CC BY
3
УДК 621.514.5
DOI: 10.24412/2071-6168-2024-1-569-570
ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ТЕХНОЛОГИИ РЕМОНТА ВИНТОВЫХ КОМПРЕССОРОВ ЭЛЕКТРОВОЗОВ 2ЭС6
А.Н. Калякулин, А.С. Тычков, Е.А. Лысак
Проведен анализ конструкции винтовых компрессоров, установленных на электровозах 2ЭС6. Важным элементом компрессоров являются гибкие соединения -металлорукава, необходимые для циркуляции воздушно-масляной смеси. Потеря герметичности металлорукавов в эксплуатации приводит к утечке масла, поэтому в 2019 году руководство по эксплуатации данного оборудования дополнено пунктом об обязательной замене рукавов высокого давления без предварительного диагностирования при проведении текущих ремонтов. Разработаны конструкции штуцера-переходника и заглушки, которые позволят реализовать технологию испытания ме-таллорукавов на прочность и герметичность на имеющихся в сервисных локомотивных депо стендах для испытания соединительных рукавов электровоза. Внедрение технологии испытаний металлорукавов приведет к повышению их эксплуатационной надежности.
Ключевые слова: электровоз 2ЭС6, винтовой компрессор, компрессорный агрегат АКВ 3,5/1, металлорукав, герметичность, стенд, штуцер-переходник, заглушка.
Источником сжатого воздуха на грузовом электровозе 2ЭС6 являются винтовые компрессоры. На электровоз, в зависимости от даты выпуска могут быть установлены: компрессорные агрегаты ВВ-3,5/10 У2, установка компрессорная винтовая ДЭН-30 МО У2 или компрессорный агрегат АКВ 3,5/1 У2 [1]. Назначение и принцип действия узлов и агрегатов указанных винтовых компрессоров аналогичны друг другу. Отличия состоят в разном техническом исполнении систем автоматики, конструкции трубопроводов, марках и моделях применяемых узлов. Привод компрессоров осуществляется асинхронным трехфазным электродвигателем, получающим питание напряжением 380 В частотой тока 50 Гц от преобразователя частоты, входящего в состав преобразователя собственных нужд электровоза.
Для циркуляции воздушно-масляной смеси в компрессорных агрегатах типа АКВ 3,5/1 Л/У2, получивших наибольшее распространение на электровозах 2ЭС6, применена система жестких труб и гибких соединений - металлорукавов. К преимуществам таких металлорукавов относятся возможность компенсации тепловых расширений трубопроводов, а также способность компенсировать вибрационные нагрузки [2-6].
Металлорукав состоит из гибкой (сильфонной) части и концевой конусной арматуры с накидной гайкой (рис. 1). Гибкая часть рукава формируется из стального листа с последующей контактно-шовной сваркой по вершине гофра и гидроформовкой. Арматура металлорукава имеет кольцевой гофр и производится из стальной ленты толщиной 0,40 мм. Гайка имеет метрическую резьбу и присоединяется вместе с концевой арматурой к гибкой части металлорукава при помощи аргонодуговой сварки, а последующая герметичность соединения трубопровода компрессора с гибким рукавом обеспечивается особой формой уплотнения гайки. Монтаж металлорукава на компрессор производится при помощи затяжки гайки гаечным ключом.
На компрессорной установке АКВ установлены следующие виды металлорука-вов: металлорукав 32-40-420 МР015.1Г74.1У по нему воздушно-маслянная смесь поступает от винтового блока в сепаратор (рис. 1); металлорукав 32-40-520 МР015.1Г74.1У/У/Г74.1Т по нему сжатый воздух поступает от гидроплиты в блок охлаждения (рис. 2).
Накидная гайка
Гибкая часть Концевая арматура
Рис. 1. Металлорукав 32-40-420 МР015.1Г74.1У компрессорной установки
Рис. 2. Металлорукав 32-40-520 МР015.1Г74.1У/У/Г74.1Т компрессорной установки
АКВ
Потеря герметичности рукавов высокого давления в эксплуатации, приводит к утечке масла из компрессора (рис. 3). Данная неисправность занимает второе место после неисправности термостатического клапана компрессорной установки АКВ.
