Методы контроля теплотехнического состояния охлаждающих устройств тепловозов в эксплуатации тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.22.07, кандидат наук Горин Антон Владимирович

• Горин Антон Владимирович
• кандидат наук
• 2016

Оглавление диссертации кандидат наук Горин Антон Владимирович

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ

1.1 Общие сведения о работе и контроле систем охлаждения дизелей тепловозов

1.2 Обзор и анализ причин снижения теплорассеивающей способности охлаждающих устройств

1.3 Анализ известных способов оценки фактического состояния теплообменного оборудования тепловозов

1.4 Анализ теплорассеивающей способности охлаждающих устройств тепловозов по результатам реостатных испытаний

1.5 Выводы

ГЛАВА 2 РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ КОНТРОЛЯ ТЕКУЩЕГО СОСТОЯНИЯ ОХЛАЖДАЮЩЕГО УСТРОЙСТВА ТЕПЛОВОЗА И ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПЕРИОДИЧНОСТИ ЕГО ВОССТАНОВЛЕНИЯ

2.1 Выбор показателя оценки теплорассеивающей способности охлаждающего устройства тепловоза

2.2 Оценка факторов, влияющих на снижение теплорассеивающей способности охлаждающего устройства тепловоза

2.3 Метод оценки текущего состояния теплорассеивающей способности охлаждающего устройства тепловоза в эксплуатации

2.4 Метод определения рациональной периодичности проведения работ по восстановлению теплорассеивающей способности охлаждающего устройства

2.5 Оценка погрешности определения общей потери теплорассеивающей способности охлаждающих устройств и её

составляющих

2.6 Выводы

ГЛАВА 3 РЕЗУЛЬТАТЫ ОЦЕНКИ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ СИСТЕМ ОХЛАЖДЕНИЯ ТЕПЛОВОЗОВ

3.1 Количественная оценка влияния различных факторов на снижение теплорассеивающей способности охлаждающих устройств по результатам реостатных испытаний

3.2 Результаты оценки текущего состояния теплорассеивающей способности охлаждающих устройств тепловозов в эксплуатации

3.3 Расчет потерь, связанных с перегревом теплоносителей в пути следования тепловоза

3.4 Результаты оценки экономических потерь, обусловленных перерасходом дизельного топлива на привод вентиляторных установок тепловозов

3.5 Выбор рационального значения периодичности восстановления теплорассеивающей способности охлаждающего устройства для тепловозов серии ТЭП70БС

3.6 Выводы

ГЛАВА 4 РАСЧЕТНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПО ВЫБОРУ ПЕРИОДИЧНОСТИ ПРОВЕДЕНИЯ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ТЕПЛОРАССЕИВАЮЩЕЙ СПОСОБНОСТИ ОХЛАЖДАЮЩЕГО УСТРОЙСТВА

4.1 Цель расчетных исследований

4.2 Методика, программа и объем расчетных исследований

4.3 Результаты расчетных исследований и их анализ

4.4 Выводы

ГЛАВА 5 РАСЧЕТНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ТЕХНИКО-

ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИЗМЕНЕНИЯ

ПЕРИОДИЧНОСТИ ПРОВЕДЕНИЯ РАБОТ ПО ВОССТАНОВЛЕНИЮ ТЕПЛОРАССЕИВАЮЩЕЙ СПОСОБНОСТИ ОХЛАЖДАЮЩЕГО УСТРОЙСТВА ТЕПЛОВОЗА

5.1 Методика оценки технико-экономической эффективности

5.2 Цель расчетных исследований

5.3 Программа расчетных исследований

5.4 Исходные данные для расчета

5.5 Расчет годовых расходов по сравниваемым регламентам

проведения восстановительных работ охлаждающего

устройства

5.6 Выводы

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЕ А Пример расчета теплорассеивающей способности охлаждающего устройства тепловоза ТЭП70БС № 121 в поездке

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Методы контроля теплотехнического состояния охлаждающих устройств тепловозов в эксплуатации»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы исследования. В условиях реформирования локомотиворемонтного комплекса и распределения ответственности за техническое содержание локомотивов между сервисными компаниями возрастает роль мониторинга технического состояния локомотивов для своевременного предупреждения о предотказном состоянии [1].

По данным Некоммерческого Предприятия «Совет операторов железнодорожного транспорта» (СОЖТ) за период с 2008 г. по 2013 г. превышение нормы неисправных локомотивов увеличилось с 2,5 до 4,2 раз соответственно [2]. В настоящее время реализуется комплекс мероприятий, направленных на повышение надежности эксплуатируемого парка и сокращение непроизводительных расходов топливно-энергетических ресурсов [3], в связи с чем перед локомотивным комплексом поставлена задача -сократить количество отказов локомотивов на 50 % [4].

Охлаждающее устройство (ОУ) тепловоза является одним из наиболее уязвимых узлов в отношении частоты отказов, возникновение которых приводит к ощутимым экономическим последствиям. В процессе эксплуатации в силу различных факторов теплорассеивающая способность (ТРС) ОУ тепловоза снижается. Исследования [5] показывают, что теплорассеивающая способность охлаждающего устройства снижается до предельно допустимого уровня (15 %) [6] быстрее, чем предусмотрено восстановление этого параметра на текущем ремонте при существующей в настоящее время планово-предупредительной системе ремонтов, однако количественная сторона этого вопроса не изучена.

Снижение теплорассеивающей способности в эксплуатации приводит не только к рискам перегрева теплоносителей и сброса нагрузки дизель-генераторной установки в пути следования, но и к перерасходу топлива в связи с более интенсивной работой вентиляторных установок для охлаждения теплоносителей. Начиная с определенного момента времени, издержки при эксплуатации тепловоза с пониженной теплорассеивающей способностью

охлаждающего устройства начинают превосходить стоимость работ по восстановлению его исходного состояния. Своевременное обнаружение такого предельного состояния теплообменного оборудования тепловоза и реализация превентивных мер по его предупреждению и устранению обуславливает необходимость поиска новых системных (технических, методологических и технологических) решений, позволяющих повысить надежность и эффективность составных частей систем охлаждения тепловозных дизелей и сократить расходы на техническое содержание тепловоза в целом.

Существующие методы контроля состояния охлаждающего устройства или носят субъективный характер и позволяют лишь констатировать предельное состояние тепловоза, или имеют высокие трудоемкость и затраты, так как требуют отвлечения тепловоза из эксплуатации. В то же время все вновь выпускаемые отечественные тепловозы оборудованы автоматическими бортовыми системами сбора и контроля параметров дизель-генераторной установки. Указанные устройства теоретически могли бы быть использованы для диагностики текущего состояния ОУ, однако отсутствие методов обработки потока данных в сочетании с низкими метрологическими характеристиками примененного измерительного оборудования в указанных системах, в настоящее время не позволяют использовать их для указанной цели.

Таким образом, задача оперативной диагностирования состояния ОУ тепловоза, без отвлечения его от эксплуатации в межремонтный период, актуальна и является актуальной, т.к. это один из способов сокращения эксплуатационных расходов.

Уровень проработки вопроса. На сегодняшний день известен ряд работ [7] - [30], посвященных поиску и реализации методов и способов диагностирования теплообменного оборудования систем охлаждения транспортных энергетических установок. Их авторами являются отечественные и зарубежные специалисты ведущих институтов и организаций, в т.ч. Куликов Ю.А., Третьяков А.П., Панов Н.И., Луков Н.М., Розенблит Г.Б.,

Ткаля В.С., Горин В.И., Перминов В.А., Гайворонский Б.Г., Ситников Е.А., Петухов Б.С., Михеев М.А., Михеева И.М., Кутателадзе С.С., Егунов П.М., Свизяев В.П., Туров Л.С., Слободенюк А.С. и др. Некоторые из предложенных ими методов могут быть применены для оценки состояния системы охлаждения тепловозного дизеля, однако в целом они не удовлетворяют современным требованиям диагностирования и не учитывают специфику тепловозных условий, что говорит о недостаточности их проработанности.

Цель и задачи. Целью исследований является разработка методов контроля ТРС ОУ тепловоза и научного обоснования выбора рациональной периодичности проведения ремонтных работ.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1 Выбрать физического показателя оценки текущего состояния ОУ тепловоза.

