CC BY
39
BapiaHTiB експлуатацiï системи прорву двигуна з тепловим акумулятором.
Ключовi слова: ексергетичний анал1з, коефщент коpисноï дiï, система пpогpiву, двигун внутpiшнього згорання, автотранспортний зaсiб, тепловий акумулятор фазового переходу, теpмодинaмiчнa система, теплоакумулюючий мaтеpiaл .
Разработан алгоритм и программа эксергетического анализа теплового аккумулятора фазового перехода системы прогрева транспортного двигателя, находящегося в основе метода расчета и оптимизации параметров систем прогрева двигателей внутреннего сгорания с тепловыми аккумуляторами фазового перехода. Проведено сопоставление результатов расчетов на разработанной математической модели для различных вариантов эксплуатации системы прогрева двигателя с тепловым аккумулятором.
Ключевые слова: эксергетический анализ, коэффициент полезного действия, система прогрева, двигатель внутреннего сгорания, автотранспортное средство, тепловой аккумулятор фазового перехода, термодинамическая система, теплоаккуму-лирующий материал.
The algorithm and the program exergy analysis of the phase transition heat storage system warm-vehicle engine, located at the base of the method of calculation and optimization of the parameters of the systems of internal combustion engines warm with thermal batteries phase transition. A comparison of the results of calculations on the mathematical model developed for different operating systems warm the engine with heat storage.
Keywords: energy analysis, efficiency, system of warm-combustion engine vehicle, the heat accumulator phase transition, a thermodynamic system, heat storage material.
УДК 621.43
ВОЛОДАРЕЦЬ М.В., астрант (УкрДАЗТ)
Аналiз можливост замши тепловозiв серп ЧМЕ3 сучасними маневровими локомотивами
Volodarets M., Ph.D. student(UkrDAZT)
Analysis of the possibility of replacing diesel locomotives series CHME3 by modern shunting locomotives
Постанова проблеми
Бшьшу частину маневрового тепловозного парку залiзниць Украши складають локомотиви ЧМЕ3, яю спроектоваш i виго-товлеш в 50-60 роках минулого стшття. Парк локомотивiв формувався, в основному, за рахунок постачань до початку 90-х роюв [1]. Подальша 1х експлуатащя не е ефективною, бо вони оснащеш нееконом-ними енергетичними установками i потре-бують пiдвищених витрат на ремонт.
Тому виникае необхщшсть у онов-леннi парку маневрових тепловозiв. Це мо-жна зробити за рахунок модершзацп юну-
ючих або впровадженням нових локомоти-в1в.
Мета статт1
Метою роботие анал1з можливост впровадження гибридного маневрового тепловоза ТЕМ9Н SinaraHybrid та ЧМЕ3 з дво-та тридизельною силовими установками замють локомотив1в серИ' ЧМЕ3.
Викладення основного матер1алу
При виконанш маневрових пересу-вань локомотиви працюють в основному на
несталих режимах. Маневровi локомотиви лише 2% робочого часу працюють у номь нальному режимi роботи, 43% тепловози працюють у перехщних режимах, а найбь льший час 55% локомотиви працюють у режимi холостого ходу (рисунок 1.5). Для рушання складiв з мюця i розгону потрiбнi велика зчшна вага i великi тяговi зусилля, що реалiзовуються короткочасно, пiд часп-рискорень. Умови роботи маневрових ло-комотивiв iстотно вiдрiзняються вiд мапст-ральних, i технiчнi вимоги до них також рiзнi.
Розглянемо технiко-економiчнi характеристики деяких сучасних маневрових те-пловозiв.
Тепловоз серп ЧМЕ3 дводизельний призначений для маневрових, вивiзних i господарських робiт. Модернiзацiя локомотива сучасним обладнанням дае можливють знизити експлуатацiйнi витрати на 35-40% за рахунок зменшення вiдрахувань на па-льне, мастило i ремонт, а також дозволить зменшити обсяги шкщливих викидiв в атмосферу та полшшити умови працi локо-мотивних бригад.
