Кпд на тепловозе что это
Как устроен и работает тепловоз (часть 1)
Опубликовано 09.05.2020 · Обновлено 06.11.2021
По железным дорогам нашей страны ведут поезда тепловозы и электровозы. Мы в повседневной жизни видим их постоянно, особенно когда путешествуем по железной дороге. Эта статья о тепловозах, для всех кому интересна эта тема. Здесь я не буду углубляться в тонкости определенных узлов, агрегатов и премудростей устройства. Кого интересует конкретное устройство тепловозов, читайте мои статьи на данном сайте.
» data-medium-file=»https://cdn.dvizhenie24.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_9107-300×208.jpg» data-large-file=»https://cdn.dvizhenie24.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_9107.jpg» width=»1000″ height=»694″ gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7″ data-src=»https://cdn.dvizhenie24.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_9107.jpg» alt=»Тепловоз 2ТЭ10М | Тепловоз 2ТЭ10М | Движение24″class=»wp-image-9840″ data-srcset=»https://cdn.dvizhenie24.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_9107-300×208.jpg 300w, https://cdn.dvizhenie24.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_9107-768×533.jpg 768w, https://cdn.dvizhenie24.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_9107.jpg 1000w» data-sizes=»(max-width: 1000px) 100vw, 1000px» /title=»Тепловоз 2ТЭ10М | Движение24″ /> Тепловоз 2ТЭ10М
Что такое тепловоз?
Тепловоз — это локомотив с установленным на нем двигателем внутреннего сгорания (дизелем), он мобилен и не требует для работы посторонних устройств и сооружений, например контактной сети, как электровоз. Силовой установкой на всех тепловозах являются именно дизели, мощность которых зависит от назначения локомотива.
Машинное отделение тепловоза — дизель
По роду службы их подразделяют на грузовые, пассажирские и маневровые. Но для движения одного дизеля естественно мало, для передачи его мощности к колесным парам используются следующие принципиальные схемы – электрическая и гидравлическая. В электрической передаче используется генератор электрического тока, вращаемый дизелем, а вырабатываемый ток питает тяговые электродвигатели, в гидравлической передаче рабочим телом, которое передает вращение к колесным парам, является жидкость (масло). В гидромуфтах и гидротрансформаторах создаваемый насосным колесом, вращаемым дизелем, напор масла воздействует на турбинное колесо, через которое передается вращающий момент посредством карданных валов на редукторы, в которых установлены колесные пары тепловоза, но все это конечно очень упрощенно, в общих чертах. Мы немного коснемся работы гидропередачи позже, а подробное описание техническим языком можно прочитать в моей статье здесь.
Устройство тепловоза
Все тепловозы имеют раму, на которой установлен дизель, независимо от типа передачи, на раме устанавливается кузов тепловоза и все необходимые агрегаты. Кузов тепловоза опирается через шкворни на рамы тележек, которые могут совершать повороты в любую сторону, согласно профиля пути. Тележки еще имеют скользящие опоры с обоих сторон, которые также опираются на раму тепловоза.
Тележка тепловоза, буксы
» data-medium-file=»https://cdn.dvizhenie24.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_6759-1-300×217.jpg» data-large-file=»https://cdn.dvizhenie24.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_6759-1.jpg» width=»1000″ height=»724″ gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7″ data-src=»https://cdn.dvizhenie24.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_6759-1.jpg» alt=»ТЕЛЕЖКА ТЕПЛОВОЗА | ТЕЛЕЖКА ТЕПЛОВОЗА | Движение24″class=»wp-image-9910″ data-srcset=»https://cdn.dvizhenie24.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_6759-1-300×217.jpg 300w, https://cdn.dvizhenie24.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_6759-1-768×556.jpg 768w, https://cdn.dvizhenie24.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_6759-1.jpg 1000w» data-sizes=»(max-width: 1000px) 100vw, 1000px» /title=»ТЕЛЕЖКА ТЕПЛОВОЗА | Движение24″ /> Тележка тепловоза, буксы
В рамах тележек установлены или тяговые электродвигатели при электрической передаче или тяговые редукторы при гидравлической передаче, торцы осей колесных пар располагаются в буксовых узлах, корпуса которых в свою очередь располагаются либо в жестких направляющих, так называемых «челюстях» (тележки челюстного типа), либо специальными поводками соединяются с рамой (бесчелюстной тип).
Таким образом через рамы тележек тяговые усилия передаются на раму тепловоза в которой установлены автосцепные устройства, соединенные с автосцепками вагонов и все, поехали. В принципе такое-же устройство имеют и тележки электровозов.
