CC BY
107
БИБЛИОГРАФИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ СТАТЬИ BIBLIOGRAPHIC DESCRIPTION
Николаев, В. А. Оценка влияния параметров рессорного подвешивания грузового вагона на показатели его динамических качеств и безопасность движения [Текст] / В. А. Николаев // Известия Транссиба / Омский гос. ун-т путей сообщения. - Омск. - 2017. -№ 1 (29). - С. 17 - 27.
Nikolaev V. A. Evaluation of the influence of the parameters of the spring suspension of freight wagon on its dynamic qualities and traffic safety. Journal of Transsib Railway Studies, 2017, vol. 29, no. 1, pp. 17 - 27. (In Russian).
УДК 629.424.3:621.436
С. М. Овчаренко, О. В. Балагин, Д. В. Балагин
Омский государственный университет путей сообщения (ОмГУПС), г. Омск, Российская Федерация
ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ РАБОТЫ СИСТЕМЫ ОХЛАЖДЕНИЯ ТЕПЛОВОЗОВ В ЭКСПЛУАТАЦИИ
Аннотация. В статье рассмотрен способ повышения эффективности системы охлаждения тепловозов в эксплуатации - использование перепуска теплоносителей между контурами.
Ключевые слова: система охлаждения тепловозов, частота вращения, дизель, температура, коэффициенты теплопередачи, математическая модель, теплообменный аппарат, охлаждающий воздух, математическая модель.
Sergey M. Ovcharenko, Oleg V. Balagin, Dmitry V. Balagin
Omsk State Transport University (OSTU), Omsk, the Russian Federation
INCREASE IN OVERALL PERFORMANCE LOCOMOTIVES COOLING SYSTEMS IN OPERATION
Abstract. In article the way increases in system effectiveness of cooling locomotives in operation - use relaunches of heat carriers between contours is considered.
Keywords: locomotive cooling system, rotating speed, diesel, temperature, heat transfer coefficients, mathematical model, the heat-exchanging device cooling air, mathematical model.
По мере совершенствования тепловозов и особенно с ростом их секционной мощности повышаются и требования, предъявляемые к системе охлаждения тепловозов (СО). Система охлаждения современных, более мощных тепловозов должна обеспечивать увеличенный теплоотвод практически в тех же габаритах, что у существующих, не допускать снижения температуры теплоносителей до критических значений, перегрева деталей цилиндропоршне-вой группы дизеля и т. д. Удельные затраты мощности на функционирование СО при этом должны снижаться по сравнению с существующими аналогами.
Для повышения эффективности СО тепловозов существуют различные способы [3]:
1) повышение эффективности теплорассеивающей способности секций водовоздушных радиаторов и снижение их аэродинамического сопротивления;
2) увеличение производительности вентиляторных установок с одновременным повышением их экономичности;
3) снижение сопутствующих аэродинамических потерь при течении воздуха в шахтах;
4) добавление в охлаждающую воду специальных присадок, снижающих накипь в трубопроводах;
5) использование перепуска теплоносителей между контурами СО тепловоза.
В данной статье предлагается для повышения эффективности СО рассмотреть возможность использования перепуска теплоносителей между контурами СО тепловоза.
На основе проведенных исследований предложена расчетная схема системы охлаждения с перепуском теплоносителей на примере тепловоза ЧМЭ3.
Для расчетного определения теплотехнических характеристик двухконтурной СО дизеля с перепуском теплоносителей необходимо выявить связь между элементами СО с определением входных и выходных координат каждого элемента (рисунок 1) [1, 2]. Система охлаждения тепловоза содержит водяную систему дизеля, масляную систему дизеля, систему возду-хоснабжения дизеля, водомасляный теплообменник (ВМТ), охладитель наддувочного воздуха (ОХНВ), предназначенные для охлаждения масла дизеля и наддувочного воздуха промежуточным теплоносителем (водой) перед поступлением их в системы дизеля, масляный насос, два водяных насоса, секции радиаторов охлаждающего устройства, вентилятор, трехходовой перепускной кран (ТХПК), две точки смешения воды в горячем и холодном контурах.
