CC BY
0
Третинников Олег Владимирович
Управление Московской железной дороги -филиала ОАО «РЖД».
Краснопрудная ул., д. 20, г. Москва, 107996, Российская Федерация.
Инженер 1 категории отдела корпоративного управления и реализации стратегии.
Тел.: +7 (906) 795-36-20.
E-mail: olegtretinnikov@mail.ru
БИБЛИОГРАФИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ СТАТЬИ
Бакланов, А. А. Оценка погрешности измерения и учета расхода электроэнергии на грузовых электровозах / А. А. Бакланов, О. В. Третинников. -Текст : непосредственный // Известия Транссиба. -2023. - № 3 (55). - С. 2 - 13.
УДК 621.436
Tretinnikov Oleg Vladimirovich
Management of the Moscow Railway - a branch of JSC «Russian Railways».
Krasnoprudnaya st., 20, Moscow, 107996, the Russian Federation.
Engineer of the 1st category of the corporate department management and implementation of the strategy.
Phone: +7 (906) 795-36-20.
E-mail: olegtretinnikov@mail.ru
BIBLIOGRAPHIC DESCRIPTION
Baklanov A.A., Tretinnikov O.V. Estimation of measurement and accounting errors electricity consumption on electric freight locomotives. Journal of Transsib Railway Studies, 2023, no. 3 (55), pp. 2-13 (In Russian).
А. Д. Росляков, Л. С. Курманова, С. А. Петухов, М. Ю. Карпенко
Самарский государственный университет путей сообщения (СамГУПС), г. Самара, Российская Федерация
МОДЕЛИРОВАНИЕ ИНДИКАТОРНОГО ПРОЦЕССА СРЕДНЕОБОРОТНОГО ТЕПЛОВОЗНОГО ДВИГАТЕЛЯ ПРИ ЕГО РАБОТЕ С ДОБАВКОЙ АММИАКА
Аннотация. В статье представлен опыт по использованию альтернативных видов топлива на тяговом автономном подвижном составе. Отечественный и зарубежный опыт по использованию аммиака показывает актуальность его использования не только для подавления вредных веществ в отработавших газах, но и как моторного топлива. Дана сравнительная характеристика параметров дизельного топлива с альтернативными, такими как аммиак и природный газ. Имеющаяся в настоящее время отработанная технология по применению природного газа позволяет воспламенять аммиак от запальной порции дизельного топлива по такому же принципу, так как он не воспламеняется от сжатия, имея высокую температуру самовоспламенения. Одним из главных преимуществ аммиака как моторного топлива служит его высокая детонационная стойкость, что позволяет увеличивать степень сжатия двигателя. На основании имеющихся преимуществ и недостатков по применению аммиака в качестве моторного топлива для обеспечения качественного воспламенения смеси аммиака и воздуха необходимо устанавливать ранний угол опережения подачи топлива. Для оценки параметров рабочего тела во впускном коллекторе при подаче аммиака выполнен термодинамический расчет. Для оценки эффективности рабочего цикла тепловозного дизеля 6ЧН 31/36 при его работе с добавкой аммиака в пропорции 50 % ДТ + 50 % NH3 было проведено моделирование индикаторного процесса на основе газодинамической модели с помощью автоматизированной системы ENGINE. Результаты представлены в виде индикаторных диаграмм, кривых тепловыделения и температуры газов. По результатам проведенного моделирования индикаторного процесса сделан вывод о пригодности аммиака в качестве моторного топлива. Учитывая простоту производства, относительно низкую стоимость, удовлетворительные термодинамические показатели и малую токсичность отработавших газов, аммиак может рассматриваться как реальный заменитель дизельного топлива в рамках энергетики будущего.
Ключевые слова: дизель, тепловоз, аммиак, дизельное топливо, индикаторная диаграмма, внутрицилиндровые параметры.
