§ 36. СИСТЕМЫ КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ ВОЗДУХА

Системы кондиционирования воздуха предназначены для создания в кабине машиниста локомотива климатических условий, отвечающих санитарно-гигиеническим требованиям. Системы должны обеспечивать непрерывную приточную вентиляцию кабины с подогревом воздуха в холодный период года и охлаждением в жаркий. Необходимость кондиционирования воздуха обусловлена низкой теплоустойчивостью кабины машиниста, быстрым перемещением локомотива из одной климатической зоны в другую.

Установки кондиционирования воздуха должны обеспечить следующие климатические условия в кабине машиниста: относительную влажность воздуха 30-60%; среднюю температуру воздуха в кабине в осенне-зимний и весенний периоды года 16-18 °С;

среднюю температуру воздуха в летний период года при температуре наружного воздуха 27, 35, 40, 42 °С соответственно 20-22, 25, 28, 30 °С;

разность температуры внутренних поверхностей кабины (стен, пола, потолка) и воздуха не более 5-6 °С.

Установка кондиционирования воздуха состоит из следующих систем: очистки воздуха, подогрева, автоматического управления и электроснабжения.

Система очистки воздуха забирает воздух из атмосферы и кабины, очищает от пыли, производит смешивание и обеспечивает заданную подвижность смеси в кабине. Система вентиляции должна подавать в кабину не менее 50 м/ч наружного воздуха на одного человека при скорости его движения в зоне рабочего места машиниста не более 0,6-0,7 м/с, обеспечивая подпор воздуха в кабине движущегося локомотива при закрытых окнах и дверях не менее 40-60 Па.

При распределении потоков по кабине машиниста тепловоза

2ТЭ10Л-057 (рис. 152) большая часть воздуха, выходящего из установки кондиционирования, направляется на потолок, переднее стекло и в угол между лобовой и боковой стенкой. После отражения от столика машиниста и пульта управления локомотива воздушные потоки идут вниз, далее поднимаются вверх и всасываются в установку кондиционирования.

, „ г, Разность температуры между

Рис. 152. Распределение потоков ох- • „„„от

лажденного воздуха по кабине. Циф- внутренним И приточнЫМ ОХЛаж-рами указана скорость воздуха в м/с Денным воздухом не должна 242

Превышать 5-6°С. При разности температур 10-12 °С струю охлажденного воздуха необходимо направлять вдоль потолка или по стенам с тем, чтобы зона дыхания людей была вне зоны потока, имеющего пониженную температуру. При более низкой температуре охлажденного воздуха необходимо перед раздачей его по кабине смешивать с внутренним воздухом.

Установка должна иметь фильтры, позволяющие подавать в кабину очищенный воздух (коэффициент очистки i = 95%). Предельно допустимое содержание пыли в воздухе должно быть не более 1 мг/м, а предельно допустимая концентрация углекислого газа не более 1 л/м.

Система подогрева воздуха в кондиционере в холодное время года осуществляет нагрев воздуха в кабине. Температуру воздуха в кабине поддерживают при помощи системы отопления и калорифера установки кондиционирования. На тепловозах рационально использовать в качестве источника тепла горячую воду, циркулирующую в системе охлаждения дизеля; на локомотивах других типов - электрическую энергию. Расчетная наружная температура воздуха при работе калорифера минус 50 °С.

Система охлаждения снижает температуру воздуха, оборудования и стен кабины при помощи установленного в нагнетательном вентиляционном канале воздухоохладителя. Систему охлаждения, включая ее вентиляторы, компонуют в одном корпусе кондиционера. Для охлаждения воздуха применяют компрессионные холодильные установки. Хладоагентами являются ди-фтордихлорметан и дифторхлорметан, которые позволяют получать температуру кипения до минус 30 - минус 40 °С.

Расход холодильной установки определяют из условия расчетной температуры атмосферного воздуха плюс 42 °С.

Система автоматического управления установкой кондиционирования воздуха обеспечивает работу систем вентиляции, отопления и охлаждения воздуха на заданных режимах. В системе предусмотрена возможность включения установки кондиционирования при выходе из строя устройств автоматики.