2 Разработать метод контроля текущего теплотехнического состояния ОУ по данным измерений параметров оборудования тепловоза.

3 Найти зависимость между состоянием ОУ тепловоза и связанной с таким состоянием величиной избыточных эксплуатационных затрат.

4 Выявить количественную связь скорости снижения теплорассеивающей способности ОУ от времени эксплуатации тепловоза, и разработка алгоритма прогнозирования (тренда) состояния ОУ на перспективу.

5 Разработать метод оценки рациональной периодичности проведения восстановительных работ.

6 Апробировать методы на примере оценки состояния ОУ тепловозов, эксплуатирующихся в выбранном локомотивном депо.

Объектом исследований является охлаждающее устройство тепловоза, находящегося в работе в режиме рядовой эксплуатации.

Предметом исследований является влияние технического состояния ОУ тепловоза на его энергетические и экономические показатели.

Методы исследований. При выполнении работы применялись методы:

- расчета параметров ОУ, в том числе тепловой, аэродинамический и энергетический расчеты при его работе как в установившемся, так и в неустановившемся температурных режимах;

- вероятностного анализа сочетаний продолжительностей температур атмосферного воздуха в конкретном климатическом регионе эксплуатации и продолжительностей различной интенсивности нагрузок дизель-генераторной установки в данном регионе;

- факторного анализа;

- регрессионного анализа;

- планирования и обработки результатов эксперимента и др.

Научная новизна

1 Разработан метод оперативной оценки состояния ОУ тепловоза, отличающийся тем, что используется информация бортовых средств диагностики без отвлечения тепловоза от эксплуатации.

2 Разработан метод определения рациональной периодичности проведения работ по восстановлению ТРС ОУ тепловоза, отличающийся тем, что он позволяет определить периодичность профилактических мероприятий по фактическому состоянию.

3 Определены зависимости фактического состояния ОУ от наработки и условий эксплуатации на примере тепловозов серии ТЭП70БС.

4 Установлены аналитические зависимости эксплуатационных затрат в функции показателя состояния ОУ для магистральных тепловозов серии ТЭП70БС и 2ТЭ116.

5 Разработан проект изменений Правил технического обслуживания и деповского ремонта тепловозов серии ТЭП70БС.

Основные положения, выносимые на защиту:

1 Метод контроля ТРС ОУ тепловоза, позволяющий оценивать ТРС с использованием данных об интенсивности работы вентиляторных установок, качество проведения ремонтных работ, а также скорость снижения ТРС за выбранный период наблюдения. Метод отличается от известных тем, что оценка проводится в поездке без отвлечения тепловоза от выполнения основных функций.

2 Метод определения рациональной периодичности проведения восстановительных работ по ОУ тепловоза, позволяющий определить периодичность профилактических мероприятий ОУ, что ведет к минимизации эксплуатационных затрат и вероятности сброса нагрузки дизель-генераторной установки в пути следования по причине перегрева.

3 Результаты расчетно-экспериментальных исследований по оценке интенсивности снижения ТРС ОУ тепловозов во время эксплуатации.

Достоверность научных положений и результатов подтверждена:

- посредством сопоставления результатов расчетного и экспериментального определения значений параметров систем охлаждения дизелей тепловозов; расхождение не превышает 10 %;

- использованием современных методов исследований и воспроизводимостью результатов экспериментов.

Практическая ценность:

1 Разработанные методы позволили:

- выполнять оперативную оценку текущего состояния ОУ тепловоза в межремонтные периоды эксплуатации;

- выявлять причины ухудшения технического состояния охлаждающего устройства и формировать рекомендации по их устранению;

- корректировать объем и периодичность работ по техническому обслуживанию тепловоза с учетом фактического состояния ОУ;

- оценивать качество проведения восстановительных работ ОУ тепловозов (осуществлять выходной контроль).

2 Сформулированы экономически обоснованные рекомендации по изменению существующего регламента проведения восстановительных работ ОУ парка тепловозов ТЭП70БС в эксплуатационном локомотивном депо Ртищево - Восточное Юго-Восточной Дирекции тяги.

Апробация работы. Основной материал диссертационной работы представлен в научных докладах, которые обсуждались на:

1 Всероссийской научно-технической конференции по автоматическому управлению и регулированию теплоэнергетических установок. 27.01.2016 г. Москва, МГТУ им. Н.Э. Баумана. Тема: «Современная диагностика теплотехнического состояния охлаждающего устройства тепловоза»;

2 Научно-технических советах отделения «Тяговый подвижной состав» ОАО «ВНИИЖТ», в 2011 - 2015 годах, г. Москва.

ГЛАВА 1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ

ИССЛЕДОВАНИЙ

1.1 Общие сведения о работе и контроле систем охлаждения дизелей тепловозов

Система охлаждения (СО) предназначена для контроля и регулирования теплового режима работы тепловозного дизеля и представляет собою набор теплообменных аппаратов (ТА) для охлаждения охлаждающей жидкости (ОЖ), масла и наддувочного воздуха, вентиляторные установки (ВУ), воздуховоды, трубопроводы, жалюзи и системы циркуляции ОЖ и масла [19].

Анализ технического состояния тепловозного парка по сети железных дорог России в 2010 году показал, что доля неплановых ремонтов тепловозов по причине отказа СО и охлаждающих устройств (ОУ) составляет 13,51 % [31], а по данным системы учета отказов КАСАНТ [32] в последующие годы количество таких неплановых ремонтов только увеличивалось (рисунки 1.1 и 1.2). При этом наибольшее количество критических отказов ОУ, возникновение которых приводит к нарушению работоспособности тепловоза, связано с повреждениями и ухудшением технического состояния секций водовоздушного радиатора [32]. На них приходится 96 % неплановых ремонтов СО [33]. В ОУ тепловозов в основном используются три типа секций водовоздушного радиатора Р62.131.000, 9717.000 и 7317.000, отличающихся формами боковых щитков, количеством охлаждающих пластин и геометрическими размерами трубок для прохода ОЖ [34].

Некоторые из неисправностей ОУ не приводят к необходимости проведения неплановых ремонтов. Однако далеко не всегда можно пренебречь экономическими последствиями таких случаев. Предупреждение и своевременное устранение причин отказов ОУ в эксплуатации невозможны без количественной оценки их текущего технического состояния ОУ.

Количесвто неплановых ремонтов, ед

1400

1200 1000 800 600 400 200

\ / р

ж.. > Ч ✓ / .Ж

х- - N - -X V ✓ 1 * 1 .ж. V. * / У

ж*«. Ч V -ж- - . -ж- • -ж > •Жы *** - .ж х' А

в-.. ч ч X - — X" .-■А--«. -Х- " —А— .-А— я

■ • $ ^ • • * * • • • •

"-—ф— ф

2014 г.

2013 г. 2012 г. 2011 г. 2010 г.

янв фев мар апр май июн июл авг сен окт ноя дек ^ 2009 г.

Месяцы

Рисунок 1.1- Статистика количества случаев неплановых ремонтов тепловозов по причине неисправности системы

охлаждения и холодильных устройств за 2009 - 2014 годы

Удельное количесвто неплановых ремонтов, ед./лок. х 102

Годы

Рисунок 1.2 - Количество неплановых ремонтов по причине отказов системы охлаждения, отнесенное к парку

тепловозов ОАО «РЖД» в 2009 - 2014 годах

В настоящее время сбор и обработка данных о состоянии СО и ОУ в структурных подразделениях железных дорог производится вручную путем проведения выписок из типовых форм отчетности по локомотивному хозяйству (ТУ-152, ТУ-28, ТУ-29, ТХО-5 и др.). Такой процесс сбора и обработки данных примитивен и зависит от человеческого фактора.

Зачастую разные причины отказов объединяются по признаку принадлежности к той или иной группе. Так, отказ СО дизеля тепловоза может быть спровоцирован выходом из строя или сбоем в работе двух и более десятков ее элементов. В то же время, в отчетах анализа технического состояния тепловозного парка по сети железных дорог России фигурирует только общий отказ СО, что не позволяет проводить более точную классификацию отказов по группам, идентифицировать конкретную причину их возникновения, выявлять наиболее значимые и, как следствие, давать адекватные рекомендации по профилактике и их устранению. Это в равной степени касается не только элементов СО, но также и других узлов тепловоза.