У процес модершзацп замiнено си-лову установку на дводизельну з накопичу-вачем електроенергп, яка добре пристосо-вана до специфiчного «рваного» режиму роботи маневрових тепловозiв. Замiнили допомiжнi агрегати, пневматичне устатку-вання, систему управлшня й кабiну маши-нюта. Результатом модершзацп став новий сучасний тепловоз iз використанням базо-вих частин старого ЧМЕ3 - головно'1' рами, вiзкiв i тягових двигушв [2].
При експлуатаци дводизельних машин у режимi ходу досягнута 20-вщсоткова економiя палива в порiвняннi з однодизе-льними за рахунок вар^вання режимiв роботи [3].
Метою створення тепловозiв з багато-дизельною силовою установкою е пщви-щення паливно'1' економiчностi, зниження шкщливих викидiв в атмосферу, полш-шення умов працi локомотивних бригад [4].Тридизельний маневровий тепловоз призначений для маневрово'1' i маневрово-вивiзноi роботи на залiзничних колiях з
шириною колп 1520 мм. Тепловоз побудо-ваний на 6a3i екшажно'' частини i кузова тепловоза ЧМЕ3.
У основi мультидизельно'' технологи лежить проста щея. Оскiльки до 80% часу маневровi тепловози або працюють на не-повну потужнiсть, або взагалi простоюють з двигунами, працюючими у режимi холостого ходу, неефективно витрачаючи паливо i ресурс дизеля, в таких режимах мае бути задiяний лише один дизель. На тридизель-ному тепловозi ЧМЕ3 при просто' працю-ватиме один двигун мало'' потужносп, який забезпечуе лише власш потреби локомотиву для пщтримки його в працездатному станi, а два основш дизелi будуть при цьому заглушеш. При збiльшеннi наванта-ження буде запущений другий дизель, i тiльки при необхiдностi - третш [5].На теп-ловозi установкою о^м двох основних ди-зель-генераторних установок виробництва Ярославського моторного заводу потужнь стю 478 кВт кожна, змонтована ще одна допомiжна установка фiрми «Cummins» по-тужнiстю 26 кВт. Об'еднана система охо-лодження трьох дизель-генераторiв дозво-ляе забезпечити прогрiв двох силових установок, якi знаходяться в режимi очiкування, за допомогою працюючого допомiжного дизель-генератора [6].
Трьохдизельний тепловоз дозволить забезпечити зниження шкщливих викидiв в довкiлля i зменшення димностi вщпрацьо-ваних газiв в порiвняннi з одним дизелем завдяки рiзнорежимнiй роботi двигунiв, а також значну економ^ палива до 20%.
Маневровий тепловоз з пбридною силовою установкою ТЕМ9Н SinaraHybrid-чотиривюний локомотив з електричною передачею змшно-змшного струму, з шдивь дуальним приводом колiсних пар, сумар-ною потужнiстю 882 кВт 1200 л.с., що по-еднуе в собi наявнiсть екологiчного дизельного двигуна внутршнього згорання поту-жшстю 630 кВт (857 к.с.) i комбiнованого накопичувача енергп з лтй-юнних акуму-ляторiв i суперконденсаторiв потужшстю 252 кВт (343 к.с.) [7,8]. Призначений для маневрово'' роботи на станцiях i залiзницях в районах з помiрним клiматом локомотив
може розвивати швидюсть до 100 км/год. Енерпя рекуперацп накопичуеться в лтй-iонних акумуляторах i суперконденсаторах. Управлiння локомотивом здшснюеться за допомогою штелектуально! мшропроцесо-рно'1 системи. На тепловозi передбачена установка додаткового устаткування: вш може бути оснащений радарами для визна-чення вщсташ до перешкоди, системами вщеоспостереження зон недостатньо'' обзо-рностi.
Ус блоки управлiння мають власну систему самодiагностики, що дозволяе оперативно виявляти i усувати несправностi. Така арх^ектура дозволяе понизити трудо-витрати при сершному виготовленнi тепло-возiв i 1'х сервiсному обслуговуваннi.
У нового тепловоза ТЕМ9Н SinaraHybrid, в порiвняннi з попередньою базовою моделлю локомотиву ТЕМ9, на 30% знижена витрата дизельного палива i до 55% зменшено показники викидiв вщп-рацьованих газiв в довкiлля, що вщповщае сучасним зарубiжним стандартам по еколо-г1'1' i енергоефективностi [9].
