Improving the efficiency of diesel locomotives CHME3 operating on two-unit system

Введение

При работе маневровых тепловозов по системе двух единиц, необходимость использования другого тепловоза, как правило, возникает в течение коротких промежутков времени, тогда как в основном достаточно тяги одного тепловоза. Это требует частых пусков и остановок дизеля дизель-генераторной установки (далее ДГУ) другого тепловоза, что в свою очередь приводит к повышенной разрядке аккумуляторной батареи (далее АБ), сокращая ее срок службы. Для предотвращения этого дизель второго тепловоза работает практически постоянно, что приводит к повышенному расходу топлива.

Анализ исследований и публикаций

Известные устройства для запуска дизелей тепловозов [1–3] разработаны на достаточно высоком уровне, однако они требуют слишком больших затрат на переоборудование и модернизацию тепловозов.

Постановка задачи

Усовершенствование устройства для запуска дизелей тепловозов, при работе по системе двух единиц, в котором за счет рационального использования существующих компонентов ДГУ будет обеспечиваться упрощение конструкции и исключение ненужного дублирования компонентов и соединений между ними.

Основной материал

На магистральных двухсекционных тепловозах 2ТЭ116 используется схема запуска дизеля от генератора работающей секции [4] и схема перевода одной секции в режим холостого хода. По отчетным данным использование таких схем позволяет экономить 3–4% дизельного топлива.

Подобный принцип может быть использован на «спарках» тепловозов ЧМЭЗ с затратами на оборудование значительно меньшими, чем тепловозов 2ТЭ116.

На оборудование тепловозов ЧМЭЗ схемой запуска от генератора авторами получен патент [5]. Принципиальная блок-схема генераторного запуска показана на рисунке 1.

Для обеспечения работы схемы на одном из тепловозов устанавливается электромагнитный контактор 6, главные контакты которого соединяет плюсовые выводы якорных и пусковых обмоток главных генераторов 2 обоих тепловозов. Минусовые зажимы главных генераторов соединены постоянно. В кабинах машиниста на стенках высоковольтных камер устанавливаются переключатели «батарейный запуск – генераторный запуск».

Для соединения катушек контакторов 6 с блоками возбуждения 5 и переключателей режимов запуска 7 используются резервные провода межтепловозного соединения.

Устройство для запуска дизелей тепловозов при работе по системе двух единиц действует следующим образом.

При запуске дизеля 1 от аккумуляторной батареи переключатель «батарейный запуск – генераторный запуск» устанавливается в положение «батарейный запуск». В этом случае блок переключения режимов запуска 7 не оказывает влияния на работу блока управления запуском 8.

При генераторном запуске, машинист устанавливает на обоих тепловозах в положение «генераторный запуск», снимает реверсивную рукоятку контроллера на тепловозе с работающим дизелем и переходит в кабину другого тепловоза, на котором необходимо запустить дизель. В кабине этого тепловоза устанавливается реверсивная рукоятка в положение «запуск» и нажимается кнопка «пуск дизеля» как и при батарейном запуске. Блок переключения режимов запуска 7 в режиме «генераторный запуск» коммутирует схему блока управления запуском 8 таким образом, что последний не выдает команду на распределительный блок 4 на подключение аккумуляторной батареи 3 к генератору ДГУ что запускается. В тоже время, как и при штатном запуске, в блоке управления запуском 8 включается реле времени, включающее маслопрокачивающий насос. После окончания прокачки масла, блок управления запуском 8 через блок переключения режимов запуска 7 включает силовое коммутационное устройство 6, соединяющее плюсовые зажимы генераторов 2 обеих ДГУ. Дополнительной контактной группой 10 силовое коммутационное устройство 6 включает контактор возбуждения в блоке управления возбуждением 5 ДГУ, что работает. Генератор 2 работающей ДГУ находится в генераторном режиме, а генератор 2 ДГУ, что запускается – в режиме стартера и раскручивает коленвал запускаемого дизеля. При достижении дизелем, что запускается, частоты вращения начала вспышек топлива, блок управления запуском 8 ДГУ, что запускается через ее блок переключения режима запуска 7, выдает команду на разборку цепей запуска. Силовое коммутационное устройство 6 разъединяет генераторы обеих ДГУ; одновременно на тепловозе, от ДГУ которого осуществляется запуск, выключается контактор возбуждения.

Рисунок 1 Функциональная схема устройства для запуска дизелей тепловозов при работе по системе двух единиц

Если переключатели «батарейный запуск – генераторный запуск» на обоих тепловозах остаются в положении «генераторный запуск», запуск дизеля одного из тепловозов, что работают по системе двух единиц, всегда осуществляется от ДГУ другого работающего тепловоза.

Учитывая то, что при отрицательных температурах наружного воздуха, остановка дизеля на продолжительное время, зависящего от температуры, не допустима, целесообразно одновременно с генераторным запуском оборудовать тепловозы схемой перевода на холостой ход. Для этих целей можно использовать двухпозиционные переключатели или тумблеры, контакты которых замыкают цепи: контакторов возбуждения, поездных контакторов и реле, включающих схему изменения частоты вращения коленвала.