Alexey D. Roslyakov, Leila S. Kurmanova, Sergei A. Petukhov, Mikhail Y. Karpenko
Samara State Transport University (SSTU), Samara, the Russian Federation
MODELING OF THE INDICATOR PROCESS OF A LOCOMOTIVE MEDIUM-SPEED DIESEL ENGINE WHEN IT IS OPERATED WITH THE ADDITION OF AMMONIA
Abstract. The article presents the experience of using alternative fuels on traction autonomous rolling stock. Domestic and foreign experience in the use of ammonia shows the relevance of its use not only for the suppression of
harmful substances in exhaust gases, but also its use as motorfuel. A comparative characteristic of diesel fuel parameters with alternative ones, such as ammonia and natural gas, is given. The currently available proven technology for the use of natural gas allows igniting ammonia from the ignition portion of diesel fuel on the same principle, since it does not ignite from compression, having a high self-ignition temperature. One of the main advantages of ammonia as a motor fuel is its high detonation resistance, which makes it possible to increase the compression ratio of the engine. Based on the existing advantages and disadvantages of using ammonia as a motor fuel, it is necessary to establish an early fuel advance angle to ensure high-quality ignition of the mixture of ammonia and air. To estimate the parameters of the working fluid in the intake manifold when supplying ammonia, a thermodynamic calculation was performed. To evaluate the efficiency of the working cycle of a diesel locomotive 6CHN 31/36 when working with an ammonia additive in the proportion of 50 % DT+50 % NH3, an indicator process was simulated based on a gas dynamic model using an automated ENGINE system. The results are presented in the form of indicator diagrams, as well as curves of heat release and temperature of gases. Based on the results of the simulation of the indicator process, a conclusion was made about the suitability of ammonia as a motorfuel. Given the simplicity of production, relatively low cost, satisfactory thermodynamic parameters and low toxicity of exhaust gases, ammonia can be considered as a real substitute for diesel fuel in the framework of the energy of the future.
Keywords: diesel, diesel locomotive, ammonia, diesel fuel, indicator diagram, in-cylinder parameters.
В Энергетической стратегия ОАО «РЖД» от 11.02.08 № 269р поставлена задача обеспечить замещение до 25 % потребляемого дизельного топлива альтернативным к 2030 г., снижение стоимости жизненного цикла до 8,5 %, а также снижение экологической нагрузки до 95 % [1].
Актуальность проблемы поиска новых энергоносителей для транспортных энергетических установок определяется в первую очередь необходимостью строгой экономии нефтепродуктов и, во-вторых, необходимостью существенного снижения токсичности отработавших газов двигателей внутреннего сгорания.
Положительное применение альтернативных топлив приводится научными коллективами во многих научных трудах [1 - 7]. Например, в этой области много работ проведено научными коллективами АО «ВНИИЖТ», АО «ВНИКТИ». Были проведены работы по проектам для конвертирования тепловозов 2ТЭ10Г, 2ТЭ116Г, ТЭМ2Г, ЧМЭ3Г, ТЭМ18Г для работы на газодизельный цикл, которые показали положительные результаты.
За последние 20 лет российские производители железнодорожного транспорта добились существенного прогресса в развитии технологий производства локомотивов на сжиженном природном газе (рисунок 1).
Магистральный тепловоз 2ТЭ10Г
Мзнсорозыи тепловоз ТЭМ18Г
Маневровый тепловоз ЧМЭЗГ
Рисунок 1 - Проекты конвертирования автономных локомотивов на сжиженный природный газ [2]
Отечественный и зарубежный опыт показывает, что аммиаком можно не только подавлять вредные вещества (ВВ) в отработавших газах (ОГ), но и использовать его как топливо [4 - 7]. Технология применения аммиака работоспособная, надежная, отработанная для отдельных
транспортных средств, однако необходима адаптация при конвертировании автономных локомотивов на аммиак. Применять аммиак в качестве моторного топлива пробовали еще 70 лет назад [4].
Одним из главных преимуществ аммиака как моторного топлива служит его высокая детонационная стойкость, что позволяет увеличивать степень сжатия двигателя до 17 и выше.
Перспективность аммиака как топлива обусловлена его относительно низкой стоимостью и практически неограниченной сырьевой базой. При полном сгорании аммиака образуется только один вредный компонент - окислы азота ^х, причем его содержание существенно меньше, чем при работе на дизельном топливе.
Горение аммиака описывается следующей формулой [8]:
4КНз + 3(02 + 3,76№) = 15,18№ + 6Н2О.
(1)
Аммиак имеет значительные шансы стать элементом безуглеродной энергетики будущего, так как при его сгорании в воздухе образуются только азот и вода.
При эксплуатации тепловоза ЧМЭ3 исходя из условия обеспечения минимальных выбросов оксидов азота целесообразно заместить 50...60 % дизельного топлива аммиаком [5, 6]. Аммиак по сравнению с дизельным топливом имеет меньшую теплотворную способность, а именно 18,6 МДж/кг вместо 43,6 МДж/кг и несколько меньшую плотность -0,77 кг/м3 вместо 0,833 кг/м3 [9, 10]. Следовательно, при замещении необходимо подавать аммиака больше, чем дизельного топлива. Из оценок следует, что на номинальном режиме работы тепловоза при замещении 50 % дизельного топлива расход аммиака должен быть 215 кг/ч вместо 92,6 кг/ч дизельного топлива.
К недостаткам аммиака можно отнести его коррозионную активность по отношению к таким цветным металлам, как медь, латунь, бронза. Это объясняется щелочными свойствами аммиака.