Рис. 3. Последствия утечки масла по металлорукаву в месте сопряжения гибкой и
концевой части
Последствия вытекания масла из компрессора могут быть следующими: перегрев компрессора; попадание компрессорного масла в тяговый двигатель электровоза или в его коннекторную коробку; создание пожароопасной ситуации в машинном отделении электровоза.
Системой управления предусмотрено аварийное отключение компрессорной установки в случае её перегрева, но в случае неисправности системы автоматики, например датчика температуры масла, аварийного отключения компрессора не произойдет. Винтовой блок продолжит работать без смазывания винтов, что приведет к его
570
заклиниванию. Попадание компрессорного масла в тяговый двигатель электровоза или в коннекторную коробку двигателя приведет к перебросам электрической дуги с токо-ведущих на заземленные части с последующим возможным пробоем изоляционных конструкций [7, 8].
Таким образом, последствия потери герметичности рукавов высокого давления могут быть достаточно серьезными, как с точки зрения пожарной безопасности, так и с экономической точки зрения - стоимость винтового блока или тягового двигателя, прошедшего средний ремонт, достигает нескольких сотен тысяч рублей.
Пункт о замене рукавов высокого давления при проведении текущих ремонтов ТР-300 и большего объема введен в руководство по эксплуатации компрессорной установки АКВ 3,5/1 Л/У2 в 2019 году.
В целях недопущения последствий от потери герметичности рукавов высокого давления компрессорной установки АКВ, а также экономии средств на приобретение запасных частей, предлагается проведение испытаний рукавов компрессоров аналогично испытаниям соединительных рукавов подвижного состава. Рукава соединительные железнодорожного подвижного состава предназначены для гибкого соединения воздушных магистралей электровоза с целью подачи сжатого воздуха давлением до 1,0 МПа.
Согласно ГОСТ 2593-2014 «Рукава соединительные железнодорожного подвижного состава. Технические условия» (далее - ГОСТ 2593-2014) соединительные рукава обеспечивают: разъемное соединение воздухопроводов смежных единиц подвижного состава (локомотивов, вагонов); разъемное гибкое соединение пневматических приборов с тормозной системой подвижного состава.
Поскольку конечное избыточное давление, создаваемое компрессорной установкой АКВ, составляет 1 МПа (согласно техническим характеристикам и паспорту изделия) и соединительные рукава подвижного состава рассчитаны на давление сжатого воздуха 1 МПа, то для испытания рукавов высокого давления АКВ справедливы методы контроля ГОСТ 2593-2014, в частности испытание на герметичность давлением сжатого воздуха и испытание на прочность гидравлическим давлением.
Испытания рукавов на герметичность проводят с полным погружением ме-таллорукава в водяную ванну при давлении сжатого воздуха 1,0 (+0,1) МПа. Один конец рукава заглушают, а другой присоединяют к источнику сжатого воздуха, при этом в течение 1 мин не должны появиться пузырьки воздуха. Металлорукав считается выдержавшим испытание, если за указанное время не было обнаружено выделения пузырьков воздуха в любой его части. При обнаружении пузырьков воздуха на поверхности рукава он должен быть выдержан под давлением в ванне с водой до 10 минут и, если выделение пузырьков на поверхности рукава прекратится, считать его выдержавшим испытание, в ином случае металлорукав считается не выдержавшим испытание.
При испытании рукавов на прочность один конец рукава заглушают, другой присоединяют к водяной магистрали давлением 1,5 (+0,1) МПа. Время выдержки под давлением - 2 мин, после чего давление сбрасывают. Появление просачивания воды из-под любой части металлорукава во время испытания считается браковочным параметром.