Системы автоматики установок кондиционирования воздуха по принципу действия делят на двухпозиционные и пропорциональные. В первых регулирующий орган, например система охлаждения, либо включается, либо отключается. Во вторых регулирующий орган изменяет расход ступенчато или плавно в соответствии с потребностью.

Система электроснабжения обеспечивает работу всех агрегатов перечисленных систем установки кондиционирования воздуха. Источником электроснабжения может быть вспомогательный гене- • ратор локомотивов с энергетической установкой, контактная сеть для электропоездов и электровозов, а также автономный привод (дизель-генераторная установка). Источники электроснабжения должны обеспечивать надежную работу установки

2 Ч> J -о «

Рис. 153. Структурнаи c\fMa установки кондиционировании воздуха:

/ - канал наружного воздуха; 2 - фильтр; 3 - камера; 4 - влагоотделитель; 5 - воздухоохладитель; 6 - калорифер; 7 - вен-

тилятор; 8 - кабина машиниста; 9 - термостат

кондиционирования воздуха при температуре окружающей среды минус 30 - плюс 60 °С.

Кроме перечисленных систем в установки кондиционирования может входить система для регулирования влажности воздуха. Для железнодорожных экипажных частей, эксплуатирующихся на путях МПС, эту систему мало применяют, так как относительная влажность воздуха редко и ненамного выходит за пределы нормы. К тому же она сложная, дорогая и ненадежная в условиях эксплуатации железнодорожного транспорта.

Системы установок кондиционирования воздуха разнообразны и имеют различные принципиальные и конструктивные особенности.

Структурная схема установки кондиционирования воздуха приведена на рис. 153. Атмосферный воздух по каналу / через фильтр 2 подается вентилятором 7 в камеру 3, в которой смешивается с рециркуляционным воздухом. После соответствующей обработки смесь нагнетается в кабину машиниста.

Зимний режим. Наружный воздух смешивается с рециркуляционным. Вследствие низкой температуры наружный воздух обладает низким влагосодер-жанием и повышенной относительной влажностью и недостаточной влагопо-глощающей способностью. При смешивании наружного воздуха с рециркуляционным его влагопоглощающая способность повышается, и производится увлажнение воздуха разбрызгиванием воды в камере 3. Излишки влаги отделяются влагоотделителем 4. После подогрева в калорифере 6 воздух нагнетается в кабину машиниста 8.

Летний режим. При невысокой относительной влажности наружного воздуха его смешивают с рециркуляционным, а затем охлаждают в воздухоохладителе 5. При повышенной влажности смеси при ее охлаждении происходит выпадание влаги нз воздуха в воздухоохладителе. При необходимости переохлажденный воздух подогревают до требуемой температуры в калорифере 6. Температуру в кабине постоянно контролируют термостатом 9, который регулирует подачу теплоносителя в калорифер 6.

Для расчета установки кондиционирования воздуха необходимо определить расчетные климатические параметры и величины теплопритоков в кабину машиниста. Теплопритоки складываются из теплоты, вносимой в кабину через Ограждения, от поступающей с наружным воздухом, от солнечной радиации н выделяемой локомотивной бригадой. Более предпочтительное место расположения установки кондиционирования воздуха - между крышей и потолком кабины или над тамбуром.

§ 37. ПРИВОД ВСПОМОГАТЕЛЬНОГО ОБОРУДОВАНИЯ

Расход мощности на привод вспомогательных агрегатов и механизмов локомотива (вентиляторы, компрессор, вспомогательный генератор, насосы и т. д.) составляет 9-12% и более общей мощности локомотива. Наблюдается тенденция к увеличению

ЭТИХ затрат на мощных тепловозах как в абсолютном, так и в относительном значении (табл. 26).

На локомотиве наибольшая мощность затрачивается для привода вентиляторов холодильной камеры, вентиляторов охлаждения тяговых двигателей и главного генератора (при наличии электрической передачи), компрессора. Снижение непроизводительных затрат мощности на вспомогательные нужды является одним из серьезных резервов повышения экономичности локомотива и его полезной мощности. Это можно получить, если повысить экономичность вспомогательных агрегатов или снизить потери в системе приводов, которая должна с минимальными потерями обеспечивать наиболее экономичный режим работы вспомогательных систем в зависимости от условий работы тяговых агрегатов локомотива.