Аммиак необходимо воспламенять от запальной порции дизельного топлива так же, как по принципу использования природного газа, который также не воспламеняется от сжатия, имея высокую температуру самовоспламенения (таблица 1).
Таблица 1 - Сравнительные параметры дизельного топлива с альтернативным [9, 10]
Параметр Топливо
дизельное аммиак природный газ
Способ хранения Температура хранения, °С Давление хранения, МПа Низшая теплотворная способность, МДж/кг Скорость ламинарного горения при а = 2, м/с Температура самовоспламенения, °С Октановое число В сжиженном виде 27 0,1 43,3 0,35 310 45-55 В сжиженном виде 27 1,1 18,8 0,07 657 130 В сжатом виде 27 25 50 0,38 568 120
Для оценки параметров рабочего тела при подаче аммиака во впускной коллектор выполнен термодинамический расчет. Термодинамический расчет может выполняться с учетом изменения свойств рабочего тела (по функциям п - i в зависимости от T и а) [11] и без такого учета. В последнем случае газовая постоянная и показатель изоэнтропы принимаются соответственно:
- для воздуха R = 287 Дж/(кг • К), k = 1,4;
- для газа Rг= 287,5 Дж/(кг • К), Ь =1,33.
При этом теплоемкость рабочего тела, определяют по формуле [11]:
ср = —Я, (2)
р к-1 ' 4 7
где Ср = 1005 Дж/(кг • К); Срг = 1159 Дж/(кг • К).
Работа компрессора рассчитывается на основании уравнения энергии,
^к _ Ср1к — Ср1в _ Нк = ¿2. — (3)
Аэродинамическое совершенство компрессора характеризуется политропическим КПД:
Лпол
Нп
Н-ПО л "Ь ^г
— к-1-
к
(4)
где Нпол - политропическая работа сжатия;
Нг - работа гидравлического сопротивления.
При расчетах и экспериментах обычно используют адиабатический КПД компрессора [11]:
Лк =
Як
Яадк _ „ Яадк
и 4- и "пол и •
пПО^ лг лпол
(5)
Здесь Нк = 12* - ^ = ^
Лк
нк= г2 - ¿* = —дт1*
к ^ад 1 к-1 1
п
к-1 4 Л -1
к
где ¿2 находим расчетом с учетом уравнения адиабаты для температуры
к-1
Т-2 = Т2пкк
¿ад х к
или применяя термодинамическую функцию л(7):
я(Г22ад) = Я(7\2К
(6)
(7)
(8)
Далее для упрощения записи параметров опускаем знак *, который указывает на принадлежность к полному или динамическому параметру. При этом все параметры полные (динамические), а не статические.
Зависимость температуры кипения аммиака от давления приведена на рисунке 2 [10].
ъчс £
зо 20 10 0 -10 -20 -30
г с ! 1 0 1
Р атм
-40
Рисунок 2 - Зависимость температуры кипения аммиака от давления
В соответствии с зависимостью температуры кипения аммиака от давления получаем, что кипение аммиака при температуре 30 °С происходит при давлении 12 атм. Давление воздуха за компрессором равно 1,5 атм. С небольшим запасом принимаем перепад давления на отверстиях подачи аммиака АР = 10 кг/см2. При меньших значениях температуры воздуха за компрессором давление подачи аммиака может быть снижено.
При температуре воздуха за компрессором -30 °С и ниже подавать аммиак в дизель невозможно, так как он не испарится и будет поступать в цилиндры в жидком виде. Это приведет к образованию повышенных термических напряжений и разрушению элементов конструкции.
Для оценки возможности повышения топливной экономичности тепловозного дизеля при частичной замене дизельного топлива аммиаком выполнен анализ влияния особенностей процесса сгорания топлива на параметры рабочего тела в цилиндре дизеля, в том числе влияние степени повышения давления X на температуру Tz и давление Pz в конце сгорания, эффективный удельный расход топлива ge и степень предварительного расширения у, что учтено в автоматизированной системе ENGINE.
Схема изменения давления в процессе сгорания в дизеле приведена на рисунке 3.
а 6
Рисунок 3 - Схема изменения давления в процессе сгорания в дизеле: а - начальный период; б - по углу поворота коленчатого вала.
Степень повышения давления определяют из соотношения X = Р^Рс. Величина степени повышения давления зависит от многих факторов, в том числе:
- от конструкции камеры сгорания;
- способа смесеобразования;
- задержки воспламенения топлива;
- скорости горения топлива;
- угла опережения подачи топлива
- температуры и давления перед воспламенением топливовоздушной смеси и многое другое.