Сбор информации по неисправностям, основанный на субъективном подходе, не исключает возможности ошибочных выводов при определении причины отказа. Практика показывает, что порой неисправности не придается существенного значения или ее затруднительно определить. Неисправность или отклонение настроечных параметров датчиков, управляющих работой ВУ охлаждающего устройства тепловоза, сложно выявить своевременно. Другим примером нарушения работы ОУ тепловоза является его эксплуатация с недемонтированными утеплительными щитами в летнее время года. Данной проблеме в эксплуатации не придают большого значения, однако годовые потери, связанные с этим, измеряются в сотнях тысяч рублей на одну секцию тепловоза [20].

Внедрение в 2009 г. автоматизированной системы сбора информации по отказам подвижного состава КАСАНТ позволило несколько сократить общие трудозатраты, связанные с анализом отказов подвижного состава, в основном, благодаря введению единых классификаторов отказов и сокращению времени

на сбор данных. Однако система КАСАНТ не устранила главные из вышеперечисленных недостатков существующего метода анализа причин отказов, а именно:

- субъективный подход при определении причин отказов;

- трудно поддающийся ручной обработке огромный объем поступающей информации по отказам;

- большая продолжительность по времени обработки данных и, как следствие, значительное запаздывание при принятии решения о проведении адекватных мероприятий по профилактике или устранению причин отказов.

В последнее время на некоторых тепловозах начали внедрять автоматизированные системы контроля параметров работы дизельного подвижного состава (далее АСК), в том числе: «АСК-ВИС» (ООО «ВИС», г. Санкт-Петербург), «АСК-ВНИКТИ» (ОАО «ВНИКТИ», г. Коломна), «БОРТ» (ОАО «НИИТКД», г. Омск), «РПДА» (ООО «АВП Технология») и др. Такие системы позволяют не только контролировать использование мощности подвижного состава и расход топлива для осуществления работы, но также проводить диагностику отдельных узлов оборудования тепловоза и определять их остаточный ресурс в режиме реального времени.

Для поддержания СО в технически исправном и работоспособном состоянии в ОАО «РЖД» предусмотрено проведение плановых видов технических обслуживаний (далее ТО) и текущих ремонтов (далее ТР) с обязательным выполнением цикловых работ по восстановлению теплорассеивающей способности (ТРС) теплообменного оборудования для обеспечения им заданных функций в межремонтные периоды эксплуатации.

1.2 Обзор и анализ причин снижения теплорассеивающей способности охлаждающих устройств

Причин, по которым происходит падение ТРС ОУ тепловоза, несколько. Самая распространенная из них - загрязнение поверхности теплообмена секций

водовоздушного радиатора со стороны ОЖ. Кроме этого к снижению ТРС ОУ приводят следующие причины:

- загрязнение наружных поверхностей охлаждения секций радиаторов;

- замена штатных высокоэффективных (с точки зрения теплотехники) секций типа 9717.000 (или Р62.131.00.000) на менее эффективные, но и менее склонные к загрязнению секции типа 7317.000 [34];

- исключение части секций из потока ОЖ ввиду их разгерметизации или завоздушивания в пути следования тепловоза;

- применение ремонтных радиаторов, восстановленных с отъемом коллекторов, с заглушенными трубками или потерей части поверхности теплообмена;

- замятие передних кромок охлаждающих пластин секций;

- отсутствие или ненадлежащая установка заделок шахт охлаждающего устройства после ремонта;

- неполное открытие верхних или боковых жалюзи;

- эксплуатация тепловоза в летнее время года с недемонтированными утеплительными щитами;

- эксплуатация тепловоза в летнее время года с открытыми ветвями межконтурного перепуска;

- ухудшение аэродинамических характеристик ВУ, вызванное нарушением геометрических размеров лопастей рабочего колеса, обечайки или изменением угла атаки лопастей;

- дефекты в работе привода ВУ;

- дефекты в работе системы автоматического регулирования температур теплоносителей (далее САРТ).

Указанный перечень дефектов повышает вероятность перегрева теплоносителей дизеля в пути следования тепловоза с составом, а также приводит к перерасходу топлива на функционирование ОУ и, прежде всего, на привод ВУ [35].

Структурный анализ причин снижения ТРС ОУ и способов их выявления, известных в настоящее время, позволит создать метод оценки состояния ОУ и спрогнозировать возможные экономические последствия.

1.2.1 Загрязнение внутренних полостей секций радиаторов

Данный отказ обусловлен наличием в составе ОЖ посторонних включений в различной степени концентрации, несмотря на применяющиеся в настоящее время способы водоподготовки. В начальной стадии загрязнения на стенках трубок откладывается шлам, представляющий собой продукты коррозии и накипи, которые образуются в различных частях СО тепловоза и переносятся потоками ОЖ. При этом проходное сечение секций изменяется незначительно, поэтому в этот период загрязнение трудно определить существующими в распоряжении ремонтных служб методами контроля (с помощью тепловизора или по времени пролива секций на испытательном стенде). Однако даже незначительное отложение шлама или продуктов накипно-коррозионных отложений (далее НКО) на стенках трубок приводит к существенному повышению термического сопротивления потоку тепла и, как следствие, к потере ТРС радиатора [36]. Образование слоя накипи 0,3-0,5 мм приводит к падению коэффициента теплопередачи более чем в 3,5 раза [37]. Даная величина загрязнения может быть достигнута всего за 1 год при концентрации в ОЖ способного к распаду гидрокарбоната кальция на уровне 1,0-1,5 мг-экв/л.

Когда дефект удается обнаружить, то, как правило, состояние секций таково, что эксплуатация тепловоза уже длительное время сопровождалась повышенными экономическими затратами. По длине трубки шлам откладывается неравномерно - более интенсивно загрязнение трубок наблюдается на их концах. Причем, при входе потока ОЖ в трубку откладываются, в основном, крупные механические включения, приводящие, в конечном итоге, к закупорке сечения трубок. На выходе потока ОЖ, напротив, наблюдаются отложения на кромках и стенках в виде мелкодисперсной накипи.

К закупорке сечения такие отложения не приводят, но, по мере накопления по длине трубки, приводят к существенной потере теплопередачи.

1.2.2 Загрязнение наружных поверхностей секций радиаторов

Такое загрязнение происходит, в основном, тополиным пухом, черноземом, если тепловоз эксплуатируется в регионах, богатых плодоносными почвами, а также песком, если тепловоз эксплуатируется в районах пустыни и полупустыни. Нередки случаи загрязнения наружных поверхностей продуктами неполного сгорания топлива [7]. При значительном износе цилиндропоршневой группы в выхлопных газах дизеля начинает возрастать концентрация продуктов неполного сгорания, а также масла, которые выбрасываются в атмосферу. При большой скорости двухсекционного тепловоза, а также при встречном или попутном ветре, выхлопные газы вместе с маслом и продуктами неполного сгорания распространяются вдоль кузова и засасываются ВУ. В результате происходит замасливание наружных кромок охлаждающих пластин радиаторов. Само по себе это уже приводит к снижению ТРС радиатора, но в дополнение к этому к липкой субстанции начинают прилипать различные включения, в т.ч. тополиный пух, песок и мусор, поднятый с дорожного полотна движущимся тепловозом, и прочее. Высыхая, эта субстанция образует твердое покрытие на внешних кромках секций радиаторов (рисунок 1.3). В результате не только падает коэффициент теплопередачи, но происходит закупорка части воздушного сечения радиатора, что, в свою очередь, приводит к снижению поверхности теплопередачи и производительности ВУ.

Рисунок 1.3 - Фото блока радиаторов, загрязненного с наружной стороны

1.2.3 Замена радиаторных секций типа 9717.000 (Р62.131.00.000) на секции типа 7317.000

Замена радиаторных секций типа 9717.000 (Р62.131.00.000) на секции типа 7317.000 с пониженной ТРС происходит по мере выхода из строя штатных секций. Технические характеристики секций обоих типов приведены в таблице 1.1 [34].