Мощность, затрачиваемая на привод вспомогательного оборудования локомотива, существенно зависит от его назначения, типа передачи (электрическая, механическая или гидропередача), наличия на нем некоторых вспомогательных агрегатов (например, генератора для электрического отопления поезда).

Системы охлаждения энергетической установки и тяговых электрических машин локомотива рассчитывают на критический режим, при котором энергетическая установка и передача работают с полной отдачей мощности, а температура наружного воздуха максимальна (40-50 °С). Однако такие режимы в процессе эксплуатации локомотива встречаются крайне редко, поэтому с целью повышения экономичности работы охлаждающих устройств на промежуточных режимах их оборудуют системами регулирования температуры, обычно системами автоматического регулирования температуры (САРТ). Эти системы обеспечивают управление угловой скоростью вращения рабочего колеса вентилятора, изменяя величину мощности, потребляемой им и (в системах охлаждения энергетической установки) открытием-закрытием жалюзи холодильной камеры.

Характерной особенностью работы вентиляторов является их малая экономичность при периодическом включении. Это вызвано резким увеличением потребляемой мощности при росте частоты вращения рабочего колеса, так как мощность, потребляемая вентилятором, зависит от частоты вращения его рабочего колеса в третьей степени, в то время как производительность пропорциональна угловой скорости вращения рабочего колеса вентилятора. Поэтому суммарный расход энергии вентилятором в единицу времени при регулировании периодическим включением всегда выше расхода мощности за тот же промежуток времени, но при непрерывной работе вентилятора с уменьшенной угловой скоростью.

При снижении температуры окружающего воздуха потребные затраты мощности на привод вентилятора резко уменьшаются (пропорционально кубу снижения температуры).

§ I

со"

oo"

00 oo

oo"

CM CO

00 oo"

oo"

o"

oo"

LO LO"

o"

CD CD CM

о л S

«2

§

e s о

i-r «

я я ca

ud"

cm"

rf"

ro"

cm"

ro"

§1

"

о «

"a-

о a>

Компрессор локомотива должен обеспечивать максимальную подачу после торможения или на стоянке локомотива, когда энергетическая установка его работает при минимальной частоте вращения рабочего колеса. В то же время при работе энергетической установки с максимальной мощностью при максимальной угловой скорости не требуется максимальной подачи от компрессора. Поэтому с целью обеспечения экономичной работы компрессора необходимо регулировать его подачу на всех режимах работы энергетической установки.

Выход из строя вспомогательного оборудования приводит к отказам локомотива. Поэтому при конструировании предъявляют повышенные требования как к вспомогательному оборудованию, так и к его приводу, особенно их надежности.

Учитывая характерные особенности эксплуатации основных потребителей мощности на локомотивах, их приводы должны обладать надежностью в эксплуатации, возможностью регулирования режима работы приводимого вспомогательного агрегата, желательно плавного, высоким коэффициентом полезного действия, малыми эксплуатационными затратами и минимальной потребностью в профилактических осмотрах при эксплуатации, минимальной массой, возможностью хорошей компоновки, низкой стоимостью, неизменностью характеристик в течение всего периода эксплуатации, минимальной передачей повышенных динамических нагрузок от энергетической установки к вспомогательному оборудованию и от вспомогательного оборудования к энергетической установке.

По способу регулирования частоты вращения валов вспомогательных установок и механизмов различают приводы с постоянной частотой вращения вала, с ограниченным (ступенчатым) регулированием, с плавным регулированием. По конструкции приводы вспомогательного оборудования разделяют на механические, гидромеханические, гидростатические и электрические.

В механических приводах частоту вращения вала регулируют ступенчатым изменением передаточного отношения редуктора или клиноременной передачи, включением-выключением фрикционной или электромагнитной порошковой муфты, а также вариатором.

Механический привод с гидродинамической муфтой называется гидромеханическим. Применяют муфты постоянного или переменного наполнения. Последние позволяют осуществлять ступенчатое или плавное изменение частоты вращения вала приводимого агрегата.

В гидростатическом приводе гидростатический насос с приводом от энергетической установки локомотива обеспечивает работу гидродвигателей, которые воздействуют на вспомогательные механизмы.

При наличии электрического привода постоянного или переменного тока работа вспомогательных механизмов обеспечивается соответствующими электродвигателями. Электроэнергию в этом