Каждый элемент СО имеет свои входные и выходные координаты.
Для водяной системы дизеля входными координатами являются тепловыделение дизеля в воду QB, расход воды через дизель ОВ, температура воды на входе в дизель ТВ и температура воды на выходе из дизеля ТВ .
Для масляной системы и системы воздухоснабжения дизеля входными координатам и являются тепловыделение в масло QM и наддувочный воздух QHB, расходы масла 0М и наддувочного воздуха СНВ через дизель, температура масла ТМ и наддувочного воздуха Т3 на входе в дизель. Выходными координатами этих систем дизеля являются ОМ иСНВ и температуры масла на выходе из дизеля ТМ и наддувочного воздуха на выходе из турбокомпрессора Тк . При этом очевидно, что СНВ и Тк являются входными координатами ОХНВ, а СНВ и Т3 -его выходными координатами.
Рисунок 1 - Расчетная схема двухконтурной связанной СО дизеля тепловоза ЧМЭ3
В случае выполнения условия отсутствия потерь теплоты маслом дизеля в масляном насосе для ВМТ входными координатами являются ОМ и ТМ. Соответственно выходными
координатами ВМТ являются ОМ и ТМ .
Другими входными и выходными координатами ВМТ и ОХНВ являются расход и температура промежуточного теплоносителя - воды холодного контура. Входными координатами ВМТ являются расход промежуточного теплоносителя {0В£ + Ок) и температура промежуточного теплоносителя на входе в ВМТ ТВ^. Выходными координатами ВМТ и входными
координатами ОХНВ кроме координат теплоносителей дизеля являются (0ВЗ + GK ) и температура промежуточного теплоносителя на выходе из ВМТ и входе в ОХНВ Т*, а выходными координатами ОХНВ являются (+ GK ) и температура промежуточного теплоносителя на выходе из ОХНВ - ТВ^.
Трехходовой перепускной кран (ТХПК), осуществляющий перепуск теплоносителей между контурами СО, имеет входные координаты GB и ТВ, а выходные координаты - расход
воды дизеля через секции радиатора ^В - GK) и ТВ, а также расход воды на перепуск GK и ТВ. Очевидно при этом, что точка смешения воды дизеля и промежуточного теплоносителя холодного контура имеет входные координаты GK , ТВ, расход промежуточного теплоносителя холодного контура через секции радиатора GBS и температуру промежуточного теплоносителя на выходе из секций радиаторов Т-£3 .
Для поддержания гидравлического давления в контурах СО оборудованы трубопроводом, соединяющим холодный и горячий контуры и обеспечивающим обратный перепуск воды: воды холодного контура и контура охлаждения воды дизеля. Поэтому СО имеют вторую точку смешения воды. Входными координатами этой точки смешения являются расход воды через секции радиатора горячего контура (GB - GK ), ее температура на выходе из секции радиатора ТВ* и расход промежуточного теплоносителя холодного контура на перепуск GK и ТВ3 . При этом предполагается, что расход воды на перепуск из горячего контура в холодный
контур и обратно одинаков, а в водяных насосах обоих контуров и ТХПК потери теплоты теплоносителями отсутствуют.
Для секций радиаторов горячего и холодного контуров входными координатами являются соответственно расход воздуха GB3 и GBI3, температура наружного воздуха ТВ3 и расход и
температура воды дизеля (GB - GK ), ТВ и промежуточного теплоносителя GBS и ТВ3, а выходными координатами - расход и температура воды дизеля и промежуточного теплоносителя ^В - GK ), ТВ*, GBЗ, Т-£3, и расход и температура охлаждающего воздуха через секции радиаторов горячего и холодного контуров GB3, Т*3, G£3 и ТВ3.
Входной координатой вентилятора является его частота вращения. Его выходной координатой является расход воздуха ^ GB3 + GB[3) через секции радиаторов обоих контуров.
Насосы, как масляный, так и водяные, также имеют одной из входных координат частоты вращения, пропорциональные частоте вращения дизеля. Остальные входные координаты насосов соответствуют входным координатам вследствие отсутствия потери теплоты в них.