Таким образом, при постановке переключателя в режим «холостой ход» дизель тепловоза будет работать при 350 об/мин без нагрузки независимо от положения рукоятки контроллера.

Согласно расчетам сила тяги одного тепловоза ЧМЭЗ, работающего на второй позиции примерно равна силе тяги двух тепловозов, работающих на первой позиции. На четвертой позиции сила тяги одного тепловоза на 6–8% больше силы тяги двух тепловозов работающих на второй позиции. Такое соотношение сил тяги сохраняется и на более высоких позициях.

Выводы

Рассмотренные в работе схемы оборудования тепловозов ЧМЭЗ, работающих по системе двух единиц, запуском от генератора второго тепловоза и перевода в режим холостого хода позволяют снизить удельный расход топлива, более просты и требуют меньших затрат на оборудование по сравнению с аналогичными схемами, применяемыми на других сериях тепловозов.

Модернизация тепловозов ЧМЭЗ работающих по системе двух единиц, предложенной схемой для запуска дизелей тепловозов, а также схемой перевода на холостой ход позволит сэкономить от 2 до 4,5% дизельного топлива.

Список литературы

1. Нотик З.Х. Тепловозы ЧМЭЗ, ЧМЭЗТ : пособие машинисту, М. Транспорт, 1990 с. 260-264.

2. Патент RU189324, МПК⁷ В60L11/06, F02N11/08, FО2РЗ/08, дата подачи заявки 2000.10.30.

3. Описание к авторскому свидетельству СРСР № 336993, МПК В60L11/06, дата подачи заявки 10.04.1970.

4. Патент UА29402, МПК (2006), В61С5/00, дата подачи заявки 25.09.2007.

5. Патент UА20376, МПК (2006), F02N 11/04, F02N 11/08, дата подачи заявки 03.08.2006.

Анотации:

При работе маневровых тепловозов по системе двух единиц, необходимость использования другого тепловоза, как правило, возникает в течение коротких промежутков времени, тогда как в основном достаточно тяги одного тепловоза. Это требует частых пусков и остановок дизеля дизель-генераторной установки другого тепловоза, что в свою очередь приводит к повышенной разрядке аккумуляторной батареи, сокращая ее срок службы. Для предотвращения этого дизель второго тепловоза работает практически постоянно, что приводит к повышенному расходу топлива.

Устройства для запуска дизелей тепловозов разработаны на достаточно высоком уровне, однако они требуют слишком больших затрат на переоборудование и модернизацию тепловозов.

Оборудование тепловозов ЧМЭЗ, работающих по системе двух единиц, запуском от генератора второго тепловоза и перевода в режим холостого хода позволяют снизить удельный расход топлива, более просты и требуют меньших затрат на оборудование по сравнению с аналогичными схемами, применяемыми на других сериях тепловозов.

Ключевые слова: запуск дизеля; маневровые тепловозы; модернизация тепловозов; система двух единиц.

При роботі маневрових тепловозів за системою двох одиниць, необхідність використання іншого тепловоза, як правило, виникає протягом коротких проміжків часу, тоді як в основному досить тяги одного тепловоза. Це вимагає частих пусків і зупинок дизеля дизель-генераторної установки іншого тепловоза, що в свою чергу призводить до підвищеної розрядці акумуляторної батареї, скорочуючи її термін служби. Для запобігання цьому дизель другого тепловоза працює практично постійно, що призводить до підвищеної витрати палива.

Пристрої для запуску дизелів тепловозів розроблені на досить високому рівні, проте вони вимагають дуже великих витрат на переобладнання і модернізацію тепловозів.

Устаткування тепловозів ЧМЕЗ, що працюють за системою двох одиниць, запуском від генератора другого тепловоза і перекладу в режим холостого ходу дозволяють знизити питомі витрати палива, більш прості і вимагають менших витрат на обладнання в порівнянні з аналогічними схемами, що застосовуються на інших серіях тепловозів.

Ключові слова: запуск дизеля; маневрові тепловози; модернізація тепловозів; система двох одиниць.

When the shunting locomotives on the two-unit system, the need for another locomotive usually occurs within short periods of time, whereas in the main sufficient traction one locomotive. This requires frequent starts and stops the diesel engine diesel generator set another locomotive, which in turn leads to an increased discharge of the battery, reducing its life. To prevent this, a second diesel locomotive running almost constantly, which leads to increased fuel consumption.

Devices to run diesel locomotives developed at a high level, but they are too costly for the conversion and modernization of locomotives.

Equipment of locomotives CHME3 working on a system of two units, starting from the second generator of the locomotive and the translation in idle mode can reduce the specific fuel consumption, more simple and require less equipment costs compared to similar schemes applied to other series of locomotives.

Key words: diesel engine start; shunting locomotives; modernization of locomotives; A system of two units.

РЯБКО К.А., к.т.н., доцент (Донецкий институт железнодорожного транспорта),

РЯБКО Е.В., старший преподаватель (Донецкий институт железнодорожного транспорта)