Степень предварительного расширения у графически обозначена отрезком 2-2 (см. рисунок 3). Температуру газа Тх в конце видимого сгорания определяют на основе первого закона термодинамики:
dQ = и - и) + 4, (9)
где dQ - тепло подведенное к рабочему телу в основном в результате сгорания топлива;
и - внутренняя энергия газов в конце видимого сгорания;
и - внутренняя энергия рабочего тела в конце сжатия;
4 - тепловая энергия, которая идет на работу расширения.
На участке 2 - 2 существует конкуренция двух процессов: с одной стороны, вследствие сгорания топлива температура и давление рабочего тела увеличиваются, а с другой стороны, из-за движения поршня и увеличения объема значения этих параметров уменьшаются. В первом приближении эти процессы имеют приблизительно одинаковую интенсивность и давление остается постоянным при увеличении объема.
Существенное влияние на длительность процесса предварительного расширения оказывает скорость выгорания топлива. Из многих источников следует, что нормальная скорость распространения пламени аммиачно-воздушной смеси не превышает 0,1 м/с. Для нормально работающего двигателя величина скорости распространения пламени при сгорании дизельного топлива достигает 60 м/с.
В таблице 2 приведены результаты расчета некоторых основных параметров дизеля при сгорании дизельного топлива на номинальном режиме работы маневрового тепловоза.
Таблица 2 - Результаты расчета некоторых основных параметров при сгорании дизельного топлива на номинальном режиме работы маневрового тепловоза
X 1,5 1,7 1,9 2,1 2,3 2,5
Tz [К] 1834,5 1875,1 1915,6 1955,9 1996,1 2036,1
§е [г/кВт • ч] 194,4 201,4 208,9 217,2 226,1 235,9
у 1,34 1,21 1,11 1,02 0,95 0,89
Pz [МПа] 7,74 8,77 9,81 10,84 11,87 12,9
Результаты расчета, приведенные в таблице 2, показывают, что величина степени повышения давления X оказывает существенное влияние на температуру Tz и давление Pz в конце сгорания, а также на эффективный удельный расход топлива ge.
На рисунке 4 приведены зависимости влияния степени повышения давления X на температуру Tz в конце сгорания и на эффективный удельный расход топлива ge.
Уменьшение степени повышения давления X целесообразно, так как уменьшает удельный расход топлива и температуру рабочего тела в конце сгорания. Очевидно, что уменьшение эффективного удельного расхода топлива снижает расходы топлива при работе тепловоза. При прочих равных условий уменьшение температуры рабочего тела в конце сгорания уменьшает термические напряжения в элементах конструкции и увеличивает ресурс дизеля. При этом уменьшаются также отборы мощности на охлаждение элементов горячей части дизеля, в том числе цилиндра и поршня.
Однако использование аммиака в качестве топлива приведет к уменьшению скорости сгорания, к уменьшению степени повышения давления X и уменьшению температуры Tz в конце сгорания, а также к увеличению площадки процесса предварительного расширения у. Все эти изменения оказывают положительное влияние на параметры дизеля только в ограниченном диапазоне изменения скорости сгорания.
N
н
К К
к й Л
о и о
<и
я
К о и
2050
2000
1950
¡4
Л
<и С
<и Н
1900
1850
1800
240 _
(Т
235 • 230 |
225 ©
ад
220 ^
и
Ч С О
н о
205 8
215 210
200 «
л
195 8
5
190 £
1,5
1,7
1,9
2,1
2,3
2,5
Степень повышения давления X
Рисунок 4 - Зависимости влияния степени повышения давления X на температуру ^ в конце сгорания и
на эффективный удельный расход топлива £е: ——- - температура в конце сгорания Tz [К]; — — — — - - удельный расход топлива gе [г/кВт • ч]
Воспламеняемость в дизеле может быть качественно прогнозирована по величине цетанового числа топлива или количественно оценена по значению периода задержки воспламенения. Цетановое число дизельного топлива равно 45...55. Характерными особенностями использования аммиака являются низкий стехиометрический коэффициент (6,1 кг/кг), высокая температура воспламенения аммиачно-воздушных смесей (650 °С) и их «вялое» сгорание. Последнее обусловлено низкой температурой «аммиачного» пламени (1956 К по сравнению с 2336 К для дизельного топлива), в связи с чем самоускорение реакций горения замедляется. Цетановое число аммиака близко к нулю, в то же время аммиак отличается высокой детонационной стойкостью: его октановое число составляет по моторному 110 и 130 по исследовательскому методам.
Различными исследователями предложено большое количество уравнений, пригодных лишь для одного конкретного типа двигателя или вида топлива. Однако для смеси дизельного топлива и аммиака такие работы практически не выполнялись.
Необходимо проводить экспериментальные испытания по отработке программы регулирования подачи топлива, в том числе отработки оптимального угла опережения подачи топлива.