Таким образом, для двухконтурной СО дизеля с перепуском теплоносителей между контурами, входными координатами являются тепловыделения дизеля QB , QM, 0НВ, частота
вращения дизеля и температура наружного воздуха Пд , ТВ3. Вследствие применения в СО перепуска теплоносителей между контурами происходит перераспределение теплоотводов в секциях радиатора и в теплообменниках, выполняющих в данном случае функции как охладителей, так и подогревателей теплоносителей дизеля. Поэтому горячий и холодный контуры нельзя рассматривать как независимые друг от друга, так как они входят в единую СО, оба контура которой связаны между собой расходом теплоносителей на перепуск между контурами.
Связи между входными и выходными координатами элементов СО и контуров в целом описываются соответствующими статическими характеристиками. Для определения статических характеристик и параметров двухконтурной связанной СО ДВС с перепуском тепло-
носителей между контурами необходимо знать расходные характеристики горячего и холодного контуров, параметры теплообменных аппаратов, а также тепловыделение дизеля в теплоносителях при различных значениях мощности дизеля Ыед и температуре наружного воздуха Твз •
На стадии первичной разработки методики принят ряд допущений, которые в незначительной степени сказываются на точности расчетов характеристик СО, но позволяют значительно упростить методику расчета [2, 3].
Первым из них является допущение о том, что тепловыделения дизеля не зависят от температуры его теплоносителей и являются лишь функциями Ыед и Т'ВЗ .
Второе допущение заключается в том, что нелинейные уравнения теплопередачи тепло-обменных аппаратов заменяются линейными, т. е. среднелогарифмический температурный напор в теплообменном аппарате заменяется среднеарифметическим, что вполне допустимо при небольшой разнице в значениях температуры обоих теплоносителей.
Третьим допущением является то, что зависимости коэффициентов теплопередачи теп-лообменных аппаратов и секций радиаторов принимаются как степенные функции массовых скоростей теплоносителей. Влияние же на их значения температуры теплоносителей, омывающих поверхности теплообмена, не учитывается.
С учетом принятых допущений и на основании уравнений равновесного состояния, теплопередачи и смешения однородных жидкостей система, описывающая статистические характеристики двухконтурной СО, будет иметь вид [3 - 5]:
Ов = ССВ (В - ТВ");
К — ГК ) ГВ (ТВ — ^В ) — ГВ3ГВ3 (ТВ3 — ТВ3 ) ;
( т " + т * т " + т 'Л
Г1 г (Т" — Т' ) — К1 Fl в^1В ^В^^ВЗ В3 / "ъ2!
(1) (2)
(3)
ОХ ГМГМ (ТМ ТМ); ОХ — (ГВ£ + ГК ) гВ — (ТВ5 — ТВ?);
(4)
(5)
0— 1 И р и X — КВМТ РВМТ
Т " + Т"
1М ^ 1М
грт гр*
ТВ5 +ТВ5
2 2
°ЫВ — ГНВГВ3 (ТК — Т£ ); °НВ — (ГВ5 + ГК ) ГВ ' (ТВ5 — ТВ5 )•
(6)
(7)
(8)
°НВ — К
ОХНВ^ ОХНВ
Тк + Т
Т7' I Т7* ТВ5 +ТВ5
2 2
v у
Г г (Т" — Т" ) — Гп г (Т* — Т" )•
ГП г (Т* — Т , ) — кпрп
^В3°В3 ^В3 "'В1 I
Т'
-1 тз
В5
Т"
ТВ
В3
Т '
2 2
ч
СКГВТВ + ГВСВ8ТВ8 — (ГВ£ + СК ) ГВ ' ТВ8 •
(9) (10) (11) (12)
0ксвГвз + ( -Ок) • Тв = 0^, (13)
где Qв, Qм, Qнв - тепловыделения ДВС в воду, масло, теплоотвод от наддувочного воздуха, кВт;