Электрическая передача
Такой тип передачи нашел наиболее широкое распространение. Дизель тепловоза, при такой передаче, с помощью пластинчатой муфты присоединяется к валу электрогенератора — эта система называется дизель-генераторной установкой (ДГУ). Электрические передачи могут работать как на постоянном, так и на переменном токе, и даже на переменно-постоянном токе.
При постоянном токе как тяговый генератор, так и тяговые электродвигатели работают соответственно на постоянном токе. Такая передача наиболее проста, хорошо регулируются параметры тяговых электродвигателей, однако как двигатели, так и генератор постоянного тока в составе имеют щеточно-коллекторный аппарат, содержащий трущиеся друг об друга элементы, что значительно снижает их надежность, увеличивает трудоемкость при изготовлении и обслуживании, у таких электрический машин большие габариты и вес. Но тем не менее большинство тепловозов работают на электрической передаче.
Щёточно-коллекторный аппарат ТЭД
» data-medium-file=»https://cdn.dvizhenie24.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_9105-300×204.jpg» data-large-file=»https://cdn.dvizhenie24.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_9105.jpg» width=»1000″ height=»680″ gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7″ data-src=»https://cdn.dvizhenie24.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_9105.jpg» alt=»Щёточно-коллекторный аппарат ТЭД | Щёточно-коллекторный аппарат ТЭД | Движение24″class=»wp-image-9841″ data-srcset=»https://cdn.dvizhenie24.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_9105-300×204.jpg 300w, https://cdn.dvizhenie24.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_9105-768×522.jpg 768w, https://cdn.dvizhenie24.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_9105.jpg 1000w» data-sizes=»(max-width: 1000px) 100vw, 1000px» /title=»Щёточно-коллекторный аппарат ТЭД | Движение24″ /> Щёточно-коллекторный аппарат ТЭД
Передача переменно-постоянного тока
На тепловозах с данным типом передачи тяговый генератор вырабатывает переменный ток, а тяговые электродвигатели работают уже на постоянном токе. Понятное дело, что переменный ток не подойдет для питания ТЭД постоянного тока, и между двигателем и генератором должен быть некоторый преобразователь — в нашем случае это выпрямительная установка (ВУ). Габариты генератора меньше, а вес ниже, а также в нем отсутствуют трущиеся части, такие как щелочно-коллекторный аппарат. Соответственно один узел является более надежным и менее трудоемким в производстве и обслуживании. Однако ввод третьего узла — ВУ немного уменьшает положительные качества такой системы, да и КПД у тепловозов с такой передачей меньше, чем у постоянников.
Тяговый электродвигатель (ТЭД) от тепловоза
» data-medium-file=»https://cdn.dvizhenie24.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_9100-300×208.jpg» data-large-file=»https://cdn.dvizhenie24.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_9100.jpg» width=»1000″ height=»692″ gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7″ data-src=»https://cdn.dvizhenie24.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_9100.jpg» alt=»Тяговый электродвигатель ТЭД от тепловоза | Тяговый электродвигатель ТЭД от тепловоза | Движение24″class=»wp-image-9847″ data-srcset=»https://cdn.dvizhenie24.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_9100-300×208.jpg 300w, https://cdn.dvizhenie24.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_9100-768×531.jpg 768w, https://cdn.dvizhenie24.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_9100.jpg 1000w» data-sizes=»(max-width: 1000px) 100vw, 1000px» /title=»Тяговый электродвигатель ТЭД от тепловоза | Движение24″ /> Тяговый электродвигатель (ТЭД) от тепловоза
Передача переменного тока
В настоящее время приобретает все большее развитие. В этой передаче как тяговый генератор так и тяговые электродвигатели работают на переменном токе. Соответственно щелочно-коллекторный аппарат отсутствует вообще, такие электроустановки очень надежны. Почему же ранее не использовалась такая выгодная схема? — Все дело в том, что частота вращения и крутящий момент ТЭД переменного тока регулируются изменением частоты тока и напряжения, что является достаточно сложной задачей. Решается эта задача с помощью преобразователя частоты, который включается между двигателями и генератором. На железные дороги нашей страны уже выходят тепловозы именно с такой передачей, она особенно эффективна на локомотивах большой мощности.