Для испытания на герметичность и прочность соединительных рукавов в сервисных локомотивных депо применяется стенд А2408.550М разработанный Проектно-конструкторским бюро локомотивного хозяйства - филиалом ОАО «РЖД» (рис. 4). Устанавливается данный стенд на участке по ремонту автотормозного и пневматического оборудования, однако стенд не предполагает проведение испытаний металлору-кавов. Необходима доработка стенда и разработка оснастки для испытаний.
Так как соединительные рукава имеют диаметр 35 мм, а металлорукава диаметр 34 мм необходим штуцер-переходник, один конец которого соединялся бы с трубопроводом стенда, а второй конец с металлорукавом.
2 1
Л^]
р? Т ? ?
О о В О
А Л.
Рис. 4. Стенд для испытания соединительных рукавов: 1 — пульт управления,
2 — манометр давления пневматического, 3 — манометр давления гидравлического, 4 — кран комбинированный, 5 — станина, 6 — масловлагоотделитель, 7 — штуцер-переходник, 8 — бак стенда, 9 — трубопровод пневматический,
10 — трубопровод гидравлический
Разработанный штуцер-переходник приведен на рисунке 5 а). Как указано выше, требованиями ГОСТ 2593-2014 при испытании на прочность и герметичность предусмотрена установка заглушки на один из концов металлорукава. Разработанная заглушка представлена на рисунке 5 б).
50
25
Е>|
0 о
ф о
Д-50
25
б
а
Рис. 5. Дополнительные узлы для испытания металлорукавов на прочность и герметичность: а — штуцер-переходник; б — заглушка
На стенд штуцер устанавливается при помощи 4-х болтов М12-6gx30.088, второй конец штуцера имеет резьбовую часть для накручивания накидной гайки металлорукавов (рис. 1).
Порядок установки штуцера на стенд, следующий:
1. Убедиться в отсутствии на прилегающих поверхностях механических и других примесей.
2. Обезжирить прилегающие поверхности штуцера и стенда при помощи растворителя.
3. Произвести визуальный осмотр паранитовой прокладки. Надрывов и механических примесей на поверхности прокладки не допускается.
4. Тонким и равномерным слоем (1-2 мм) нанести на поверхность прокладки Литол-24.
5. Смонтировать прокладку из паронита на штуцер, убедиться в соосности отверстий.
6. Смонтировать штуцер на привалочную поверхность стенда, установив болты М12-6gx30.088. Момент затяжки 51 Нм контролировать динамометрическим ключом.
Порядок установки заглушки, следующий:
1. Тонким и равномерным слоем нанести Литол-24 толщиной 1-2 мм на уплотнительные кольца металлорукава.
2. Заглушку зажать в тисках слесарных.
3. Смонтировать металлорукав на заглушку закрутив накидную гайку на 1-2
оборота.
Порядок проведения гидравлических испытаний (согласно схеме стенда на
рис.4):
1. Перед включением пневмосистемы в электрическую сеть установить все краны на пульте управления (1) в положение «Закрыто».
2. Расположить металлорукав с предварительно установленной заглушкой в баке (ванной) (8).
3. Произвести монтаж металлорукава на штуцер-переходник (7), закрутив накидную гайку на 1-2 оборота. Визуально убедиться, что у металлорукава нет зауже-ния в диаметре, скручиваний, деформаций по всей длине.
4. Включить последовательно краны и наполнить металлорукав водой до давления 1,2 МПа (кгс/см2). Давление контролировать по манометру (3). Металлорукав выдержать при давлении 1,2 МПа (кгс/см2) в течение 2 мин. Просачивание воды из-под любой части металлорукава и его надрывы во время испытания считаются браковочным параметрами не допускаются.
5. Включить комбинированный кран (4) в положение «Спуск в атмосферу», при этом происходит сброс давления.
6. Перекрыть все краны на пульте управления (1).
7. Отсоединить металлорукав от штуцера-переходника стенда (7) и слить воду из металлорукава в бак (8).
Металлорукав, успешно прошедший гидравлическое испытание, проходит испытание на герметичность пневматическим давлением. Порядок проведения испытаний (согласно схеме стенда на рис.4):
1. Расположить металлорукав с предварительно установленной заглушкой в баке (ванной) (8).