Для цих локомотивiв було розрахо-вано вартiсть життевого циклу в порiвняннi iз тепловозом ЧМЕ3. Розглядались два ре-жими, коли локомотив працюе у режимi «легко'» маневрово'1 роботи (бiльшiсть часу локомотив працюе у режимi холостого ходу), а також «важко1'» вивiзноi маневрово'1' роботи. Результати розрахунюв наведет на рис. 1-2.
Рис. 1. Вартють життевого циклу тепловозiв ЧМЕ3, ЧМЕ3 з дво- та тридизельною силовими установками та ТЕМ9Н SinaraHybrid при виконаннi «легко'1» маневрово'1 роботи
Рис. 2. Економiчний ефект вiд впровадження нових локомотивiв для виконання «легко!»
маневрово! роботи
с.
с. —
£
СчмвЗ^ц! 111
СчнеМ&ш^цСИ)
ш
N
-С
Щ
Ётю9|%ц[Т1|
(Щ1
355x10'
рмо7
295хЮ7
г&<107
СчмеЗтриежи[Т1; Р&Щ
Шло7
1.55x10' 1.2х1С7
5х10Р
ш т: »7
.чг
*
*
4 **
/
0 1 2 3 4- 5 6 7 0 9 10 11 12 13 1+ 15 16 17 1В 19 20
П
рот експлуаташ
Рис. 3. Вартють життевого циклу тепловозiв ЧМЕ3, ЧМЕ3 з дво- та тридизельною силовими установками та ТЕМ9Н SinaraHybrid при виконаннi «важко!» вивiзноi роботи
Рис. 4. Економiчний ефект вщ впровадження нових локомотивiв для виконання «важко'1»
вивiзноi роботи
Було проведено тяговi розрахунки для вивiзноi роботи, якi показали можливють зменшення витрат дизельного палива при веденш потягу установленою масою, за умови використання в якост тягово'' оди-ницi маневрових тепловозiв ТЕМ9Н SinaraHybrid та ЧМЕ3 з дво- та тридизель-ною силовими установками у порiвняннi зi штатним ЧМЕЗ.Час руху по'зда у режимi тяги, у режимi вибiгу i гальмування та су-марний час ходу по дшянщ майже однаковi для розглянутих локомотивiв. Значно вщрь зняеться витрата палива за по'здкупо про-фiлю дiлянки колп Донецько'' залiзницi Чо-рнухiно - Торез: ЧМЕ3 витрачае 126 кг палива, ЧМЕ3 з дво- та тридизельною енерго-силовими установками мае однакову ви-трату палива 82 кг. Найменша витрата палива на заданш дiлянцi складае 56 кг у тепловоза ТЕМ9Н SinaraHybrid, що бiльш нiж вдвiчi менше нiж у тепловоза ЧМЕ3.
Висновки
1. Розглянуто проблеми сучасного локомотивного парку.
2. Проаналiзовано технiко-економiчнi характеристики гiбридного маневрового тепловоза ТЕМ9Н SinaraHybrid та ЧМЕ3 з дво- та тридизельною силовими установками.
3. Розраховано вартють життевого циклу цих локомотивiв в порiвняннi iз тепловозом ЧМЕ3 i економiчний ефект вiд 1'х впровадження для маневрово' i вивiзноi роботи, що тдтверджуе ефективнiсть 1'х впровадження на залiзницях Укра'ни.
4. Тяговi розрахунки для вивiзноi ро-ботипоказали можливють зменшення витрат дизельного палива при веденш потягу установленою масою, за умови викорис-тання в якосп тягово'' одиницi маневрових тепловозiв ТЕМ9Н SinaraHybrid та ЧМЕ3 з дво- та тридизельною силовими установками у порiвняннi зi штатним ЧМЕ3.
Отже, впровадження розглянутих маневрових тепловозiв на залiзницях Укра'ни замiсть ЧМЕ3 е ефективним ршенням.