» data-medium-file=»https://cdn.dvizhenie24.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_9108-300×200.jpg» data-large-file=»https://cdn.dvizhenie24.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_9108.jpg» width=»1000″ height=»667″ gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7″ data-src=»https://cdn.dvizhenie24.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_9108.jpg» alt=»Тепловозный дизель | Тепловозный дизель | Движение24″class=»wp-image-9838″ data-srcset=»https://cdn.dvizhenie24.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_9108-300×200.jpg 300w, https://cdn.dvizhenie24.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_9108-768×512.jpg 768w, https://cdn.dvizhenie24.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_9108.jpg 1000w» data-sizes=»(max-width: 1000px) 100vw, 1000px» /title=»Тепловозный дизель | Движение24″ /> Тепловозный дизель
Принцип работы генератора
Идем дальше. Вот наш условный дизель начинает вращать главный генератор (ГГ), пусть он будет постоянного тока, чтобы выработанный им ток пошел на питание тяговых двигателей. Прогуляемся немного в славный мир электротехники, откуда нам уже давно известно, что при перемещении какого-нибудь проводника в магнитном поле в этом проводнике возникает электрический ток. Это и есть генератор. Если по этому проводнику мы возьмем и пропустим ток, то уже получится электродвигатель. Потому-что вокруг любого проводника с током образуется магнитное поле. Здесь мы немного остановимся. Принципы понятны. Магнитное поле в генераторе создает ток протекающий в обмотке возбуждения, которая расположена по кругу корпуса генератора (статор), это понятно, ведь постоянный магнит не установишь на всех двигателях и генераторах, так и ресурсов не напасешься и постоянных магнитов такой мощности просто не существует, поэтому и подают ток на обмотки возбуждения, превращая их в мощные магниты.
Тяговый генератор тепловоза
» data-medium-file=»https://cdn.dvizhenie24.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_9106-300×204.jpg» data-large-file=»https://cdn.dvizhenie24.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_9106.jpg» width=»1000″ height=»680″ gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7″ data-src=»https://cdn.dvizhenie24.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_9106.jpg» alt=»Тяговый генератор тепловоза | Тяговый генератор тепловоза | Движение24″class=»wp-image-9842″ data-srcset=»https://cdn.dvizhenie24.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_9106-300×204.jpg 300w, https://cdn.dvizhenie24.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_9106-768×522.jpg 768w, https://cdn.dvizhenie24.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_9106.jpg 1000w» data-sizes=»(max-width: 1000px) 100vw, 1000px» /title=»Тяговый генератор тепловоза | Движение24″ /> Тяговый генератор тепловоза
ЭДС и противоЭДС
Теперь главное – в электродвигателях ток протекает и по обмотке в якоре, поэтому магнитные поля обмоток возбуждения и якоря друг с другом взаимодействуют, что и приводит к вращению якоря. В генераторах по якорю, который вращается от коленчатого вала дизеля, ток не пропускается, но в его обмотках под воздействием магнитных полей возбуждения возникает электрический ток, который и питает тяговые электродвигатели. И чем быстрее вращается якорь, тем большее напряжение мы получаем на выходе. Но есть одна серьезная и очень серьезная сила – электродвижущая сила (ЭДС), которая возникает при подключенной нагрузке (подключение цепей ТЭД) при вращении якоря, и физически направлена она против направления вращения якоря, в электротехнике она называется «противоЭДС». То есть эта сила можно сказать всячески сопротивляется вращению, она увеличивается с увеличением электрической нагрузки. Вот это и есть главное, что преодолевает всей своей мощью дизель, поэтому тепловозные дизели все не слабые, иначе не провернешь вал генератора под нагрузкой. Именно противоЭДС используется в тяговых электродвигателях тепловозов и электровозов, когда они переводятся в генераторный режим (по обмоткам якорей не протекает ток), это называется — реостатное (рекуперативное) торможение, когда скорость поезда снижается благодаря только электродвигателям, без применения автоматических тормозов и надо сказать, здорово тормозит и держит необходимую скорость, особенно на затяжных спусках, я всегда использовал этот вид торможения, когда можно было выбирать.
Управление дизелем
Все управление дизелем, аппаратами, машинами и агрегатами происходит с пульта управления из кабины машинистом. Управление осуществляется электрическим путем, с помощью применения электромагнитных контакторов и электрических реле в цепях управления, а в силовых цепях работают электропневматические контакторы. Контроллер машиниста имеет 15 (на некоторых тепловозах 8) позиций и представляет из себя электрический аппарат с контактами, замыкание и размыкание которых приводит к различным действиям в цепях управления, благодаря чему происходит коммутация (сборка-разборка) различных комбинаций электрических цепей, каждая из которых отвечает за определенный режим работы силовых агрегатов локомотива. Контроллер может поворачиваться рукояткой или штурвалом, в современных тепловозах небольшой рукояткой или джойстиком, все зависит от конструкции, все позиции контроллеры фиксированные. На тепловозах не существует педали газа, как на автомобилях, а обороты дизеля регулируются специальным устройством – регулятором числа оборотов (РЧО), также регулятор частоты вращения (РЧВ), но смысл один и тот же. Это устройство закрепляется на корпусе дизеля и соединяется с коленчатым валом дизеля. Управляется РЧО контроллером машиниста посредством специальных электромагнитов (МР), их всего пять, через металлическую пластину.
