замораживания воды в системе, особенно второго контура и стремлением поддерживать такое тепловое состояние дизеля, чтобы при подачи тепловоза под поезд тепловое состояние дизеля не было ниже номинального. В противном случае при работе дизеля с полной нагрузкой снижается механический КПД. ЦПГ и увеличивается расход топлива. Поэтому и выбран наиболее простой выход поддержания нормального теплового состояние дизеля при простое. Однако, как показывает опыт работы передовых машинистов прогрев воды дизеля от до С вполне можно совместить с выездом тепловоза под поезд и пробой тормозов. По данным ВНИТИ , стоимость прогрева систем с использованием режима холостого хода дизеля только по топливу составляет 1,0 1,5 всех эксплуатационных расходов на локомотив. Следовательно, для прогрева систем тепловоза, особенно при длительных отстоях, необходимо исследовать возможности применения других, более эффективных способов. На основании анализа, проведенного В. М. Овчинниковым в работе 5, можно утверждать, что при назначении режимов прогрева тепловозных дизелей ни заводизготовитель, ни локомотивные депо практически не учитывают такой немаловажный фактор, как экономичность прогрева. Хотя очевидно, что остановка двигателя тепловоза при содержании его в горячем резерве является одним из эффективных способов экономии дизельного топлива. На возможность применения такого способа экономии топлива указывается в работах , , но обращается внимание на повышенный износ дизеля при пуске и необходимость установления такой частости остановок и пусков, при которой экономия топлива оправдывает износ двигателя. Не так давно считалось, что пусковые износы двигателя, особенно при его пониженном тепловом состоянии, очень велики , и поэтому к остановке двигателя прибегали очень редко. Однако результаты исследований пусковых износов опровергают это положение. К подобным выводам также пришли американские исследователи и специалисты Британских железных дорог, которые считают, что длительный холостой ход оказывает более вредное воздействие на дизель, чем частые его пуски. Дизель тепловоза на стоянках должен останавливаться, если повторный пуск его потребуется не менее чем через мин. По их подсчетам , цилиндровый дизель на холостом ходу расходует около ,2 кгч топлива, а если он будет останавливаться хотя бы на 5 ч в сутки, то экономия топлива составит 2 . Кроме экономии топлива, это заметно снижает уровень шума и загрязнения воздуха на станциях и депо. При таком способе экономии топлива дизель работает циклично рис. При охлаждении теплоносителей до минимально допустимого уровня температуры С производится пуск дизеля. Определяющим теплоносителем при прогреве обычно является вода. Продолжительность цикла прогрев охлаждение будет ти тпр тохл, а расход топлива за цикл Вц. Рис.