QX - теплоотвод от масла в воду в водомасляном теплообменнике, кВт; сВ, сМ, сВЗ - удельная теплоемкость воды, масла и воздуха, кДж/(кг-К); 0В, 0В3, 0ВЗ, 0М, 0НВ, 0В3 - массовый расход воды и воздуха через радиаторы охлаждающего устройства в горячем контуре, воды, масла, наддувочного воздуха и воздуха через радиаторы охлаждающего устройства в холодном контуре, кг/с;
кВ, ^В , Л]ВМТ, ^МТ, кохНВ , ^охНВ, кВ, FB - коэффициенты теплопередачи и площади поверхностей секций радиаторов горячего контура, водомасляного теплообменника, охладителя наддувочного воздуха и секции радиаторов холодного контура,Вт/(м2-К);
ТВ, ТВ, Тв* - температура воды на выходе из дизеля, на входе в дизель и после секции радиаторов горячего контура, К;
ТМ , ТМ - температура масла на выходе из дизеля, входе в дизель (после водомасляного теплообменника), К;
ТК, ТЗ - температура наддувочного воздуха на выходе из турбокомпрессора и на входе в дизель, К;
JЧ ГТ1Ц ГТ1Щ ГГ1* ~
ВЗ, ТВЗ, ТВЗ, ТВЗ - температура воды на входе в секции радиаторов, выходе из секций
радиаторов, входе в водомасляный теплообменник, входе в охладитель наддувочного воздуха, К;
ТВ3, ТВ3, Тзэ - температура наружного воздуха, воздуха после секций радиаторов охлаждающего устройства горячего контура и после секций радиаторов холодного контура, К; 0К - расход воды на перепуск из горячего контура в холодный контур и обратно, кг/с. Теплотехнические испытания дизелей тепловозов и экспериментальные исследования работы СО дизелей показывают, что с хорошей точностью тепловыделения дизеля в теплоносители аппроксимируются полиномами различной степени от Пд и ТВ3 вида [3]:
Qд = QдНОМ (Д + Ьпд + с) + ЛQд7>д, (14)
где Qд - тепловыделение дизеля при данных значениях Пд и ТВ3, кВт;
- тепловыделение дизеля при номинальном режиме работы и ТВ3 = 273 К, кВт; ЛQд - приращение тепловыделения дизеля при постоянной нагрузке и изменении ТВ3 на 1 К, кВт;
а, Ь, с - эмпирические постоянные коэффициента аппроксимирующей зависимости
^ = Ф (пд, ТВз).
Следовательно, зависимости тепловыделений дизеля в его теплоносители - воду, масло и наддувочный воздух - от Пд можно представить в виде [3]:
Qв = QвHOM (Д + Ьпд + с) + Л0ВТВ3ПД; (15)
Qм = QMOM (а 2 ПД + Ь2пл + с2)+^ОМТВэПд; (16)
Qнв = QHвOM (Д + Ь3Пд + с1) + ЛQнвTB3nд, (17)
где 0вОМ, , бн°М - тепловыделение дизеля соответственно в воду, масло и наддувоч-
ный воздух при номинальном режиме работы дизеля и ТВ3 = 273 К, кВт. а1, Ъ1, с1, а2, Ъ 2, с2, а3, Ъ3, с3- постоянные эмпирические моменты;
, , ^бвн - приращение тепловыделений дизеля соответственно в воду, масло и наддувочный воздух при изменении ТВ3 на 1 К, кВт.
Массовый расход теплоносителей дизеля также является зависимостью от Пд , так как
насосы имеют привод от вала дизеля. Поэтому расход теплоносителей, подаваемых водяными насосами, будет являться линейной зависимостью от Пд :
ав = СВНОМ (^ПД +1); (18)
^ = аВНом ( + ¡2), (19)
где а™ом - массовый расход воды соответственно в горячем и холодном контурах
при номинальном режиме работы дизеля и Т^3 = 273 К, кг/с;
^1 , ^ 2 ,11 , 12
- постоянные эмпирические коэффициенты аппроксимирующих зависимости аВ, Ов3 = фх (пД ).