Машинное отделение тепловоза — дизель
Регулятор частоты вращения коленчатого вала
В данном регуляторе с помощью специальных гидравлических устройств (золотника, гидравлического сервомотора, специальной буксы) происходит перемещение реек топливных насосов высокого давления (ТНВД ) к плунжерным парам, само перемещение осуществляет сервомотор, в результате чего подача топлива либо увеличивается, либо уменьшается.
Постоянство оборотов поддерживается системой, использующей принцип центробежной силы – парой грузиков и пружиной, перемещающих золотник. Все современные тепловозы оборудованы регуляторами совмещающими несколько устройств, и автоматического регулирования нагрузки дизеля, и автоматической корректировки подачи топлива по давлению наддувочного воздуха и устройств по ограничению мощности дизель-генератора.
А зачем мощность дизель-генератора ограничивать?
Выше я писал про зловредную противоЭДС, возникающую в главном генераторе, которую силовая установка мужественно преодолевает, вот и главное: мощность дизеля всегда должна соответствовать нагрузке, создаваемой потребителем энергии, и в нашем случае нагрузкой для является главный генератор, а для него уже электродвигатели колесных пар (вот собственно и схема электрической передачи). Как раз регулировка мощности осуществляется уменьшением или увеличением подачи топлива в цилиндры в соответствии с изменением нагрузки генератора.
Тепловоз в разрезе
Почему бы не оставить подачу топлива постоянной?
Если это произойдет, то при изменении нагрузки на ТЭД (например поезд едет в гору или с горы) частота вращения вала дизеля тоже изменится, что может привести к неприятным последствиям. Когда в дизель стабильно подается один объем топлива, то и энергия его сгорания остается постоянной, а вместе с ней и производимая мощность, однако если нагрузка на генератор вдруг уменьшится (поезд поехал с горы), то есть уменьшится противоЭДС, но топливо-то все еще поступает в прежнем объеме.. И вот мы получаем «излишнюю» мощность, которая направляется в раскрутку коленчатого вала, который теперь не отягощен противоЭДС, и в конце концов дизель может «пойти вразнос» — крайне неприятная вещь (разбегайся кто куда). При увеличении нагрузки и постоянной подаче топлива мощности дизеля просто станет не достаточно, для продолжения стабильной работы, частота вращения вала будет уменьшаться, в конечном счете дизель будет не в силах преодолевать нагрузку главного генератора и заглохнет, на профессиональном языке – генератор «задавит» дизель. Чтобы не произошло всех этих неприятностей, необходимо изменять подачу топлива и устанавливать ее каждый раз в соответствии с изменившейся нагрузкой, и все это без изменения позиций контроллера.
Машинное отделение тепловоза
Вот эту непростую задачу в пути следования и решают наши автоматические регуляторы частоты вращения вала дизеля, совместно с очень непростой системой автоматического управления электрической передачей тепловоза. Она регулирует посредством многих систем, аппаратов, агрегатов нагрузку главного генератора и в конце концов подачу топлива. Эту систему я описал отдельно, но в нее входят: магнитный усилитель с самовозбуждением – амплистат, имеющий кучу обмоток, синхронный подвозбудитель, трансформаторы постоянного тока (ТПТ) и постоянного напряжения (ТПН), тахогенератор, регулятор напряжения, селективный узел и т.д. В общем всего навалом, но не так страшно, если разобраться, вся работа системы основана на принципах электромагнитной индукции. В итоге на регуляторе размещен эектромагнитный датчик – индуктивный датчик (ИД), шток которого также соединен с рейками топливного насоса и он также изменяет подачу топлива в зависимости от сложившихся условий.
КПД локомотивов пересчитают
Стандарт должен быть рабочим и исполнимым, учитывать режимы эксплуатации техники
Комитет по координации локомотивостроения и их компонентов НП «ОПЖТ» 25 июля рассмотрел в первой редакции проект нового государственного стандарта измерения коэффициента полезного действия (КПД) тепловозов и специального подвижного состава, а также обсудил подходы к классификации категорий отказов подвижного состава.
Новый межгосударственный стандарт «Локомотивы и самоходный специальный железнодорожный подвижной состав. Методы определения коэффициента полезного действия и коэффициента полезного использования мощности» в первую очередь предназначен для унификации методик определения КПД практически всего автономного подвижного состава – магистральных и маневровых тепловозов, рельсовых автобусов, специальной техники, а также гибридных локомотивов, газотепловозов и газотурбовозов.