Список лiтератури:
1. Сергиенко Н.И. Решение проблем подвижного состава железных дорог
Украины через взаимодействие
государственного и частого секторов экономики [Текст] // Н.И. Сергиенко // Локомотив-информ. - 2010. - №6. С40-46.
2.Три проекта на будуще [Электроный ресурс] : информация. - Режим доступа http://www.magistral-uz.com.ua/articles/tri-proekti--na - majbutne.html. (Дата обращения 12.02.2014).
3. ЧМЕ3 станут болем экономичными и экологичными [Электроный ресурс] : информация. - Режим доступа http://www.tdrzd.ru/press centre/branchnews?rid= 750&oo=2&fnid=68&newWin=0&apage=1& nm=90471. - (Дата обращения 20.02.2014).
4. Тишаев А.С. Трьохдизельний локомотив ЧМЭ3 еко з турботою про майбутне [Текст] / А.С. Тишаев, А.Ю. Зайцев // Техшка залiзниць. - 2011. -№4(16). - С. 43-45.
5. Особенности ЭКО тепловозов [Электроный ресурс] : информация. -Режим доступа http://scbist.com/zhurnal-lokomotiv/ 16006 - nacionalnye - osobennosti
- ekoteplovozov.html. - (Дата обращения 20.02.2014).
6. 24. Тишаев А. С. Трёхдизельний локомотив ЧМЭ3 [Текст] / А.С. Тишаев,
A.Ю. Зайцев // Локомотив-информ. - 2012.
- №11. - С. 52-53.
7. Зубихин А. В. Технолопя гибридного приводу ТЭМ9Н SINARAHYBRID на залiзничному транспорт! [Текст] / А. В. Зубихин, Е. В. Федоров, А. Н. Тарасов, В. Н. Малахов, А.
B. Дубинин // Локомотив-информ. - 2012.
- №9. - С. 36-42.
8. ТЭМ9Н презентация [Электроный ресурс] : информация. - Режим доступа http://www.rzd-expo.ru/doc/TEM 9N% 20presentation.pdf. - (Дата обращения 20.02.2014).
9. 27. Смотр инновационной техники [Электроный ресурс] : информация. - Режим доступа http://scbist.com/zhurnal-lokomotiv/ 3184611-2013 - smotr - innovacionnoi -tehniki.html. - (Дата обращения 20.02.2014).
Spysok literatury:
1. Sergienko N.I. Reshenie problem podvizhnogo sostava zheleznyh dorog Ukrainy cherez vzaimodejstvie gosudarstvennogo i chastnogo sektorov jekonomiki [Tekst] // N.I. Sergienko // Lokomotiv-inform. - 2010. - №6. S40-46.
2. Tri proekta na budushhe [Jelektronyj resurs] : informacija. - Rezhim dostupa http: //www.magistral-uz.com.ua/articles/tri-proekti--na - majbutne.html. (Data obrashhenija 12.02.2014).
3. ChME3 stanut bolem jekonomichnymi i jekologichnymi [Jelektronyj resurs] : informacija. - Rezhim dostupa http://www.tdrzd.ru/press centre/branchnews?rid= 750&oo=2&fnid=68&newWin=0&apage=1& nm=90471. - (Data obrashhenija 20.02.2014).
4. Tishaev A.S. Tr'ohdizel'nij lokomotiv ChMJe3 eko z turbotoju pro majbutne [Tekst] / A.S. Tishaev, A.Ju. Zajcev // Tehnika zaliznic'. - 2011. - №4(16). - S. 43-45.
5. Osobennosti JeKO teplovozov [Jelektronyj resurs] : informacija. - Rezhim dostupa http://scbist.com/zhurnal-lokomotiv/ 16006 - nacionalnye - osobennosti -ekoteplovozov.html. - (Data obrashhenija 20.02.2014).
6. 24. Tishaev A. S. Trjohdizel'nij lokomotiv ChMJe3 [Tekst] / A.S. Tishaev, A.Ju. Zajcev // Lokomotiv-inform. - 2012. -№11. - S. 52-53.
