Система вентиляции электрических машин и аппаратов

Рисунок 5.1 Система охлаждения и вентиляции

1 – передняя форкамера; 2 – Воздуховоды охлаждения ТЭД; 3 – Задняя форкамера; 4 – Механические центробежные отделители; 5 – Жалюзи блока ТР; 6 – блок тормозного резистора; 7 – Двигатель вентилятора охлаждения ТР; 8 - Двигатель вентилятора охлаждения ТЭД; 10 - Вентилятор охлаждения ТЭД.

В систему вентиляции электрических машин и аппаратов электровоза 2ЭС10 входит совокупность вентиляторов, устройств для забора и очистки воздуха (жалюзи и механические центробежные отделители) и устройства для распределения и подачи к потребителям нагнетаемого воздуха (воздуховоды, гибкие патрубки, рукава, регулирующие устройства).

Для электровоза разработана система вентиляции с применением осевых вентиляторов.

К оборудованию секции электровоза, которое подлежит принудительному охлаждению воздухом, относятся: тяговые электродвигатели, тормозные резисторы, модули охлаждения холодильных установок силовых преобразователей, модуль охлаждения вспомогательного трансформатора.

Система вентиляции состоит из шести отдельных модулей: два модуля охлаждения тяговых двигателей, два модуля охлаждения холодильных установок силовых преобразователей, модуль охлаждения тормозных резисторов и модуль охлаждения вспомогательного трансформатора. Модуль охлаждения вспомогательного трансформатора используется для создания избыточного давления воздуха в кузове электровоза. Система вентиляции обеспечивает необходимые расходы воздуха на охлаждение электрических машин и аппаратов, вентиляцию внутреннего помещения кузова, создание в кузове избыточного давления, частичную рециркуляцию воздуха в кузове и очистку забираемого на охлаждение воздуха от снега, влаги и пыли.

Центробежные отделители служат для улавливания частиц жидкости, пыли и снега. Их преимущества:

- низкое энергопотребление благодаря низкому падению давления;

- низкий уровень шума;

- малая потребность в обслуживании при максимальной нагрузке;

- небольшой вес благодаря использованию алюминиевых профилей;

- много вариантность конструкционных форм и габаритов;

- виброустойчивость;

- универсальность применения в зоне крыши, в боковых стенках и в нижней части.

Ускоренный поток воздуха задерживается и отклоняется отделителями. Под действием инерционных сил частицы попадают в полые профили. Зоны слабого потока в полых профилях образуют области осаждения, в которых улавливаемые частицы осаждаются под действием сил тяжести. Отделенные частицы собираются в находящийся под полыми профилями поддон, препятствующий всасыванию вторичного воздуха. Контур проводимого через оптимизированные профили потока воздуха предотвращает его разрыв, чем сводит потери энергии к минимуму.

Параметры фильтрующего действия:

- улавливание пыли составляет при размерах частиц свыше 60 мкм и скорости потока воздуха до 4 м/сек не мене 80%;

-улавливание капель составляет при среднем их диаметре в 20 мкм и скорости потока воздуха до 4 м/сек не менее 90%

- решетчатый контур сводит к минимуму забивание фильтра снегом;

- воздействие влаги на механический центробежный отделитель ведет к его самоочистке.

Для охлаждения тяговых электродвигателей на электровозе 2ЭС10 принят индивидуальный принцип охлаждения. Один вентилятор нагнетает воздух по воздуховодам к двум тяговым электродвигателям. Модуль охлаждения тяговых электродвигателей состоит из форкамер, механических центробежных отделителей осаждений, расположенных с двух сторон форкамер, осевого вентилятора, воздуховодов и механизмов регулирования подачи воздуха к ТЭД.

Принцип работы механизмов регулирования подачи воздуха к ТЭД заключается в частичном перекрытии сечения канала воздуховода, изменяя положение заслонок, на входе в тяговый двигатель. При вращении муфты происходит перемещение рычага, который перемещает тягу. При перемещении тяги происходит изменение положения заслонок в канале воздуховода к тяговому двигателю. В зависимости от угла наклона заслонок изменяется проходное сечение канала. Максимальный угол наклона заслонок составляет 60 градусов. Это позволяет регулировать расход охлаждающего воздуха на каждом канале подачи воздуха в отдельности.

Рисунок 5.2– Механические центробежные отделители

Воздух поступает в модуль тормозных резисторов через входные жалюзи и нагнетается осевым вентилятором через диффузор внутрь объема, окруженного пластинами резистора. Выброс охлаждающего воздуха осуществляется через жалюзи, установленные на наклонной боковой стене крыши. Необходимый расход охлаждающего воздуха обеспечивается осевым вентилятором, устанавливаемым перед резистором.

Конструкция модуля тормозных резисторов с двумя вентиляторами выбрана из-за того, что обдув двух блоков тормозных резисторов одним вентилятором требует установки тройника, что вызывает дополнительные потери давления и требует установки направляющих лопаток для равномерного распределения поля скоростей в отводах тройника.

Жалюзи открываются и закрываются автоматически в момент включения цепей тормозных резисторов при реостатном торможении тяговых электродвигателей.

Система охлаждения должна обеспечивать температурный диапазон преобразователей и вспомогательного трансформатора в заданных пределах. Для охлаждения преобразователей и трансформатора выбрана система жидкостного охлаждения. Для отвода тепла от радиаторов теплообменников используется воздух.

Форкамера башен охлаждения выполнена на одном каркасе с модулем охлаждения тормозных резисторов. Забор воздуха производится вентилятором входящим в комплект преобразователя через решетчатые жалюзи, расположенные на боковой стенке средней части крыши, без предварительной тонкой очистки. На выходе из форкамеры располагаются горизонтальные жалюзи с пневматическим приводом. Конструкция жалюзи и привода воздуховода башни охлаждения аналогична конструкции жалюзи тормозных резисторов. Через воздуховоды он поступает к теплообменнику башни охлаждения преобразователя. На входе в башню охлаждения размещаются решетчатые жалюзи. Привод жалюзи башни охлаждения срабатывает под давлением сжатого воздуха, поступающего от электропневматического вентиля.

Форкамера охлаждения вспомогательного трансформатора совмещена с форкамерой модуля охлаждения тяговых двигателей второй тележки. Забор воздуха производится через механические центробежные отделители и через воздуховод крыши подается к теплообменнику вспомогательного трансформатора. Кроме этого воздух, забираемый из задней форкамеры, используется для создания избыточного давления в кузове электровоза Атмосферный воздух проходит через механические отделители осаждений и попадает в заднюю форкамеру.

Из задней форкамеры воздух по одному воздуховоду подается к теплообменнику вспомогательного трансформатора, а по второму воздуховоду засасывается в кузов электровоза. Для циркуляции воздуха в кузове электровоза предусмотрены вентиляционное окно, расположенное в боковой стенке кузова за входным тамбуром со стороны машиниста. Этим достигается циркуляция воздуха по всему кузову электровоза и отвод горячего воздуха от преобразователей тяговых двигателей и компрессора.

Воздух, поступивший к теплообменнику вспомогательного трансформатора, выбрасывается под кузов электровоза через специальные решетки расположенные в настиле рамы кузова. Воздух, использованный в воздуховодах башен охлаждения, тоже выбрасывается через решетки под кузов.

Для привода вентиляторов охлаждения используются асинхронные трехфазные электродвигатели переменного тока.