Предваряя его обсуждение, председатель комитета по координации локомотивостроения и их компонентов НП «ОПЖТ» Владимир Шнейдмюллер сказал, что подходы к определению энергоэффективности нужно менять. По его мнению, существующие методы их определения, включая КПД, не дают представления, каковы будут эти параметры в реальных условиях эксплуатации. Так, определение КПД локомотива на идеально ровной прямой дороге без состава при температуре 20°С не даёт полной картины того, каким будет коэффициент полезного действия при различных режимах нагрузки в разных погодных условиях.
Заведующий лабораторией отдела электрических машин и аппаратов ВНИКТИ Владимир Гриневич, оценивая проект нового стандарта, заметил, что универсальный стандарт, который предъявляет требования к слишком большому числу очень разных локомотивов – маневровых и магистральных тепловозов, специальной техники, даже газотурбовозов и гибридных локомотивов, неоптимален.
«Невозможно применять стандарты определения КПД для локомотивов, которые вообще существуют в единичном экземпляре, рельсовых автобусов и специальной техники», – сказал он.
Участники заседания пришли к выводу, что описанные в тексте методики определения КПД основаны на старых ГОСТах и не дают представления о реальных показателях тепловозов, неправильно учитывают мощность, расходуемую локомотивом на собственные нужды. Результаты измерений по предлагаемой методике, заключил Владимир Гриневич, будут неверными.
Владимир Шнейдмюллер добавил, что стандарт должен быть рабочим и исполнимым, учитывать режимы эксплуатации техники. Параметры, определённые в стандарте, должны быть достижимы, подчеркнул Владимир Шнейдмюллер. Он призвал менять подходы к методам определения энергоэффективности.
Кстати, анализ использования маневровых тепловозов, проведённый несколько лет назад, показал, что 60% своего жизненного цикла они работают на нулевой позиции (то есть с выключенными тяговыми электромоторами), а на полную мощность выходят на небольшой отрезок времени.
Участники совещания согласились с таким подходом и решили, что проект стандарта необходимо дорабатывать.
Следующим вопросом повестки дня было рассмотрение выработки единого подхода к классификации отказов подвижного состава. С докладом выступила заведующая лабораторией надёжности АО «ВНИКТИ» Елена Белова. Из её выступления следовало, что в настоящее время существует четыре различных подхода к классификации отказов: прописанный в ГОСТе и определённый распоряжением РЖД для выставления рекламаций производителям локомотивов.
Российский стандарт носит общий характер и описывает, что собой представляют отказы первого, второго и третьего вида. Распоряжение РЖД классифицирует отказы по времени вызванных ими задержек движения: задержка на час и более – I категория отказа; от 6 минут до 1 часа – II; отказы, не имеющие последствий по I и II категориям, – III категория.
Эта классификация используется для выставления рекламаций производителям за превышение требований по количеству отказов. Вопрос вызвал живейшую дискуссию между представителями ПКБ ЦТ РЖД и производителей локомотивов. «В интересах государства правильно сбалансировать отношения производителя и потребителя. Нам всем – и производителям, и заказчикам – нужно найти сбалансированное решение, которое бы отвечало интересам всех участников производства и эксплуатации подвижного состава и позволило бы улучшать качество и надёжность отечественных локомотивов», – подытожил Владимир Шнейдмюллер.
ПР 32.213-2003
Правила по стандартизации. Коэффициент полезного действия и коэффициент полезного использования мощности тепловозов. Методика определения
Купить ПР 32.213-2003 — бумажный документ с голограммой и синими печатями. подробнее
Цена на этот документ пока неизвестна. Нажмите кнопку «Купить» и сделайте заказ, и мы пришлем вам цену.
Распространяем нормативную документацию с 1999 года. Пробиваем чеки, платим налоги, принимаем к оплате все законные формы платежей без дополнительных процентов. Наши клиенты защищены Законом. ООО «ЦНТИ Нормоконтроль»
Наши цены ниже, чем в других местах, потому что мы работаем напрямую с поставщиками документов.
Способы доставки
Правила распространяются на тепловозы с электрической передачей, эксплуатируемые на железнодорожном транспорте в Российской Федерации. Правила устанавливают методику проведения расчетов коэффициента полезного действия и коэффициента полезного использования мощности тепловоза, установленных в стандартах и других нормативных документах. Расчет проводят при проектировании, модернизации тепловозов, а также при сравнительной оценке тепловозов одного типа.