Массовый расход масла дизеля, прокачиваемого масляным насосом, и наддувочного воздуха определяется нелинейными функциями от Пд и описывается соответственно функциями:
3М = аН°М (^^ТПД + ^3Пд + ¡3); (20)
3нв = аН°М (4 ПД + ПД + ¡4), (21)
.^НОМ .^НОМ
где аМ , аНВ - массовый расход соответственно масла дизеля и наддувочного воздуха при номинальных частотах вращения масляного насоса и турбокомпрессора, кг/с;
d3, d4, g3, g4, ¡3, ¡4 - постоянные эмпирические коэффициенты аппроксимирующих зависимостей.
При определении массового расхода охлаждающего воздуха через секции радиаторов охлаждающего устройства для упрощения принимается, что он линейно зависит от частоты вращения вентилятора Пв и что плотность воздуха имеет постоянные значения в интервале изменения температуры воздуха от 233 до 423 К. На основании этих условий массовый расход охлаждающего воздуха может быть представлен следующими зависимостями:
ШОМ
С1 — С
а п = а пном
аВ3 = аВ3
( п ^
пВ пНОМ
V 'в у
г „ л
п
в
пНОМ V 'в у
(22)
(23)
.^ЩОМ .^ПНОМ
где ав3 , аВ3 - массовый расход охлаждающего воздуха при номинальной частоте вращения вентилятора и ТВ3 = 273 К, кг/с;
пв- частота вращения вентилятора, мин -1;
пН°м - номинальная частота вращения вентилятора, мин -1.
тт
При этом ц
1НОМ ,-гПНОМ
и аВ
В3
В3
будут определяться полным массовым расходом охлаждающе-
го воздуха через секции радиатора и соответственно отношением количества секции радиаторов горячего и холодного контуров к их общему количеству:
а
1НОМ В3
=а
НОМ В3
т
т+т2
а
ПНОМ
=а
НОМ В3
т+т2
(24)
(25)
.^НОМ
где ЦВ3 - суммарный массовый расход воздуха через секции радиаторов горячего и холод-
^В3
ного контуров при иН°М, кг/с;
т1, т
2 - количество секции радиаторов охлаждающего устройства соответственно горячего и холодного контуров, шт.
Подставляя выражения (24) и (25) в (22) и (23), получим зависимости массовых расходов охлаждающего воздуха в виде:
( т \ ( п \
(26)
а I _ а ном аВ3 _ аВ3
т1 ПВ
1 т1 + т2 У НОМ
V 'в У
г
ап _ а ном
аВЗ _ аВ3
Л (
\
т2 пв
1 т1 + т2 У НОМ
V 'в у
(27)
Поверхности теплообмена ОХНВ и ВМТ являются постоянными паспортными величинами. Очевидно, что полные поверхности секции радиаторов горячего и холодного контуров определяются по уравнениям:
^В _ т1 ' 1в3 ;
^ _ т2 • Л
В3>
(28) (29)
где ЛВ3 - поверхность теплообмена секции радиатора охлаждающего устройства, м .
Коэффициенты теплопередачи теплообменных аппаратов можно представить как произведение степенных функций весовых скоростей теплоносителей в виде [1, 2]:
к _ А • ир • и2,
(30)
где и1 и и 2- весовые скорости теплоносителей, м/с; А, р, г - постоянные эмпирические коэффициенты. На основании изложенного можно сделать выводы:
1) рассмотренная математическая модель позволяет.
выполнить расчет тепловых параметров системы охлаждения тепловоза с перепуском воды из горячего контура в холодный;
оценить влияние 0К на изменение температуры воды в горячем и холодном контурах
при различных начальных условиях;
2) полученные результаты требуют продолжения исследований в части анализа эффективности перепуска теплоносителя на всех режимах работы дизеля, определения пределов расхода теплоносителя на перепуск 0К, учета влияния изменяющихся параметров окружающей среды (температура воздуха, скорость ветра) и теплоносителей при различном техническом состоянии элементов системы охлаждения тепловозов и т. д.
Список литературы
1. Луков, Н. М. Автоматическое регулирование температуры двигателей [Текст] / Н. М. Луков. - М.: Машиностроение, 1995. - 271 с.