Применение секций с заведомо худшей теплорассеивающей способностью обусловлено двумя причинами: во-первых, секции 7317.000 менее склонны к загрязнению из-за увеличенных сечений охлаждающих трубок и поэтому достаточно долго сохраняют ТРС; во-вторых, секции дешевле (у различных производителей разница в стоимости составляет от 2 до 8,4 % при ценах на 10.03.2015). Однако предварительные расчеты [20] показали, что в результате такой замены потеря ТРС ОУ в зависимости от рабочих режимов течения теплоносителей составляет от 18 % до 30 %. Среднеэксплуатационный перерасход денежных средств при этом достаточно велик и составляет до 150 тыс. руб. на одну секцию тепловоза 2ТЭ116 в год [20]. Кроме того, такое снижение ТРС ОУ в некоторых режимах эксплуатации тепловоза неизбежно приведёт к перегреву теплоносителей в пути следования, т.к. при проектировании ОУ тепловоза заложен запас всего 15 % [6].

Существует ещё одна причина, по которой целесообразность замены секций 9717.000 на 7317.000 требует дополнительных исследований. Секция 9717.000 является своеобразным водяным фильтром, препятствующим попаданию шлама в водяные полости крышек цилиндров, а также на поверхности охлаждения цилиндров дизеля. Последствия от загрязнения этих поверхностей более серьёзные, чем от загрязнения секций. Таким образом, несмотря на существующее мнение, целесообразность замены секций 9717.000 на 7317.000 не очевидна и требуется проведение специальных технико-экономических исследований, чтобы обосновать такую замену.

Таблица 1.1- Технические характеристики тепловозных секций водовоздушных радиаторов, применяемых в

отечественном локомотивостроении

Наименование параметра Обозн. Разм. Значение параметра

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Тип - - 9717 7317

Типоразмер^ - - Р62.131 9717.000 9717.100 9717.200 13.Т.306 7317.000 7317.100 7317.200 13.Т.306

Изготовитель2^ - - лтз ИМЗ зто ИМЗ зто ИМЗ зто ИМЗ зто ИМЗ зто ИМЗ зто ИМЗ зто ИМЗ зто

Способ изготовления3^ - - с п с п С П С п с п С п С п С п с

Размеры остова: - ширина - высота - глубина Во Ь0 Но мм мм мм

0,1535

1205 850 535 850 1205 850 535 850

187 96 187 96

Толщина пластин 5пл мм ОД 0,09

Шаг пластин % мм 2,3 2,83

Параметры сечения трубки: мм (длина* ширина*толщина стенки) 19*2,2*0,55 (длина* ширина*толщина стенки) 17*4,0*0,55

Поверхность охлаждения со стороны воздуха 2 м 29,5 20,5 13,0 10,5 21,0 14,8 9,3 7,4

Живое сечение для воды Ь 2 м 0,00132 0,00066 0,0031 0,00155

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Площадь фронта для воздуха 2 М 0,1856 0,1310 0,082 0,1310 0,1856 0,1310 0,082 0,1310

Тип боковых 4) ЩИТКОВ 7 - - П 3

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Применяемость - - 2ТЭ10(М,У), 2ТЭ116(У, УМ), М62, ТЭП70, ТЭП80, ТЭМ2, ТЭМ18 (Д, ДМ, В), ТЭМ7 2ТЭ25К, 2ТЭ25А 2ТЭ10М 2ТЭ25К, 2ТЭ25А 2ТЭ10(М, У), 2ТЭ116 (У, УМ), М62, ТЭП70, ТЭМ2, ТЭМ18 (Д ДМ, В), ТЭМ7 чмэз, 2ТЭ25К, 2ТЭ25А 2ТЭ10М 2ТЭ25К, 2ТЭ25А

Сноски:

1) - В обозначении указаны только значащие символы;

2) - Приведены следующие сокращения: ЛТЗ - Луганский тепловозостроительный завод (г.Луганск, Украина); ИМЗ - ОАО «Ишимский механический завод» (г.Ишим, Россия); ЗТО - ООО «Завод теплообменного оборудования» (г.Минск, республика Беларусь);

3) - Указаны следующие способы соединения охлаждающих пластин с трубками: П- метод «окунания» (погружения в расплавленный припой); С - метод «спекания»;

4) - П- плоские щитки из листа толщиной 1,5 мм; 3- загнутые щитки.

1.2.4 Исключение части секций из контура циркуляции ОЖ

Исключение части секций из контура циркуляции ОЖ может происходить по двум причинам:

- завоздушивание радиаторов;

- разгерметизации их в пути следования тепловоза.

Завоздушивание характерно для радиаторов тепловозов, эксплуатировавшихся длительное время. Самая распространенная причина -закупорка продуктами коррозии и накипью пароотводящих трубок (трубок для удаления воздуха и пара) из верхних точек блоков радиаторов или ликвидация их вовсе по причине течи. Наиболее часто негативному явлению подвержена часть радиаторов холодного контура тепловоза 2ТЭ116, расположенных с противоположной стороны основного блока (3 или 5 шт.). Работы по очистке пароотводящих трубок должны быть проведены при среднем или капитальном ремонте тепловозу [38], [39], однако опыт показывает, что это происходит далеко не всегда.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Горин Антон Владимирович, 2016 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1 Инструкция о порядке расследования и учета случаев порч, неисправностей, непланового ремонта, повреждений и отказов локомотивов и моторвагонного подвижного состава: № ЦТ-291 утв. 05.08.1994 г. - М.: МПС РФ, 1994. - 7 с.

2 Житенев, Ю.А. Нужна ли нам частная тяга? / Ю.А.Житенев // Локомотив. -2014. - №2. - С. 5-8.

3 Воротилкин, А.В. Локомотивному комплексу - четкие перспективы / А.В.Воротилкин // Локомотив. - 2014. - №2. - С. 2-4.

4 Можаев, Ю. Правило безопасности / Ю.Можаев // Гудок. - 2014. - 4 февраля.

5 Горин, В.И. Охлаждающее устройство для современных тепловозов: каким ему быть? / В.И. Горин // Локомотив. - 2013. - №7. - С. 27-29.

6 ГОСТ 31187-2011 Тепловозы магистральные. Общие технические требования. - М.: Госкомитет РФ по управлению качеством продукции и стандартам, 2012. -32 с.

7 Перминов, В.А. Оценка состояния теплообменных аппаратов системы охлаждения тепловозных дизелей в эксплуатации: автореф. дис. ... канд. техн. наук : 05.22.07 / Перминов Валерий Анатольевич. - М., 1988. - 23 с.

8 Свизяев, В. П. Вопросы диагностики секций холодильников магистральных тепловозов / В.П.Свизяев, А. Х.Муратов, В.М.Назаренко // Труды ТашИИТ. -1981. - №169/16. - С. 48-53.

9 Розенблит, Г.Б. Влияние уменьшения теплорассеивающей способности систем охлаждения тепловозного дизеля на его эксплуатационную и топливную экономичность / Г.Б.Розенблит, В.Г.Алексеев // Двигателестроение. - 1990. -№7. - С. 14-15.

10 Аринин, И.Н. Диагностирование технического состояния автомобилей / И.Н.Аринин. - М.: Транспорт, 1978. - 176 с.

11 Борц, А.Д. Диагностирование технического состояния автомобиля / А.Д.Борц, Я.Х.Закин, Ю.В.Иванов. - М.: Транспорт, 1979. - 160 с.

12 Мирошников, Л.В. Диагностирование технического состояния автомобилей / Л.В.Мирошников. - М.: Высшая школа, 1967. - 127 с.

13 Мясников, Ю.Н. Судовые средства технического диагностирования судовых энергетических установок за рубежом / Ю.Н.Мясников, А.А.Равин, Ю.Н.Чекалов. // Судостроение. - 1979. - №7. - С. 113-116.

14 Пахомов, Э.А. Методы диагностики при эксплуатации тепловозов / Э.А.Пахомов. - М.: Транспорт, 1974. - 41 с.

15 Петров, И.В. Диагностирование дорожно-строительных машин / И.В.Петров. - М.: Транспорт, 1980. - 144 с.

16 Седаков, Л.П. Системы технического диагностирования судовых энергетических установок. / Л.П.Седаков, Ю.Н.Чекалов // Судостроение. -1977. - №4. - С. 27-31.