Оглавление
1 Область применения
2 Нормативные ссылки
4 Методы определения коэффициента полезного действия тепловоза
4.1. Метод определения коэффициента полезного действия тепловоза как самоходной подвижной единицы
4.2 Метод определения коэффициента полезного действия тепловоза как тяговой единицы
4.3 Метод определения коэффициента полезного действия тепловоза как тягово-энергетической установки
5 Метод определения коэффициента полезного использования мощности тепловоза
Приложение А (обязательное). Показатели, используемые в расчете коэффициента полезного действия и коэффициента полезного использования мощности тепловозов
| Дата введения | 20.12.2003 |
|---|---|
| Добавлен в базу | 01.02.2017 |
| Актуализация | 01.02.2020 |
Этот документ находится в:
Организации:
Чтобы бесплатно скачать этот документ в формате PDF, поддержите наш сайт и нажмите кнопку:
ПРАВИЛА ПО СТАНДАРТИЗАЦИИ
КОЭФФИЦИЕНТ ПОЛЕЗНОГО ДЕЙСТВИЯ И КОЭФФИЦИЕНТ ПОЛЕЗНОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ МОЩНОСТИ ТЕПЛОВОЗОВ
1 РАЗРАБОТАНЫ Федеральным государственным унитарным предприятием «Всероссийский научно-исследовательский и конструкторско-технологический институт подвижного состава» (ФГУП ВНИКТИ) МПС России
ВНЕСЕНЫ Департаментом локомотивного хозяйства ОАО «РЖД»
2 ПРИНЯТЫ И ВВЕДЕНЫ В ДЕЙСТВИЕ Указанием МПС России
Приложение А (обязательное)
Показатели, используемые в расчете коэффициента полезного действии и коэффициента полезного использовании мощности тепловозов
Формула, где использован показатель
Удельный расход топлива дизелем
Мощность агрегатов вспомогательных нужд
резулыаты исследовательских испытаний
Мощность генератора энергоснабжения состава при отключенном энергоснабжении
ТУ на генератор энергоснабжения j
КПД тягового генератора
ТУ на тяговый генератор, ГОСТ 25941
КПД выпрямительной установки
ТУ на выпрямительную установку, ГОСТ 25941
КПД тягового электродвигателя
ТУ на тяговый электродвигатель. ГОСТ 25941
Мощность вентиляторов охлаждающего устройства дизеля
результаты исследовательских испытаний
результаты исследовательских испытаний
Мощность агрегатов охлаждения электрического оборудования
Результаты исследовательских испытаний
Мощность возбудителя тягового генератора
результаты исследовательских испытаний
Сумма мощностей погребите-лей, неуказанных в формуле (3) цепей управления и освещения. аккумуляторных батарей, отсасывающих агрегатов мультициклонных фильтров дизеля и вентиляторов кузова и др.
ТУ на потребители или результаты исследовательских испытаний
IIP 32.213-2003
Продолжение таблицы A.I
Формула, где использован показа гель
Суммарная мощность вентиляторов с учетом работы САРТ при нормальных климат ических условиях
Результаты исследовательских испытаний
КПД привода вентиляторов
ТУ на привод вентилятора
Мощность компрессора на рабочем ходу
ТУ на компрессор или результаты исследовательских испытаний
Мощность компрессора на холостом ходу
ТУ на компрессор или результаты исследовательских испытаний
КПД привода компрессора
ТУ на привод компрессора
Мощность возбудителя тяговою генератора
ТУ на возбудитель и генератор
КПД привода возбудителя
ТУ на привод возбудителя
Основное удельное сопротивление движению тепловоза как повозки
Результаты исследовательских испытаний
Служебная масса тепловоза
Полная мощность дизеля, принимаемая с учетом температуры наружного воздуха
Мощность, необходимая для энергоснабжения состава
Результаты исследовательских испытаний
Мощность агрегатов вспомогательных нужд, с учетом мощности агрегатов кондиционирования воздуха или обогрева тепловоза
результаты исследова.ельских испытаний
Мощность генератора энергоснабжения состава при включенном энергоснабжении
Результаты исследовательских испытаний
Сумма мощностей потре-j битслей, неуказанных в 1 форму ле (14). цепей
ТУ на по 1 ребител и или результаты исследовательских испытаний
Окончание таблицы A.I
Формула, где использован показатель
управления и освещения, аккумуляторных батарей, отсасывающих агрегатов мультициклонных фильтров дизеля и вентилятора кузова, мощностей агрегатов кондиционирования воздуха или обогрева тепловоза и др.