Доля оптимального замещения дизельного топлива аммиаком на каждом конкретном режиме работы дизельного двигателя и с учетом температуры воздуха за компрессором должна определяться путем расчетных оценок с учетом ограничений, приведенных выше.
Во всех случаях для обеспечения качественного воспламенения смеси аммиака и воздуха требуется ранний угол опережения подачи топлива (УОП, град. ПКВ).
В качестве объекта исследования выбран дизель 6ЧН 31/36 маневрового тепловоза ЧМЭ3, так как его характеристики наиболее исследованы. Его характеристики приведены в таблице 3.
Таблица 3 - Характеристики двигателя 6ЧН31/36
№ п/п Наименование параметра Значение параметра
1 Число цилиндров, расположение 6Р
2 Рабочий объем цилиндра, л 27,2
3 Диаметр цилиндра, мм 310
4 Ход поршня, мм 360
5 Степень сжатия 13
Для оценки эффективности рабочего цикла тепловозного дизеля 6ЧН 31/36 при его работе с добавкой аммиака в пропорции 50 % ДТ + 50 % NH3 было проведено моделирование индикаторного процесса на основе газодинамической модели с помощью автоматизированной системы ENGINE, результаты расчетов по которой достаточно хорошо совпадают с результатами экспериментальных испытаний [11].
Моделирование проведено для четырех значений степени сжатия в: 13, 14, 15 и 16. Для моделирования выбраны параметры работы двигателя 6ЧН 31/36, представленные в таблице 4.
Таблица 4 - Параметры моделирования
№ п/п Наименование параметра Значение параметра
1 Частота вращения коленчатого вала, мин-1 750
2 Коэффициент избытка воздуха 2
3 Начальное давление в цилиндре, МПа 1,3
4 Начальная температура, °С 333
5 УОП, град. ПКВ -20
На рисунке 5 приведено окно рабочей программы ENGINE с вводом основных технических характеристик двигателя 6ЧН 31/36 для расчетной оценки параметров рабочего цикла.
ENGINE нмфор/лацноино матоматнческал моде ль рабочего цикла ДОС v. 1. 3 W95
Услоиия гаюдинамичеткого рлгиета параметра и ДВГ
КОНСТРУКТИВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ ДВИГАТЕЛЯ:
Л
Тактьоеть i= Í
Число цилиндров
N- |
Частота о=
1
ибьек КС
V- ?7?П(Т ^ дп 31
Степень сжатия
1
РК/ХИ
О" 31
- V
ХДРАКТГРИСТИКИ МОТОРНОГО ТППЛИРА:
Вид топлниа Агрегатное ссстоямнс
Теплотворность
!SGÜ"Í+FIINH3
1
1Е355 ДжУг
Состав топлива, HaULUShiX %
С HONSPbAW
НО В О щ ЦП Р Д М
ПАРАМЕТРЫ РАБОЧЕГО ЦИКЛА:
Начальное давление
Начальна» тенпературв
ткс
1
кив
1
ОРК л=
50
1
МНВ W=
1G
fifi
20
Модель горення: * азоаннамнчегкач Укмкинетнчесоя
Копировать форму е файл
« Вер нуться Рз ссч HTüTt, >:н и га d о ди 11 з II и ку > >
Рисунок 5 - Форма ввода данных для газодинамического расчета в программе ENGINE при работе двигателя 6ЧН 31/36 на дизельном топливе с добавкой аммиака (50 % ДТ + 50 % NH3)
Результаты моделирования приведены в виде индикаторных диаграмм на рисунке 3 и показателей рабочего цикла, приведенных в таблице 5.
Р, МПа
Рисунок 6 - Индикаторные диаграммы двигателя 6ЧН 31/36 при его работе на дизельном топливе с добавкой аммиака:
- - ДТ, г = 13; - 50 % ДТ + 50 % ^э, г = 14;
- - 50 % ДТ + 50 % ^3, г = 15; - 50 % ДТ + 50 % ^3, г = 16
Таблица 5 - Показатели рабочего цикла дизеля 6ЧН 31/36 при его работе на дизельном топливе с добавкой аммиака (50 % ДТ + 50 % ^3)
Наименование параметра ДТ 50 % ДТ + 50 % NH3
Степень сжатия
г = 13 г = 14 г = 15 г = 16
Среднее индикаторное давление Ринд, МПа 1,07 1,12 1,16 1,21
Эффективная мощность N6, кВт 930 739,7 751,5 760
Удельный расход топлива г/кВт • ч 226 260,8 257,3 253,4
Тепловой КПД п 25 28 28 28,1
Максимальное давление сгорания Ртах, МПа 70 74,4 78,8 81,2
Максимальная температура рабочего цикла Ттах, К 1710 1736 1740 1742
На рисунке 7 представлены кривые тепловыделения и температуры газов.