17 Бурков, В.В. Автотранспортные радиаторы / В.В.Бурков, А.И.Индейкин. -М.: Машиностроение, 1978. - 135 с.

18 Левин, М.И. Состояние и перспективы технической диагностики дизелей / М.И.Левин, А.Г.Плоткин, А.С.Петров, А.А.Орлов. // Двигатели внутреннего сгорания (ЦНИИТЭИТЯЖМАШ). - 1981. - №4-81-31. - 48 с.

19 Куликов, Ю.А. Системы охлаждения силовых установок тепловозов / Ю.А.Куликов. - М.: Машиностроение, 1988. - 280 с.

20 Горин, В.И. Резервы экономии топлива при эксплуатации тепловозов серии 2ТЭ116 / В.И.Горин // Локомотив. - 2012. - №6. - С. 18-19.

21 Смышляев, О.Е. Системы подогрева тепловозов / О.Е.Смышляев, Е.Б.Черток // Транспортное оборудование (НИИинформтяжмаш). - 1978. - №36. - С. 29-37.

22 Квалификационные межведомственные теплотехнические и энергетические испытания дизеля, охлаждающего устройства и САРТ тепловоза 2ТЭ116. И-104-87: отчет о НИР. - Коломна: ВНИТИ МПС РФ, 1987. - 173 с.

23 Балабин В.Н. Прогрессивная модульная компоновка вспомогательных систем дизеля локомотива / В.Н. Балабин // Тяжелое машиностроение. - М., 2013. - №9. - С. 31-34.

24 Балабин В.Н. Результаты применения комплексной системы контроля и диагностики локомотивных дизелей / В.Н. Балабин, В.З. Какоткин, И.И. Лобанов // Современные наукоемкие технологии. - Пенза, 2014. - № 9. -С. 11-16.

25 Балабин В.Н. Комплексная система контроля и диагностики тепловозных дизелей / В.Н. Балабин, В.З. Какоткин, И.И. Лобанов, В.А. Чечет // Тяжелое машиностроение. - М., 2014. - № 7. - С. 34-39.

26 Балабин В.Н. Комплексная система мониторинга дизельных двигателей / В.Н. Балабин, В.З. Какоткин, И.И. Лобанов // Железнодорожный транспорт. -М., 2011. - №12. С. 50-51.

27 Грачев, В.В. Нейро-нечеткий диагностический комплекс для контроля технического состояния дизеля / В.В Грачев, В.А. Перминов, М.В. Федотов // Материалы Международной научно-практической конференции в рамках Международного Научного форума Донецкой Народной Республики. - Донецк, 2015 г. - 237 с.

28 Грачев, В.В. Использование средств бортовой диагностики для повышения эффективности технического обслуживания тепловозов / В.В Грачев, А.В Грищенко // Сборник трудов международной научно-технической конференции «Локомотивы. ХХ1 век». - Санкт-Петербург, 2014 - С. 191-199.

29 Грачев, В.В. Бортовой модуль непрерывного удаленного контроля параметров локомотива в эксплуатации (АСК ВНИКТИ) / В.В. Грачев, А.В. Грищенко, Ф.Ю. Базилевский, А.И. Несторов, М.В. Федотов // Сборник трудов международной научно-технической конференции «Локомотивы. ХХ1 век». - Санкт-Петербург, 2013 - С. 123-124.

30 Грачев, В.В. Система управления техническим состоянием тепловозов 2ТЭ116У и ТЭП70БС с использованием измерительной информации бортовых средств диагностики / В.В. Грачев, А.В. Грищенко, Ф.Ю. Базилевский, В.А. Перминов, М.В. Федотов.

31 Анализ технического состояния тепловозов федерального железнодорожного транспорта России за 2010 год. М.: Желдориздат, 2010. - 77 с.

32 Розенберг, Е.Н. Система КАСАНТ: задачи, возможности, перспективы развития / Е. Н.Розенберг, И. Н.Розенберг, А. М.Замышляев., Г. Б.Прошин // Железнодорожный транспорт. - 2008. - №9. - С. 6-9.

33 Слободенюк, А.С. Повышение эффективности охлаждающих устройств тепловозов: дис. ... канд. техн. наук: 05.22.07 / Слободенюк Андрей Сергеевич. -Хабаровск, 2010. — 114 с.

34 Горин, В.И. Отличительные признаки секций водовоздушного радиатора тепловоза / В.И.Горин, А.В.Горин // Локомотив.-2014 - №7. - С. 36-38.

35 Гогричиани, Г.В. Метод расчета вероятности перегрева теплоносителей систем охлаждения тепловозных дизелей / Г.В.Гогричиани, А.В.Горин // Вестник Научно-исследовательского института железнодорожного транспорта. - 2013. - №1. - С. 60-66.

36 Третьяков, А.П. Вопросы интенсификация теплообмена тепловозных холодильников / А.П.Третьяков, М.Х.Алимбаев // Труды МИИТ - 1963. №167. -С. 17-26.

37 Чичирова, Н.Д. Влияние системы оборотного охлаждения на экономичность тепловой электростанции / Н.Д.Чичирова, С.М.Власов, А.О.Закиров // Состояние и перспективы развития электротехнологии. - 2013. - Том II. - С. 31-33.

38 Руководство по среднему и капитальному ремонту тепловозов 2ТЭ116: № РК 103.11.433-2006 утв. 05.03.2008 г. - М.: ОАО «РЖД», 2008. - 250 с.

39 Руководство по среднему и капитальному ремонту тепловозов серии ТЭ10: № РК 103.11.435-2006 утв. 05.03.2008 г. - М.: ОАО «РЖД», 2008. - 250 с.

40 Домбровский, К.И. Ремонт секций холодильников тепловоза ТЭ3 / К.И.Домбровский. - М.: Транспорт, 1966. - 28 с.

41 Третьяков, А.П. Эксплуатационные факторы, влияющие на снижение теплорассеивающей способности тепловозных холодильников / А.П. Третьяков, М.Х.Алимбаев // Труды МИИТ - 1969. - №352. - С. 18-31.

42 Панов, Н.И. Влияние заглушки трубок масловоздушных секций тепловоза на тепловые и гидравлические характеристики / Н.И.Панов, А.П.Третьяков, З.И.Кравец // Труды МИИТ. - 1969. - №332. - С. 43-59.

43 Горин, В.И. О межконтурном перепуске в системах охлаждения дизелей Д49 / В.И.Горин, А.В.Горин // Локомотив. - 2014. - №6. - С. 38-39.

44 Горин, А.В. К вопросу оценки вентиляторной мощности магистральных тепловозов и рекомендации по ее сокращению / А.В.Горин // Труды ОАО «ВНИИЖТ» «Железнодорожный транспорт на современном этапе развития: сб. трудов молодых ученых ОАО «ВНИИЖТ». - 2013. - С. 167-172.

45 Русаковский, М.А. Тепловизионная съемка как инструмент оценки энергосберегающего потенциала / М.А.Русаковский // Энергосовет. - 2009. -№3(3). - С. 14-17.

46 Рабочая методика теплотехнических испытаний системы охлаждения и энергетических испытаний дизеля: № 14(20)2ТЭ116.РМ 23. - Коломна: ОАО «ВНИКТИ», 1986. - 38 с.

47 Руководящий материал для расчетов. Тепловозы. Методы расчета систем охлаждения тепловозных дизелей: № РТМ 24.040.22-85. - Коломна: ОАО «ВНИКТИ», 1985. - 164 с.

48 Кейс, В.М. Компактные теплообменники / В.М.Кейс, А.Л.Лондон.- М.: Энергия, 1967. - 224 с.

49 Горин, В.И. Преимущества новой технологии очистки / В.И.Горин // Локомотив. - 2013. - №6. - С. 32-34.

50 Исаченко, В.П. Теплопередача / В.П.Исаченко, В.А.Осипова, А.С.Сукомел.-2-е изд. - М.: Энергия, 1969. - 440 с.

51 Энергетический баланс магистральных тепловозов 2ТЭ116 и 2ТЭ10: Отчет о НИР № И-42-94. -Коломна: ВНИТИ МПС РФ, 1994. - 102 с.