КПД генераюра энергоснабжения
ТУ на генератор энергоснабжения
УДК 629.424.1.001.4 (083.76) ОКС 45.060.10 ОКСТУ 3181
Ключевые слова: коэффициент полезного действия, коэффициент полезного использования мощности, тепловоз, методика определения, расчет, испытание
Федеральное государственное унитарное предприятие «Всероссийский научно-исследовательский и конструкторско-технологический институт подвижного состава» (ФГУП ВНИКТИ) МТ1С России
И.о. зав. отделом стандартизации и сертификации
Инженер-конструктор 1 кат.
Зав. отделом вспомогательных и систем тепловозов и путевых машин
Зав. лабораторией Ст. научный сотрудник
В.П. Гриневич В. Г. Степченков
СОГЛАСОВАНО Заместитель начальника Департамента локомотивного хозяйства
1 Область применения. 1
2 Нормативные ссылки. I
3 Общие положения. 1
4 Методы определения коэффициента полезного действия
4.1. Метод определения коэффициента полезного действия тепловоза как самоходной подвижной единицы. 2
4.2 Метод определения коэффициента полезного действия тепловоза как тяговой единицы. 4
4.3 Метод определения коэффициента полезного действия тепловоза как тягово-энергетической установки. 5
5 Метод определения коэффициента полезного использования мощности тепловоза. 7
Приложение А (обязательное) Показатели, используемые в расчете коэффициента полезного действия и коэффициента полезного использования мощности тепловозов. 8
ПРАВИЛА ПО СТАНДАРТИЗАЦИИ
КОЭФФИЦИЕНТ ПОЛЕЗНОГО ДЕЙСТВИЯ И КОЭФФИЦИЕНТ ПОЛЕЗНОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ МОЩНОСТИ ТЕПЛОВОЗОВ Методика определения
Дата введения 2003-12-20
1 Область применения
Настоящие правила распространяются на тепловозы с электрической передачей, эксплуатируемые на железнодорожном транспорте в Российской Федерации.
Расчет проводят при проектировании, модернизации тепловозов, а также при сравнительной оценке тепловозов одного типа
2 Нормативные ссылки
В настоящих правилах использованы ссылки на следующие межгосударственные стандарты:
ГОСТ 25941-83 Машины электрические вращающиеся. Методы определения потерь и коэффициента полезного действия
ГОСТ 26923-90 Тепловозы магистральные. Общие технические требования
ГОСТ 26924-89 Тепловозы маневровые с электрической передачей мощностью 1200 л.с. и более. Общие технические требования
3 Общие положения
3.1 Значения КПД тепловоза как самоходной подвижной единицы, как тяговой единицы и как тягово-энергетической установки рекомендуется устанавливать в техническом задании на разработку тепловоза.
3.2 В расчетах используют мощность тепловоза и агрегатов, приведеную к валу дизеля.
3.3 Источники определения показателей, используемых в расчете коэффициента полезною действия и коэффициента полезного использования мощности тепловоза, приведены в приложении А.
4 Методы определения коэффициента полезного действия тепловоза
4.1. Метод определения коэффициента полезного дейст вия тепловоза как самоходной подвижной единицы
4 1.1 Данный метод применяют для расчета КПД тепловоза, нормативное значение которого установлено ГОСТ 26923 и ГОСТ 26924
4.1.2 КПД тепловоза определяют при работе дизеля на полной мощное ж в диапазоне скоростей движения от расчетной (длительной) до конструкционной 4 1.3 КПД тепловоза определяют при нормальных климатических условиях в соответствии с таблицей 1.
Наименование параметра, размерность
Температура наружного воздуха, К (°С)
Атмосферное давление, кГ1а (мм рт. ст.)
Температура топлива перед топливным насосом высокого давления дизеля, К (°С)
Температура воды на входе в охладитель наддувочного воздуха. К (°С)
4.1 4 КПД тепловоза как подвижной единицы определяют по формуле
Пт п е l п л ’ be‘I е Уи
4.1.5 Источники определения показателей, используемых в расчете коэффициента полезного действия, приведены в приложении А.
4.1.6 Низшую теплотворную способность топлива Q„ принимают:
4.1.7 Касательную мощность тепловоза NK, кВт, определяют по формуле
4.1.8 Мощность агрегатов вспомогательных нужд N*. кВт, определяют по формуле
где Nu— мощность вентиляторов охлаждающего устройства дизеля, кВт; NKOMn— мощность компрессора, кВт;
мощность возбудителя тягового генератора, связанная с потерями в самом возбудителе и потерями в приводе возбудителя, кВт;
4.1.9 Мощность а1регатов кондиционирования воздуха и обогрева кабины тепловоза не учитывают.