2. Логинова, Е. Ю. Разработка системы связанного регулирования температур теплоносителей дизеля тепловоза: Дис... канд. техн. наук [Текст] / Е. Ю. Логинова / Московский ин-т инж. ж.-д. трансп. - М., 1984. - 178 с.
3. Горин, В. И. Охлаждающее устройство для современных тепловозов: каким ему быть? [Текст] / В. И. Горин // Локомотив. - 2014. - № 7. - С. 27 - 29.
4. Балагин, О. В. Разработка технологии тепловизионного контроля технического состояния секций холодильников тепловозных дизелей: Дис. канд. техн. наук [Текст] / О. В. Балагин / Омский гос. ун-т путей сообщения. - Омск, 2005. - 165 с.
5. Овчаренко, С. М. Математическое моделирование теплообменных процессов в системе охлаждения тепловоза [Текст] / С. М. Овчаренко, Д. В. Балагин, О. В. Балагин // Известия Транссиба / Омский гос. ун-т путей сообщения. - Омск. - 2015. - № 3 (23). - С. 38 - 44.
References
1. Lykov N. M. Avtomaticheskoe regulirovanie temperatury dvigatelei (Automatic control of engines temperature). Moscow: Mashinostroenie Publ., 1995. 271 p.
2. Loginova E. Iu. Razrabotka sistemy sviazannogo regulirovaniia temperatur teplonositelei dizelia teplovoza (Development systems of the connected regulation temperatures heat carriers of diesels locomotive) Doctor's thesis. Moscow, MSTU, 1984. 178 p.
3. Gorin V. I. Okhlazhdaiushchee ustroistvo dlia sovremennykh teplovozov: kakim emu byt'? [The cooling device for modern locomotives: what to him to be?]. Lokomotiv - The journal of Locomotive, 2014. no. 7. pp. 27 - 29.
4. Balagin O. V. Razrabotka tekhnologii teplovizionnogo kontrolia tekhnicheskogo so-stoianiia sektsii kholodil'nikov teplovoznykh dizelei (Development technologys of thermovision control technical conditions of sections refrigerators diesel diesels) Doctor's thesis. Omsk, OSTU, 2005. 165 p.
5. Ovcharenko S. M., Balagin D. V., Balagin O. V. Mathematical modeling of heatexchange processes in the locomotive cooling system [Matematicheskoe modelirovanie teploobennih processov v sisteme ohlazhdeniya teplovoza]. Izvestiia Transsiba - The Trans-Siberian Bulletin, 2015, no. 3 (23), pp. 38 - 44.
ИНФОРМАЦИЯ ОБ АВТОРАХ
Овчаренко Сергей Михайлович
Омский государственный университет путей сообщения (ОмГУПС).
Маркса пр., д. 35, г. Омск, 644046, Российская Федерация.
Доктор технических наук, ректор университета, заведующий кафедрой «Локомотивы», ОмГУПС.
Тел.: (3812) 31-34-17.
Балагин Олег Владимирович
Омский государственный университет путей сообщения (ОмГУПС).
Маркса пр., д. 35, г. Омск, 644046, Российская Федерация.
Кандидат технических наук, помощник ректора по профессиональной ориентации и набору, доцент кафедры «Локомотивы», ОмГУПС.
Тел.: (3812) 31-34-17.
E-mail: BalaginOV@omgups.ru
Балагин Дмитрий Владимирович
Омский государственный университет путей сообщения (ОмГУПС).
INFORMATION ABOUT THE AUTHORS
Ovcharenko Sergey Mikhailovich
Omsk State Transport University (OSTU) 35, Marx av., Omsk, 644046, Russia. Doctor of Technical Sciences, rector, head of the department «Locomotives», (OSTU). Phone: (3812) 31-34-17.
Balagin Oleg Vladimirovich
Omsk State Transport Univirsity (OSTU). 35, Marx av.m Omsk, 644046, Russia. Candidate of Technical Sciences, the assistant rectors on vocational guidance and a set, the senior lecturer of the department «Locomotives», OSTU. Phone: (3812) 31-16-72. E-mail: BalaginOV@omgups.ru
Balagin Dmitry Vladimirovich
Omsk State Transport Univirsity (OSTU).