52 Ахметов, С.И. Разработка математической модели для формирования режимов работы и расхода топлива магистральных тепловозов / С.И.Ахметов, В.А.Михеев, А.В.Чулков, Е.И.Сковородников // Омский научный вестник. -2009. - №2(80). - С. 143-146.

53 Руководство по техническому обслуживанию и текущему ремонту тепловозов 2ТЭ116: ТЭ116 ИО. - М.: ОАО «РЖД», 2007. - 250 с.

54 Горин, В.И. Охлаждающее устройство тепловоза 2ТЭ25А «ВИТЯЗЬ» / В.И.Горин, С.Р.Рачков, А.М.Новиков, Е.В.Бучкин //Труды ВНИКТИ. - 2009. -№91. - С. 51-75.

55 Методика выполнения измерений с помощью специальных сужающих устройств: РД 50-411-83. - М.: Государственный комитет СССР по стандартам, 1984. - 52 с.

56 Панов, Н.И. Теплотехнические и аэродинамические характеристики тепловозных водовоздушных секций с шагом оребрения 2,3 мм /Н.И.Панов // Труды МИИТ. - 1970. - №332. - С. 94.

57 Идельчик, И.Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям / И.Е.Идельчик. - 3-е изд., перераб. - М.:Машиностронение, 1992. - 672 с.

58 Ходакевич, А.Н. Эффективнее расходовать топливно-энергетические ресурсы / А.Н.Ходакевич // Локомотив. - 2011. - №11. - С. 2-5.

59 Руднева, Л.В. Резервы экономии / Л.В.Руднева // Железнодорожный транспорт. - 2009. - №12. - С. 50.

60 Мельников, В.А., Техническое обслуживание и ремонт локомотивов с использованием бортовых микропроцессорных систем управления /

A.А.Аболмасов, В.А.Мельников, И.И.Лакин // Локомотив. - 2015 - №2 - С. 4-7.

61 Преображенский, В.П. Теплотехнические измерения и приборы: Учебник для вузов по специальности «Автоматизация теплоэнергетических процессов» /

B.П.Преображенский. - 3-е изд., перераб. - М.:Энергия, 1978. - 704 с.

62 Луков, Н.М. Основы автоматики и автоматизации тепловозов: учеб. для вузов ж.-д. трансп. / Н.М.Луков. - М.:Транспорт, 1989. - 296 с.

63 Ткаля, В.С. Методика расчета охлаждающего устройства тепловозного дизеля / В.С.Ткаля // Труды ВНИТИ. - 1978. - №47 - 54 с.

64 Самарский, А.А.Численные методы: Учеб. пособие для вузов / А.А.Самарский, А.В.Гулин. - М.:Наука. Гл. ред. физ-мат. лит., 1989. - 432 с.

65 ГОСТ 25463-2001 Тепловозы магистральных железных дорог колеи 1520 мм. Общие технические требования. - Минск:ИПК Издательство стандартов, 2002. -13 с.

66 ГОСТ 16350-80 Климат СССР. Районирование и статистические параметры климатических факторов для технических целей. - М.:Госкомитет СССР по стандартам, 1981. - 149 с.

67 Васильев, Н.В. Восстановительные работы на железных дорогах / Н.В.Васильев, Р.А.Родионов, О.И.Комаров, Н.А.Шелудько, В.М.Шитов, Е.П.Шкунов. - М.: Транспорт, 1993. - 166 с.

68 Лапидус, Б.М. Теория и практика управления эксплуатационными затратами железнодорожного транспорта / Б.М.Лапидус, Д.А.Мачерет, А.Л.Вольфсон. -Приложение к журналу «Экономика железных дорог». - М.:МЦФЭР, 2002. -256 с.

69 Методика расчет единичных и укрупненных расходных ставок в условиях структурной реформы ОАО «РЖД», утв. 07.07.2008. - М.: ОАО «РЖД», 2008. -34 с.

70 Ключев, В.И. Электропривод и автоматизация промышленных механизмов: учебник для вузов / В.И.Ключев, В.М.Терехов. - М.:Энергия, 1980. - 304 с.

71 Кондратьев, Г.М. Регулярный тепловой режим. / Г.М.Кондратьев. - М.: Государственное издательство технико-теоретической литературы, 1954. - 408 с.

72 Лоран, П.Ж. Аппроксимация и оптимизация /П.Ж.Лоран. - М.: Мир, 1975. -С. 496.

73 Тепловоз 2ТЭ116-993 с грузовым поездом на перегоне Засулье - Ромны: Российский железнодорожный портал [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.paшvoz.com/newgaПery/?ГО=428583&LNG=RU.

74 Тепловоз 2ТЭ116-1286 на перегоне пост 15 км - Чесноковка: Российский железнодорожный портал [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.parovoz.com/newgallery/?ID=424910&ЬК0=Яи.

75 Тепловоз 2ТЭ10У-0379 на перегоне Мордвес - Ожерелье: Российский железнодорожный портал [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.parovoz.com/newgallery/?ID=427156&ЬКО=Яи.

76 Тепловоз 2ТЭ10М-0465 в голове поезда №79 Москва - Берещино, перегон Шатки - Лесогорск: Российский железнодорожный портал [Электронный ресурс]. - Режим доступа:

http://www.parovoz.com/newgallery/?ID=420775&LNG=RU.

77 Тепловоз 2ТЭ116-299 в депо Свердловск-Пасс. Сврд. ж.д.: Российский железнодорожный портал [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.parovoz.com/newgallery/?ID=275022&LNG=RU.

78 Лаптев, В.А. Расчетные переходные характеристики системы охлаждения тепловозного дизеля / В.А.Лаптев, И.М.Носков // Труды ОАО «ВНИИЖТ» «Проблемы железнодорожного транспорта: сб. трудов ученых и аспирантов ОАО «ВНИИЖТ». - 2011. - С. 131-135.

79 Тепловозы СССР. Отраслевой каталог. - М.:ЦНИИТЭИтяжмаш, 1988. - 168 с.

80 Контрольные теплотехнические реостатные испытания дизеля и охлаждающего устройства тепловоза 2ТЭ121. ОИП 14-83: отчет о НИР. - М.: ВНИИЖТ МПС РФ, 1983. - 52 с.

81 Автоматизированная система управления локомотивным хозяйством (АСУТ-ЦТ): программное обеспечение ОАО «Инфо-Ком» [Электронный ресурс]. - Режим доступа (сеть интранет ОАО «РЖД»): http://10.200.1.93:8080/index.php.

82 МИ 2174-91 Государственная система обеспечения единства измерений. Аттестация алгоритмов и программ обработки данных при измерениях. Основные положения.

83 Аттестация испытательного оборудования. Методические рекомендации. утв. 19.12.2014 г. - М.: Госкорпорация «Росатом», 2014. - 34 с.

84 Линник, Ю.В. Метод наименьших квадратов и основы математико-статистической теории обработки наблюдений /Ю.В.Линник. - 2-е изд. доп. и испр. - М.: ФИЗМАТЛИТ, 1962. - 354 с.

85 Володин А.И. Топливная экономичность силовых установок тепловозов /

A.И.Володин, Г.А.Фофанов. - М.:Транспорт, 1979 - 128 с.

86 Дизель-генератор 1А-9ДГ. Руководство по эксплуатации: 1А-9ДГ.18РЭ., -Коломна: ОАО «Коломенский завод», 1987. - 208 с.

87 Система автоматического регулирования температуры теплоносителей дизеля тепловоза 2ТЭ116. Паспорт: 13.Т.190.00.00.00 ПС. - Коломна: ОАО «ВНИКТИ», 2007 - 18 с.

88 Создание и исследование автономной системы обогрева тепловоза ТЭ109. И-06-72: отчет о НИР. - Коломна: ВНИТИ МПС РФ, 1972. - 52 с.

89 Результаты сравнительных энергетических испытаний вентиляторов типа УК-2М и КТЗ-1 в охлаждающем устройстве ТЭП70. И-65-91: отчет о НИР. -Коломна: ВНИТИ МПС РФ, 1991 - 64 с.

90 Извещение о проведении запроса котировок цен № 140/ЗКЦ-РЖДС/14. Официальный сайт Российской Федерации для размещения информации о размещении заказов на закупку товаров, работ, услуг [Электронный ресурс]. -Режим доступа:

http://tender.rzd.ru/tender/public/ru?STRUCTURE_ID=704&layer_id=4040&referer LayerId=4893&id=66516.