Как видно, при подаче аммиака значительное влияние на процесс горения в цилиндрах двигателя оказывают запальная порция ДТ и повышение степени сжатия.
X
0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 -0,3 0,2 0,1 о L -20
а
Т,К 1600 1400 -1200 1000 800 ^ 600 —
-20 -10 ВМТ Ю 20 40 ф", ПКВ
б
Рисунок 7 - Кривые тепловыделения (а) и температуры газов (б) при работе двигателя 6ЧН 31/36 при его работе на дизельном топливе с добавкой аммиака: - - ДТ, г = 13; - 50 % ДТ + 50 % NH3, г = 14;
- 50 % ДТ + 50 % NH3, г = 15; - 50 % ДТ + 50 % NH3, г = 16
По результатам моделирования индикаторного процесса можно сделать вывод о пригодности аммиака в качестве моторного топлива. При одинаковых режимных параметрах и степени сжатия мощность дизельного двигателя с добавкой 50 % NH3 повышается на 5 %. Увеличение степени сжатия до 16 с добавкой аммиака дает небольшой прирост мощности, приблизительно 4 % при снижении удельного расхода топлива на 10 %.
Таким образом, к научной новизне в работе относятся результаты теоретической проработки возможности повышения топливной экономичности дизеля до 10 % при частичной замене дизельного топлива аммиаком.
Учитывая простоту производства, относительно низкую стоимость, удовлетворительные термодинамические показатели и малую токсичность отработавших газов, аммиак может рассматриваться как реальный заменитель бензина и дизельного топлива в рамках энергетики будущего.
В 2023 г. в г. Тольятти в Самарской области можно приобрести аммиак безводный сжиженный ГОСТ 6221-90 оптом по 20 000 руб. за тонну, а дизельное топливо - по 52 000... 62 000 руб. за тонну.
Список литературы
1. Асабин, В. В. Расчет эффективных показателей среднеоборотного тепловозного дизеля, работающего по газодизельному циклу / В. В. Асабин, Л. С. Курманова, С. А. Петухов [и др.]. - Текст : непосредственный // Вестник транспорта Поволжья. - 2021. - № 5 (89). -С. 50-56.
2. Информационно-справочный материал о существующих технических решениях применения СПГ для железнодорожного транспорта. - Текст : электронный // gazprom.ru : сайт. - URL: https://international.gazprom.ru/ (дата обращения: 19.06.2023).
3. Петухов, С. А. Ресурсосбережение и энергоэффективность тепловозных двигателей : монография / С. А. Петухов, В. Е. Лазарев, В. В. Асабин [и др.]. - Самара : Самарский государственный университет путей сообщения, 2020. - 138 с. - Текст : непосредственный.
4. Климентьев, А. Ю. Аммиак - перспективное моторное топливо для безуглеродной экономики / А. Ю. Климентьев, А. А. Климентьева. - Текст : непосредственный // Транспорт на альтернативном топливе. - 2017. - № 3 (57). - С. 32-44.
5. Ковалев, Л. Г. Возможности использования аммиака - носителя водорода в качестве топлива для двигателей внутреннего сгорания / Л. Г. Ковалев, С. В. Захаров. - Текст : непосредственный // Вестник КрасГАУ. - 2007. - № 4. - С. 158-163.
6. Нейжмак, М. Р. Использование аммиака в качестве топлива для судов с целью снижения выбросов диоксида углерода в атмосферу / М. Р. Нейжмак, А. И. Епихин, М. А. Модина. -Текст : непосредственный // Эксплуатация морского транспорта. - 2021. - № 4 (101). -С. 131-137.
7. Чалкин, В. Н. Применение аммиака в качестве топлива для двигателей внутреннего сгорания / В. Н. Чалкин, А. П. Марченков. - Текст : непосредственный // Дорожно-транспортный комплекс: состояние, проблемы и перспективы развития : сб. науч. тр. / Волжский филиал МАДИ. - Чебоксары, 2016. - С. 310-315.
8. Ammonia - a fuel for motor buses, Emeric Kroch D.Sc. Journal of the Institute of Petroleum, 1945.
9. Голубев И.Ф. Теплофизические свойства аммиака / И. Ф. Голубев, В. П. Кияшова. -Москва : Изд-во стандартов, 1978. - 264 с. - Текст : непосредственный.
10. Дорофеев, В. М. Термогазодинамический расчет газотурбинных силовых установок / В. М. Дорофеев, В. Г. Маслов, Н. В. Первышин. - Москва : Машиностроение, 1973. - 144 с. -Текст : непосредственный.
11. Булыгин, Ю. И. Экспериментальное и компьютерное исследование рабочего процесса и токсичности тепловозных двигателей внутреннего сгорания / Ю. И. Булыгин. - Ростов-на-Дону : Донской государственный технический университет, 2006. - 145 с. - Текст : непосредственный.