2. Произвести монтаж металлорукава на штуцер-переходник стенда, закрутив накидную гайку на 1-2 оборота. Визуально убедиться, что у металлорукава нет зауже-ния в диаметре, скручиваний, деформаций по всей длине.
3. Наполнить бак (8) водой на 2/3 объема. Вода должна полностью покрыть поверхность металлорукава.
4. Открыть последовательно краны на пульте управления (1). Контролировать по манометру (2) стенда достижение пневматического давления величины 0,8 МПа (8 кгс/см2). В течение 1 мин не должны появиться пузырьки воздуха. Металлорукав считается выдержавшим испытание, если за указанное время не было обнаружено выделения пузырьков воздуха в любой его части. При обнаружении пузырьков воздуха на поверхности рукава он должен быть выдержан под давлением в ванне с водой до 10 минут и, если выделение пузырьков на поверхности рукава прекратится, считать его выдержавшим испытание, в ином случае металлорукав считается не выдержавшим испытание.
5. Закрыть кран на пульте управления (1), комбинированный кран (4) включить в положение «Спуск в атмосферу».
6. Слить воду из бака (8).
7. Отсоединить металлорукав от штуцера-переходника стенда.
8. Снять заглушку с металлорукава.
После испытания на металлорукавах устанавливаются металлические бирки с указанием даты и места испытания.
Особенно интенсивный износ оборудования электроподвижного состава наблюдается при организации тяжеловесного и длинносоставного движения, которое является перспективным направлением для повышения пропускной и провозной способности отдельных участков железных дорог и сети в целом [9, 10].
Таким образом, внедрение в сервисном локомотивном депо предложенных конструкций штуцера-переходника и заглушки позволят организовать проведение испытаний металлорукавов на прочность и герметичность на существующем стенде, повысить эффективность технологии ремонта винтовых компрессоров, установленных на электровозах 2ЭС6, а также их эксплуатационную надежность всего локомотива, обеспечив необходимый уровень безопасности движения поездов.
Список литературы
1. Электровоз грузовой постоянного тока 2ЭС6 с коллекторными тяговыми электродвигателями. Руководство по эксплуатации 2ЭС6.00.000.000 РЭ. - Верхняя Пышма: ООО «Уральские локомотивы», 2008. - 1202 с.
2. Мадияров, А. С. Винтовые компрессоры -компрессоры нового поколения! /
A. С. Мадияров, С. Ж. Ибраева, Д. М. Балташ // Повышение качества образования, современные инновации в науке и производстве: Сборник трудов Международной научно-практической конференции, Экибастуз, 14 мая 2021 года. Том Часть 2. - Экибастуз: Филиал Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Кузбасский государственный технический университет имени Т. Ф. Горбачева» в г. Прокопьевске, 2021. С. 132-136.
3. Матяш, Ю. И. Особенности подготовки сжатого воздуха на современных локомотивах с винтовыми компрессорными установками / Ю. И. Матяш, Е. М. Кирпичен-ко // Эксплуатационная надежность локомотивного парка и повышение эффективности тяги поездов : Материалы пятой всероссийской научно-технической конференции с международным участием, посвящённой 75-летию победы в Великой Отечественной войне, 85-летию кафедры «Подвижной состав электрических железных дорог», 120-летию основания Омского государственного университета путей сообщения, Омск, 12 ноября 2020 года. Омск: Омский государственный университет путей сообщения, 2020. С. 59-64.
4. Исследование металлорукава из стали 12Х18Н10Т на герметичность / Д. А. Седых, Д. Д. Сидоренко, Н. Ю. Гуркина [и др.] // Передовые инновационные разработки. Перспективы и опыт использования, проблемы внедрения в производство: Сборник научных статей по итогам девятой международной научной конференции, Казань, 31 октября 2019 года. Том Часть 1. Казань: Общество с ограниченной ответственностью «КОНВЕРТ», 2019. С. 84-86.