7. Zubihin A. V. Tehnologija gibridnogo privodu TJeM9N SINARAHYBRID na zaliznichnomu transporti [Tekst] / A. V. Zubihin, E. V. Fedorov, A. N. Tarasov, V. N. Malahov, A. V. Dubinin // Lokomotiv-inform. - 2012. - №9. - S. 36-42.
8. TJeM9N prezentacija [Jelektronyj resurs] : informacija. - Rezhim dostupa http://www.rzd-expo.ru/doc/TEM 9N% 20presentation.pdf. - (Data obrashhenija 20.02.2014).
9. 27. Smotr innovacionnoj tehniki [Jelektronyj resurs] : informacija. - Rezhim dostupa http://scbist.com/zhurnal-lokomotiv/ 31846-11-2013 - smotr - innovacionnoi -tehniki.html. - (Data obrashhenija 20.02.2014).
Анотацн:
У стати розглядаеться можливють впровадження пбридного маневрового тепловоза ТЕМ9Н 81пагаНуЪпа та ЧМЕ3 з дво- та тридизельною силовими установками заметь локомотив1в серп ЧМЕ3, якими в основному представлено маневровий тепловозний парк Укрзал1знищ. Наведено результата розрахунку вартосп життевого циклу цих локомотив1в в пор1внянн1 1з базовим ЧМЕ3, а також ефектившсть в1д впровадження цих тепловоз1в. Розрахунки наведено для двох режим1в роботи локомотив1в: легко! маневрово! 1 важко! витзно!. Також виконано тягов1 розрахунки, як1 доводять ефектившсть ршення, що пропонуеться.
Ключов1 слова: маневровий тепловоз, пбридний тепловоз, модершзащя, життевий цикл, тягов1 розрахунки, економ1я палива.
В статье рассматривается возможность внедрения гибридного маневрового тепловоза ТЕМ9Н 8шагаНуЬпа и ЧМЭ3 с двух- и трехдизельной силовыми установками вместо локомотивов серии ЧМЭ3, которыми в основном представлен маневровый тепловозный парк Укрзализныци. Приведены результаты расчета стоимости жизненного цикла этих локомотивов по
сравнению с базовым ЧМЭ3, а также эффективность от внедрения этих тепловозов. Расчеты приведены для двух режимов работы локомотивов: легкой маневровой и тяжелой вывозной работы локомотивов. Также выполнены тяговые расчеты, доказывающие эффективность предлагаемого решения.
Ключевые слова: маневровый тепловоз, гибридный тепловоз, модернизация, жизненный цикл, тяговые расчеты, экономия топлива.
The article discusses the possibility of introducing a hybrid shunting locomotive TEM9N Sinara Hybrid and CHME3 with two- and three diesel power plants instead of locomotives CHME3, which mainly includes shunting diesel Ukrzaliznytsyapark. The results of the calculation of the life cycle cost of these locomotives compared to the base CHME3, as well as the effectiveness of the implementation of these locomotives. Calculations are shown for the two modes of operation of locomotives: light and heavy shunting locomotives export operation. Also made traction calculations demonstrating the efficiency of the proposed solution.
Keywords: shunting locomotive, diesel hybrid, modernization, life cycle, traction calculations, fuel economy.
УДК 629.424.1:621.319.4
ПРИЛЕПСКИЙ Ю.В., к.т.н., доцент (ДонИЖТ)
Определение качества работы цилиндров ДВС по сигналу вибродатчика
Prylepskyi J.V., Ph.D., docent (DonIRT)
Determination of the quality of the cylinder engine vibration sensor signal
Актуальность
Своевременная оценка качества работы двигателя внутреннего сгорания транспортного средства является условием надежной, бесперебойной его работы. В полной мере это относится к железнодорожному транспорту, где задержка в движении магистрального или маневрового тепловоза приводит к сбою графика движения и к значительным экономическим по-
терям. Все это вызывает необходимость оснащения диагностическими системами бортового типа с возможностью постоянного мониторинга технического состояния и прогнозированием качества работы ДВС на последующие периоды. Кроме того, оснащение ДВС подобными системами дает возможность осуществлять ремонты узлов и агрегатов по их техническому состоянию, что дает экономию средств по сравнению с планово-предупредительными ремонтами.