References
1. Asabin V.V., Kurmanova L.S., Petukhov S.A. et al. Calculation of effective indicators of an average-speed diesel locomotive operating on a gas-diesel cycle. Vestnik transporta Povolzhya -Bulletin of transport of the Volga region, 2021, no. 5 (89), pp. 50-56 (In Russian).
2. Informacionnospravochnii material o suschestvuyuschih tehnicheskih resheniyah primeneniya SPG dlya jeleznodorojnogo transporta [Information and reference material on existing technical solutions for the use of LNG for railway transport]. Available at: https://international.gazprom.ru/ (accessed 19.06.2023).
3. Petukhov S.A., Lazarev V.E., Asabin V.V. et al. Resursosberejenie i energoeffektivnost teplovoznih dvigatelei: monografiia [Resource conservation and energy efficiency of diesel engines: monograph]. Samara: Samara State Transport University Publ., 2020, 138 p. (In Russian).
4. Klimentyev A.Yu., Klimentyeva A.A. Ammonia is a promising motor fuel for a carbon-free economy. Transport na al'ternativnom toplive - Alternative Fuel Transport, 2017, no. 3 (57), pp. 32-44 (In Russian).
5. Kovalev L.G., Zakharov S.V. Possibilities of using ammonia - carrier of hydrogen as fuel for internal combustion engines. Vestnik KrasGAU - The Bulletin of KrasGAU, 2007, no. 4, pp. 158-163 (In Russian).
6. Neizhmak M.R., Epikhin A.I., Modina M.A. The use of ammonia as fuel for ships in order to reduce carbon dioxide emissions into the atmosphere. Ekspluatatsiia morskogo transporta -Operation of marine Transport, 2021, no. 4 (101), pp. 131-137 (In Russian).
7. Chalkin V.N., Marchenkov A.P. [The use of ammonia as fuel for internal combustion engines]. Dorozhno-transportnyi kompleks: sostoianie, problemy i perspektivy razvitiia: sbornik nauchnykh trudov [Road transport complex: state, problems and prospects of development: collection of scientific papers]. Cheboksary, 2016, pp. 310-315 (In Russian).
8. Ammonia - a fuel for motor buses, Emeric Kroch D.Sc. Journal of the Institute of Petroleum, 1945.
9. Golubev I.F., Kiyashova V.P. Teplofizicheskie svoistva ammiaka [Thermophysical properties of ammonia]. M.: Publishing House of Standards, 1978, 264 p. (In Russian).
10. Dorofeev V.M., Maslov V.G., Pervyshin N.V. Termogazodinamicheskii raschet gazoturbinnih silovih ustanovok [Thermogasodynamic calculation of gas turbine power plants]. Moscow, Mechanical engineering Publ., 1973, 144 p. (In Russian).
11. Bulygin Yu.I. Eksperimentalnoe i kompyuternoe issledovanie rabochego processa i toksichnosti teplovoznih dvigatelei vnutrennego sgoraniya [Experimental and computer study of the workflow and toxicity of diesel internal combustion engines]. Rostov-on-Don, Don State Technical University Publ., 2006, 145 p. (In Russian).
ИНФОРМАЦИЯ ОБ АВТОРАХ
Росляков Алексей Дмитриевич
Самарский государственный университет путей сообщения (СамГУПС).
Свободы ул., д. 2 в, г. Самара, 443066, Российская Федерация.
Доктор технических наук, профессор кафедры «Тяговый подвижной состав», СамГУПС. Тел.: +7 (846) 255-68-58. E-mail: roslykov_ad@mail.ru
INFORMATION ABOUT THE AUTHORS
Roslyakov Alexey Dmitrievich
Samara State Transport University (SSTU).
2 v, Svoboda st., 443066 Samara, the Russian Federation.
Doctor of Sciences in Engineering, professor of the department «Traction rolling stock», SSTU. Phone: +7 (846) 255-68-58. E-mail: roslykov_ad@mail.ru
Курманова Лейла Салимовна
Самарский государственный университет путей сообщения (СамГУПС).
Свободы ул., д. 2 в, г. Самара, 443066, Российская Федерация.
Кандидат технических наук, доцент кафедры «Тяговый подвижной состав», СамГУПС. Тел.: +7 (846) 255-68-58. E-mail: leyla_kurmanova@mail.ru
Kurmanova Leila Salimovna
Samara State Transport University (SSTU).
2 v, Svoboda st., 443066 Samara, the Russian Federation.
Ph. D. in Engineering, associate professor of the department «Traction rolling stock», SSTU. Phone: +7 (846) 255-68-58. E-mail: leyla_kurmanova@mail.ru
Петухов Сергей Александрович
Самарский государственный университет путей сообщения (СамГУПС).