5. Иванова, Т. В. Обрыв подводящей трубки воздухораспределителя предотвратит гибкий металлорукав / Т. В. Иванова, Д. Г. Налабордин // Вагоны и вагонное хозяйство. 2021. № 1(65). С. 39-41.
6. Овчинникова, Е. Д. О возможности применения гибких металлических рукавов для ремонта трубопроводов / Е. Д. Овчинникова, К. В. Кожаева // Наукоемкие технологии в решении проблем нефтегазового комплекса: Материалы IX Международной молодежной научной конференции, Уфа, 14-15 ноября 2019 года / Отв. редактор К.Ш. Ямалетдинова. - Уфа: Башкирский государственный университет, 2019. С. 71-74.
7. Калякулин А.Н. Метод и устройство для обнаружения пробоя изоляции на корпус в силовых цепях тепловозов // Омский научный вестник. 2019. № 1(163). С. 3842. DOI 10.25206/1813-8225-2019-163-38-42.
8. Гордеев И.П. Исследование диэлектрических параметров изоляции силовых цепей электровозов / И. П. Гордеев, А. Н. Калякулин, А. С. Тычков // Наука и образование транспорту. 2014. № 1. С. 13-15.
9. Развитие тяжеловесного движения на поволжском полигоне / П. В. Шепелин,
B. А. Силаев, Н. А. Ефимов, А. С. Тычков // Локомотивы. Газомоторное топливо (Проблемы. Решения. Перспективы): Материалы I Международной научно-практической конференции, Самара, 29 июня 2016 года. Самара: Самарский государственный университет путей сообщения, 2016. С. 83-86.
10. Силаев В.А. Особенности и перспективы тяжеловесного движения в волжском регионе / В. А. Силаев, Н. А. Ефимов, А. С. Тычков // Эксплуатационная надежность локомотивного парка и повышение эффективности тяги поездов: материалы третьей Всероссийской научно-технической конференции с международным участием, Омск, 10-11 ноября 2016 года / Омский государственный университет путей сообщения. Омск: Омский государственный университет путей сообщения, 2016. С. 174-182.
Калякулин Алексей Николаевич, канд. техн. наук, доцент, [email protected], Россия, Самара, Самарский государственный университет путей сообщения,
Тычков Александр Сергеевич, канд. техн. наук, доцент, [email protected], Россия, Самара, Самарский государственный университет путей сообщения,
Лысак Елена Анатольевна, канд. техн. наук, доцент, elena_lysak@,list.ru, Россия, Самара, Самарский государственный университет путей сообщения
IMPROVING THE EFFICIENCY OF SCREW COMPRESSOR REPAIR TECHNOLOGY FOR
ELECTRIC LOCOMOTIVES 2ES6
A.N. Kalyakulin, A.S. Tychkov, E.A. Lysak
The design of screw compressors installed on 2ES6 electric locomotives has been analyzed. An important element of compressors are flexible metal hose connections, which are necessary for the circulation of the air-oil mixture. The loss of reliability of metal hoses in operation leads to oil leakage, therefore, in 2019, the operating instructions for this equipment were supplemented with an item on mandatory replacement of high-pressure hoses without prior diagnosis during routine repairs. The designs of the fitting adapter and plug have been developed, which will allow the technology of testing metal hoses for strength and tightness to be implemented on the stands available in the service locomotive depots for testing the connecting hoses of an electric locomotive. The introduction of testing technology for metal hoses will lead to an increase in their operational reliability.
Key words: electric locomotive 2ES6, screw compressor, compressor unit AKV 3,5/1, metal hose, tightness, stand, adapter fitting, plug.
Kalyakulin Alexey Nikolaevich, candidate of technical sciences, docent, [email protected], Russia, Samara, Samara State University of Railway Transport,
Tyckov Alexander Sergeevich, candidate of technical sciences, docent, [email protected], Russia, Samara, Samara State University of Railway Transport,
Lysak Elena Anatolyevna, candidate of technical sciences, docent, elena_lysak@,list.ru, Russia, Samara, Samara State University of Railway Transport