4.1.10 Мощность вентиляторов охлаждающего устройства дизеля NgJ, кВт, с учетом работы системы автоматического регулирования температуры теплоносителей (САРТ) вычисляют по формуле
4.1.11 Мощность компрессора NKOMn, кВт, определяют с учетом продолжительности включения (ПВ) компрессора в зависимости от номинальной производительности компрессора
Для среднеэксплуатаиионного режима принимают 11В
NKOMn, кВт, определяют по формуле
где К,оМПрч— мощность компрессора на рабочем ходу, кВт,
Nkomonx» мощность компрессора на холостом ходу, кВт;
4.1.12 Мощность агрегатов охлаждения электрического оборудования N0„ кВт, определяют с учетом регулирования расхода воздуха и КПД привода вентилятора.
4 1.13 Мощность возбудителя тягового генератора, связанную с потерями в самом возбудителе и потерями в приводе возбудителя N*,*, кВт, определяют по формуле
4.2 Метол определения коэффициента полезного действия тепловоза как тяговой единицы
4 2.1 В данном методе расчета при определении КПД тепловоза учитывают полезную мощность (мощность, определяемую по тяговому усилию на автосцепке), требуемую для совершения тяговой работы по перемещению состава.
4 2.2 КПД тепловоза определяют при работе дизеля на полной мощности в диапазоне скоростей движения от расчетной (длительной) до конструкционной 4 2.3 КПД тепловоза определяют при нормальных климатических условиях в соответствии с таблицей 1.
4 2.4 КПД тепловоза как тяговой единицы определяют по формуле
4.2.5 Полезную мощность тепловоза, требуемую для совершения тяговой работы по перемещению состава, N„ кВт, определяют по формуле
4.2.6 Мощность Nw, кВт, определяют по формуле
4.2.7 Основное сопротивление движению тепловоза как повозки W^, кгс, определяют по формуле
4.2.8 Мощность агрегатов кондиционирования воздуха, обогрева тепловоза и энергоснабжения состава не учитывают.
4.3 Метод определения коэффициента полезного действия тепловоза как тягово-энергетической установки
4.3.1 В данном методе расчета при определении КПД тепловоза как тяговоэнергетической установки полезную мощность учитывают как мощность, требуемую для перемещения и энергоснабжения состава.
4 3.2 КПД тепловоза как тягово-энергетической установки определяют по
Pci- полная мощность дизеля, принимаемая с учетом температуры наружного воздуха но 4.3.7, кВт.
4.3.3 Полезную мощность тепловоза N,i, кВт, определяют по формуле
4.3.4 Касательную мощность тепловоза NK|, кВт, определяют по формуле
При этом полезную мощность компрессора, необходимую для производства сжатого воздуха с целью питания тормозных систем и выполнения технологических операций с составом нс выделяют.
4.3.5 Мощность агрегатов вспомогательных нужд N*„1, кВт, определяют по формуле
Nhqmh — мощность компрессора, кВт, определяемая по формуле (5);
N„oi6 » мощность возбудителя тягового генератора, связанная с потерями в самом возбудителе и потерями в приводе возбудителя, кВт, определяемая по формуле (6);
4.3.6 Мощность генератора энергоснабжения состава при включенном
энергоснабжении К*,, кВт, определяют по формуле
4.3.7 Сравнительную оценку тепловозов и определение их КПД с учетом затрат мощности на энергоснабжение состава рекомендуется проводить при следующих условиях:
— температура наружного воздуха +30 °С, +40 °С (с учетом затрат мощности на кондиционирование воздуха);
— температура наружного воздуха 0 °С, минус 20 °С, минус 40 °С (с учетом затрат мощности на отопление состава).
4.3.8 При различных температурах наружного воздуха сумму мощностей вентиляторов охлаждения теплоносителей дизеля определяют с учетом изменения удельного веса воздуха и изменения мощности каждого вентилятора за счет регулирования частоты вращения вентилятора или продолжительности его включения.
5 Метод определения коэффициента полезною
использования мощности тепловоза
5.1 КЛИМ тепловоза определяют при работе дизеля на полной мощности в диапазоне скоростей движения от расчетной (длительной) до конструкционной.
5.2 КПИМ тепловоза как самоходной подвижной единицы, нормативное значение которого установлено ГОСТ 25463, определяют по формуле
5.3 КПИМ тепловоза как тяговой единицы с учетом полезной мощности тепловоза при выполнении работы но перемещению состава определяют по формуле
5.4 КПИМ тепловоза как тягово-энергетической установки с учетом полезной мощности тепловоза при выполнении тяговой работы и энергоснабжении состава определяют по формуле