Свободы ул., д. 2 в, г. Самара, 443066, Российская Федерация.
Кандидат технических наук, доцент кафедры «Тяговый подвижной состав», СамГУПС. Тел.: +7 (846) 255-68-58. E-mail: sakmara-cite@mail.ru
Petukhov Sergei Aleksandrovich
Samara State Transport University (SSTU).
2 v, Svoboda st., 443066 Samara, the Russian Federation.
Ph. D. in Engineering, associate professor of the department «Traction rolling stock», SSTU. Phone: +7 (846) 255-68-58. E-mail: sakmara-cite@mail.ru
Карпенко Михаил Юрьевич
Самарский государственный университет путей сообщения (СамГУПС).
Свободы ул., д. 2 в, г. Самара, 443066, Российская Федерация.
Аспирант кафедры «Тяговый подвижной состав», СамГУПС.
Тел.: +7 (846) 255-68-58.
E-mail: lokosss1@mail.ru
БИБЛИОГРАФИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ СТАТЬИ
Моделирование индикаторного процесса среднеоборотного тепловозного двигателя при его работе с добавкой аммиака / А. Д. Росляков, Л. С. Курманова, С. А. Петухов, М. Ю. Карпенко. -Текст : непосредственный // Известия Транссиба. -2023. - № 3 (55). - С. 13 - 24.
Karpenko Mikhail Yurievich
Samara State Transport University (SSTU).
2 v, Svoboda st., 443066 Samara, the Russian Federation.
Postgraduate student of the department «Traction rolling stock», SSTU.
Phone: +7 (846) 255-68-58.
E-mail: lokosss1@mail.ru
BIBLIOGRAPHIC DESCRIPTION
Roslyakov A.D., Kurmanova L.S., Petukhov S.A., Karpenko M.Yu. Modeling of the indicator process of a locomotive medium-speed diesel engine when it is operated with the addition of ammonia. Journal of Transsib Railway Studies, 2023, no. 3 (55), pp. 13-24 (In Russian).
УДК 629.4.027.5:620.179.162
А. Г. Отока1, О. В. Холодилов2
1Гомельское вагонное депо РУП «Гомельское отделение Белорусской железной дороги»,
г. Гомель, Республика Беларусь;
2Белорусский государственный университет транспорта (УО «БелГУТ»), г. Гомель, Республика Беларусь
ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ КОНТАКТНОЙ СРЕДЫ НА ИММЕРСИОННЫЙ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ КОНТРОЛЬ КОЛЕСНЫХ ПАР ВАГОНОВ ПРИ РЕМОНТЕ
Аннотация. В соответствии с техническими нормативными правовыми актами по ремонту и техническому обслуживанию колесных пар грузовых и пассажирских вагонов одним из распространенных методов, которым проверяют ось и цельнокатаные колеса на наличие внутренних, раскрытых по глубине поверхностных дефектов, является ультразвуковой. На ремонтных предприятиях вагонного хозяйства железных дорог, в том числе на заводах-изготовителях деталей и составных частей колесных пар, на практике применяют контактный или иммерсионный ввод ультразвука в контролируемый материал. В зависимости от утвержденной документации на объект и метод контроля, наличия специализированного оборудования неразрушающего контроля предприятия отдают предпочтение тому или иному способу. Известно, что влияние температуры окружающей среды сказывается непосредственно на чувствительности ультразвукового контроля. Сегодня на Белорусской железной дороге пользуется популярностью иммерсионный ввод ультразвука для цельнокатаных колес, напрессованных на ось при текущем и среднем ремонте колесных пар с использованием стенда СДВК (СУДКП). Поэтому в данной статье хотелось рассмотреть проблему влияния температуры рабочей жидкости на чувствительность ультразвукового иммерсионного контроля. На основе полученных значений в ходе эксперимента установлена зависимость скорости ультразвука в стали от температуры дистиллированной воды, которая использовалась в качестве контактной среды для иммерсионного ультразвукового контроля. Проведен анализ изменения угла ввода ультразвука в сталь при увеличении температуры контактной среды от 18 до 36 °С. Сделаны выводы о температурном влиянии окружающей среды на выявляемость дефектов в цельнокатаных колесах при иммерсионном вводе ультразвука. Данная статья демонстрирует необходимость соблюдения температурного режима одновременно как при настройке, так и непосредственно при самом контроле.
Ключевые слова: колесная пара, цельнокатаное колесо, ремонт, ультразвуковой метод, иммерсионный контроль, дистиллированная вода, пьезоэлектрический преобразователь, чувствительность контроля, температура среды, скорость ультразвука, показание глубиномера, угол ввода, угол падения луча.