91 Иванов, В.Г. Промывка радиаторных секций охлаждающей системы тепловозов: проблемы и пути их решения / В.Г.Иванов, А.С.Ремезов,

B.Б.Кровяков // Локомотив. - 2015. - №1. - С. 34-38.

92 Налоговый кодекс Российской Федерации, части первая и вторая: офиц. текст. - М.:Проспект, 2007. - 671 с.

93 Нормы времени на слесарные работы по ремонту дизеля и вспомогательного оборудования при техническом обслуживании ТО-3 и текущем ремонте

тепловозов в условиях депо. - утв. ОАО «РЖД» 2 января 2006 г. -М.:Транспорт, 2006. - 712 с.

94 Дизель-генератор 1А-9ДГ. Технические условия. ТУ24.6.37-85, - Коломна: ОАО «Коломенский завод». - 1998. - 176 с.

95 Тепловозы. Конструкция, теория и расчет / под ред. Н.И. Панова. - М.: Машиностроение, 1976. - 544 с.

96 Методические рекомендации по оценке инвестиционных проектов на железнодорожном транспорте (Приложение к Указанию МПС России от 31.08.1998г. №В-1024у) //М.: 1998.

97 Методические рекомендации по обоснованию эффективности инноваций на железнодорожном транспорте, утв. Руководителем Департамента технической политики МПС 26.04.1999 г. - Коломна:ВНИТИ МПС, 1999.

98 Налогового кодекса РФ: части первая и вторая: офиц. текс. - М.: Омега-Л, 2005. - 573 с.

Приложение А

Пример расчета теплорассеивающей способности охлаждающего устройства тепловоза ТЭП70БС № 121 в поездке

1 В качестве примера был выбран режим работы тепловоза ТЭП70БС, удовлетворяющий условиям фильтрации по продолжительности, температуре атмосферного воздуха и мощности ДГУ.

Исходные данные, полученные с бортового регистратора тепловоза (МСУ-ТЭ), после расшифровки представлены на Рисунке 1 и в Таблице 1.

Рисунок 1 - Данные выбранного режима тепловоза ТЭП70БС № 121 в окне расшифровщика бортового регистратора МСУ-ТЭ

Таблица 1 - Данные после расшифровки бортового регистратора МСУ-ТЭ с

тепловоза ТЭП70БС № 121 для одного режима на дату 30.08.2010 г.

Время Позиц ия контр оллер а Оборо ты дизеля Оборо ты МВ1 Оборо ты МВ2 Мощнос ть тягового генерато ра Темпе ратур а возду ха Температ ура ОЖ на выходе из дизеля Температу ра ОЖ на входе в радиатор ХК

х ПК пД пМВ1 пМВ2 ^ Ю Ъ ГК ^ ХК

ч:мин:с - об/мин об/мин об/мин кВт 0С 0С 0С

6:27:14 14 929 376 274 2070 16 78 56

6:27:15 14 934 377 272 2085 16 78 56

6:42:01 14 965 490 288 2287 14 79 63

6:42:01 14 965 490 284 2292 14 79 63

6:42:02 14 965 490 279 2292 14 79 63

6:42:02 14 965 491 275 2289 14 79 63

6:42:03 14 965 490 271 2294 14 79 63

6:42:03 14 965 490 269 2284 14 79 63

6:42:04 14 965 490 268 2289 14 79 63

6:42:05 14 965 490 267 2288 14 79 63

6:42:05 14 965 490 268 2294 14 79 63

6:42:06 14 965 489 269 2295 14 79 63

6:42:06 14 964 489 272 2291 14 79 63

6:42:07 14 964 489 276 2286 14 79 63

6:42:07 14 964 490 282 2293 14 79 63

6:42:08 14 964 490 288 2292 14 79 63

6:42:08 14 964 491 299 2289 14 79 63

6:42:09 14 964 491 307 2295 14 79 63

6:42:09 14 964 491 322 2291 14 79 63

6:42:10 14 964 491 337 2284 14 79 63

6:42:10 14 964 490 352 2291 14 79 63

2 В качестве исходных данных согласно справочным материалам были приняты:

2.1 Номинальная производительность водяных насосов по ГК и ХК: Уц ном = 0,0294, м3/с и ^12 ном = 0,0222, м3/с;

2.2 Номинальная производительность каждого МВ типа КТЗ-1 при температуре воздуха плюс 40 0С:

У2 ном = 40, м3/ч;

2.3 Номинальная частота вращения МВ КТЗ-1 ™мв ном = 755, об/мин;

2.4 Число секций радиатора в одной шахте холодильника: 7ш =24, шт.;

2.5 Число секций радиатора в ГК и ХК: ^ГК =17, шт.; 7ХК = 30, шт.;

2.6 Параметры установленных секций радиатора:

- тип секции - Р62.131.00;

Л

- площадь фронта - /фр =0,1858, м ;

- поверхность теплоотдачи - F =29,5, м2;

Л

- живое сечение для прохода воды - /1 =0,00132, м ;

2.7 Число ходов воды в ГК и ХК:

пх ГК =1, пх ХК = 2;

2.8 Коэффициента уравнения расчета коэффициента теплопередачи новой секции радиатора:

С = 27,4; а3 = 0,000411; а2 = -0,008811; а1 = 0,06333; а0 = -0,0494; ш2 = 0,5041.

2.9 К.п.д. выпрямительной установки:

л = 0,98; 'ву ' '

2.10 К.п.д. главного генератора: л = 0,96;

'гг ' '

2.11 Номинальная мощность каждого МВ шахты ОУ:

^МВ ном = 37, кВт;

2.12 Номинальная мощность вентиляторов для охлаждения ТЭД: ^ГЭД ном =90, кВт;

2.13 Коэффициенты уравнения для определения тепловыделений от дизеля в ОЖ:

а^до = 624,0; а^д1 = - 0,0862; а^д2 = 0,0000716;

2.14 Коэффициенты уравнения для определения тепловыделений от масла дизеля в ОЖ:

а^мо = 171,0; а^м1 = 0,149; а^м2 = -0,00000377;

2.15 Коэффициенты уравнения для определения тепловыделений от наддувочного воздуха в ОЖ:

адонво = 368,0; адонв1 = — 0,522; а^онв2 = 0,000211;

2.16 Удельная теплоемкость ОЖ: ср ож = 4,174, кДж/(кг-К);

2.17 Плотность ОЖ:

Л

рож = 984, кг/м ;

2.18 Удельная теплоемкость воздуха: ср вз = 1,005, кДж/(кгК);

2.19 Атмосферное давление: Ратм = 101330, Па;

2.20 Удельная газовая постоянная для сухого воздуха: Я = 287,3, Дж/(кг-К);

2.21 Номинальная частота вращения коленчатого вала дизеля: пд ном = 1000, об/мин;

3 После усреднения значения опытных данных, принятых для расчетов, сведены в Таблицу 2:

Таблица 2 - Опытные данные, принятые для расчетов

Позиц ия контр оллер а Оборо ты дизеля Оборо ты МВ1 Оборо ты МВ2 Мощнос ть тягового генерато ра Темпе ратур а возду ха Температ ура ОЖ на выходе из дизеля Температу ра ОЖ на входе в радиатор ХК

ПК Пд ПМВ1 ПМВ2 Р2 1о 1в ГК 1в ХК

- об/мин об/мин об/мин кВт 0С 0С 0С

14 965 490 352 2285 14,0 79,0 71,0

4 Расчетным путем были определены следующие параметры:

4.1 Максимальная частота вращения МВ на режиме:

™МВ шах = • ™МВ ном = • 755 = 728Д °б/мин.

"дном ±иии

4.2 Плотность атмосферного воздуха

„ Ратм 101330 3

рвз = —--- =---- = 1,23 кг/м .

К-(273+С0) 287,3-(273 + 14)

4.3 Мощность, затрачивая на привод двух МВ:

2

^ОУ = ^МВ ном • — • ((^^)2 + (_^)2) = 37 • — • (Г490) +

Рвз+40 ПМВ ном ПМВ ном 1,183 \755/

(ТЙ)2) = 14,5 кВт-

4.4 Мощность, затрачивая на охлаждение ТЭД:

3

Я™ = нпм • • (^)3 = 90 • -123 • (—) = 83,9 кВт.