Маркса пр., д. 35, г. Омск, 644046, Российская Федерация.
Кандидат технических наук, доцент кафедры «Локомотивы», ОмГУПС.
Тел.: (3812) 31-34-17.
E-mail: BalaginDV@omgups.ru
БИБЛИОГРАФИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ СТАТЬИ
Овчаренко, С. М. Повышение эффективности работы системы охлаждения тепловозов в эксплуатации [Текст] / С. М. Овчаренко, О. В. Балагин, Д. В. Бала-гин // Известия Транссиба / Омский гос. ун-т путей сообщения. - Омск. - 2017. - № 1 (29). - С. 27 - 35.
35, Marx av.m Omsk, 644046, Russia. Candidate of Technical Sciences, the senior lecturer of the department «Locomotives», OSTU. Phone: (3812) 31-16-72. E-mail: BalaginDV@omgups.ru
BIBLIOGRAPHIC DESCRIPTION
Ovcharenko S. M., Balagin O. V., Balagin D. V. Increase in overall performance locomotives cooling systems in operation. Journal of Transsib Railway Studies, 2017, vol. 29, no. 1, pp. 27 - 35. (In Russian).
УДК 621.423.1
А. В. Плаксин1, С. В. Швецов2
1 Западно-Сибирская железная дорога - филиал ОАО «РЖД», г. Новосибирск, Российская Федерация,
2Омский государственный университет путей сообщения (ОмГУПС), г. Омск, Российская Федерация
ПУТИ СНИЖЕНИЯ РАСХОДА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ ПАССАЖИРСКИХ ЭЛЕКТРОВОЗОВ НА РАВНИННЫХ УЧАСТКАХ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ
Аннотация. Расход электроэнергии на тягу зависит от большого числа эксплуатационных показателей, в том числе и от использования мощности электроподвижного состава. В связи с тем, что российские железные дороги характеризуются ярко выраженной неравномерностью участков пути, где наряду с холмисто-горным и горным профилем имеются и равнинные перегоны большой протяженности, электровозы при эксплуатации на разных по сложности участках пути имеют различную нагрузку, а следовательно, эксплуатируются и с разными энергетическими показателями.
Цель данной статьи - оценить энергетические показатели электровозов при вождении пассажирских поездов на равнинных участках пути и рассмотреть возможные пути повышения их энергетической эффективности.
Для достижения указанной цели был проведен анализ работы пассажирских электровозов ЭП2К на равнинном участке Новосибирск - Омск Западно-Сибирской железной дороги, определены средние значения скоростей движения и масс пассажирских поездов, для которых были рассчитаны мощность, коэффициент использования мощности и оценка экономичности работы электровозов.
На основании проведенного исследования было определено, что электровозы ЭП2К на равнинных участках железных дорог большой протяженности работают в неэкономичных режимах из-за их избыточной мощностью, которую невозможно реализовать. В связи с этим был сделан вывод о резервах экономии электроэнергии на тех участках железных дорог, где по условиям эксплуатации наблюдается явное недоиспользование мощности электровозов, предложен способ повышения эффективности их использования за счет применения ступенчатого регулирования мощности и произведена сравнительная оценка работы электровозов ЭП2К на всех и части тяговых двигателей.
Ключевые слова: энергетическая эффективность, тяга поездов, пассажирский электровоз, постоянный ток, энергетические показатели, степень использования мощности, регулирование мощности.
Alexey V. Plaksin1, Semen V. Shvetsov2
:The West Siberian railway - branch of JSC «Russian Railways», Novosibirsk, Russian Federation 2Omsk State Transport University (OSTU), Omsk, Russian Federation
WAYS TO REDUCE ELECTRIC POWER CONSUMPTION IN THE OPERATION OF LOCOMOTIVES ON FLAT SECTIONS OF RAILWAYS
Abstract. Electricity consumption for traction depends on a number of operational parameters, including the use of power of electric rolling stock. Due to the fact that the Russian Railways are characterized by pronounced uneven