чпд но1/ 1,183 41000/ '

«ТЭД = »ТЭД ном — = 90 тш (Ю00

4.54 Мощность, выработанная дизелем:

= —^—+ ^оу+^ТЭД = —2285—+ 14,5+83,9 = 2532 кВт.

д ^ву'^гг г1гг 0,98-0,96 0,96

4.6 Тепловыделения от дизеля в ОЖ:

Сд = ^д2 • ^д2 + ^д1 • + ^д0 = 0,0000716 • 25322 - 0,0862 2532 + 624 = 863,5, кВт.

4.7 Плотность воздуха перед МВ1:

р _Сд^_ 1П1„П 863,5 • 103 • 287,3

' атм Щ "~- 101330 —

с • V ПмВ1 965 490

= Срв3 2 Н0м ном "МВ ша^_1005 • 40 • 1000 • 7283

Рвз ГК Я • (¿0 + 273) 287,3 • (14 + 273)

= 1,11, кг/м3.

4.8 Тепловыделения от масла в ОЖ:

См = 0^2 • ^д2 + а^м1 • ^ + а^мо = —0,00000377 • 25322 + 0,149 •

• 2532 + 171 = 523,5, кВт.

4.9 Тепловыделения от наддувочного воздуха в ОЖ:

Сонв = ^ОНВ2 • Мд2 + а^онв! • ^д + «донво = 0,000211 • 25322 + — 0,522 •

• 2532 + 368 = 396,4, кВт.

4.10 Плотность воздуха перед МВ2:

(См + СОВН) • А

Р

р__У^м_

Га™ с • V пд ПМВ2

^р вз "2 ном у, у, _ "-д ном "-МВ шах

вз ХК = я • (¿0 + 273)

(523,5 + 396,4) • 103 • 287,3

101330 —

1005 • 40 965 352

1000 728,3

287,3 • (14 + 273) = 1,06, кг/м3.

4.11 Максимальный массовый расход воздуха, который способен создать МВ1 на режиме:

и = ^ номр гк • = 40'1,11 • .961 = 9 64 кг/(м^с)

21 тах гш-/фр Пд ном 24-0,1858 1000 ' > V >

4.12 Максимальный массовый расход воздуха, который способен создать МВ2 на режиме:

^22 тах = ном-рвз ХК • = ^^ • = 9,15, кг/(мЧ).

22 шах 2ш-/фр Пд ном 24-0,1858 1000

4.13 Ожидаемое значение массового расхода воздуха МВ1: ^21 = ^21 шах • = 9,64 • = 6,48, кг/(мЧ).

^МВ ном 728,3

4.14 Ожидаемое значение массового расхода воздуха МВ2: ^22 = ^22 шах • = 9,15 • ^ = 4,42, кг/(мЧ).

^МВ ном 728,3

4.15 Производительность водяного насоса ГК:

ПД _ п тг>/1 965 _ п то/1 -.3/

Уи = Уи ном • = 0,0294 — = 0,0284, м3/с.

Пд ном 1000

4.16 Производительность водяного насоса ХК:

пд _ п пппп 965 _ п л 3/

^12 = ^12 ном • = 0,0222 — = 0,0214, м3/с.

Пд ном 1000

/п

4.17 Усредненное значение теплоотвода ГК: ^0ГК ср =-Г^Г = = 13,3, кВт/К.

^ св ГК-С0 79-14

4.18 Усредненное значение теплоотвода ХК:

^0ХК ср = ^ови = 523,5+396,4 = 16,1, кВт/К.

™ХК ср Св хк-СО 71-14

4.19 Водяной эквивалент потока ОЖ ГК:

Ж11 = К11 • срОЖ • Рож = 0,0284 • 4,174 • 984 = 116,5, кВт/К.

4.20 Водяной эквивалент потока ОЖ ХК:

Ж12 = К12 • срОЖ • рож = 0,0214 • 4,174 • 984 = 88,0, кВт/К.

4.21 Водяной эквивалент потока воздуха ГК:

Ж21 = ^21 • 7ГК • /фр • срвз = 6,48 • 17 • 0,1858 • 1,005 = 20,6, кВт/К.

4.22 Водяной эквивалент потока воздуха ХК:

^22 = ^22 • 7ХК • /фр • ср вз = 4,42 • 30 • 0,1858 • 1,005 = 24,8, кВт/К.

4.23 Фактическая удельная тепловая эффективность ГК:

( = -^21- Ш |1 + ^ • т (1- ^)| = -20,6 •

1+ —•/пИ-—)| = 23,79, кВт/К.

20,6 116,5

4.24 Фактическая удельная тепловая эффективность ХК:

/п

(ЗД)хк = -И^ /п |1+ ^ /П (1- ^)| = -24, 1 + 880 • /п(1 - —)| = 31,50, кВт/К.

24,8 88,0 I '

4.25 Скорость ОЖ в трубках секций радиаторов ГК: ^ = ^-к = = 1,26, м/с.

11 Л-2ГК 0,00132-17 '

4.26 Скорость ОЖ в трубках секций радиаторов ХК:

^12 =

^12'^х ХК

0,0214-2

= 1,08, м/с.

д-гХК 0,00132-30 4.27 Ожидаемое значение удельной тепловой эффективности ГК:

/(ВД)гк\

^21 т ^0ГК т

Ш1 ГК \ ^21 т /

(ВДЬ =С - Уц™1 ГК -^21

т2 • р - 7, т го

ГК

32 т1 ГК — а3 • ^21 т + а2 • ^21 т + а1 • ^21 т + а0

^21 т = ^21 т-^ГК-/фр - с

р вз

_^21 т .1 1-е ^21 т

90ГК т = Жц • (1 — е

^0ГК ср — ^0ГК т

/(ВД)гк\

^21 т ^0ГК т

Ш1 ГК

Щ

\

21 т

/

(вд)гк — 27,4-1,26т1 ГК -02!

5041

29,5 -17-10

ш1 ГК — 0,000411 • ^21 т3 — 0,008811 • ^21 т2 + +0,06333 • ^21 т —0,0494; ^21 т — ^21 т -17 - 0,1858 -1,005;

-3

^0гк т — 116,5 • (1 — е

^21 т 116,5

1-е

^21 т

^0ГК т — 13,3.

^21 т ^0ГК т

Ш1 ГК \ ^21 т

/

29,79 4,44 13,3 0,094 \ 14,1 /

4.28 Ожидаемое значение удельной тепловой эффективности

(ВД)хК — С - ^ ХК - ^22 т™2 - ^о - ¿ХК

^22 т +

Г22 т — ^22 т - ¿ХК - /ф]

/(ВД)хк\

^22 т ^0ХК т

Ш1 ХК \ Ж22 т

/

32 т1 ХК — а3 • ^22 т + а2 • ^22 т + а1

ХК:

«0

[>р ср вз

^0ХК т — ^12 • ( 1 — е

^0ХК ср — ^0ХК т

"22 т )

/(ВД)хк\

^22 т ^0ХК т

Ш1 ХК ^22 т

\

)

(вд)хк = 27,4 • 1,08Ш1 ХК • ^22

5041

29,5 -30-10

Ш1ХК = 0,000411 • ^21 т3 - 0,008811 • ^21 т2 + +0,06333 • ^21 т- 0,0494; ^22 т = ^22 т • 30 • 0,1858 • 1,005;

/(ВД)хк\

^22 т ^0ХК т

Ш1 ХК ^22 т

\

)

43,73 3,18 16,1 0,076 \ 17,8 /

^0ХК т = 88,0 • ( 1-е

^21 т 88,0

1-е

^21 т

^0ХК т = 16Д.

3

4.29 Относительная теплорассеивающая способность ГК:

^ = (^фгк = ^ = 0,80.

ГК (вд)гк 29,79

4.30 Относительная теплорассеивающая способность ХК:

_ (Кф^ф)хк _ 31,50 _ £Хк — -ч— —- — 0,/2.

ХК (ЗД)хк 43,78

Конец расчета.