SK162010A3

SK162010A3 - Spôsob obmedzenia voľnobehu motorových posunovacích a traťových rušňov

Info

Publication number: SK162010A3
Application number: SK16-2010A
Authority: SK
Inventors: Jozef Buday; Jozef Kuchta; Ivan Buday; Igor Gerek; Dušan Lichardus; Martin Brezina; Kseniya Valerievna Son; Vitalij Jevgenevič Jaščenko; Yerkebulan Rachimov
Original assignee: EVPÚ, a. s.
Priority date: 2010-03-01
Filing date: 2010-03-01
Publication date: 2011-09-05
Also published as: SK288174B6; WO2011108997A1

Description

Spôsob obmedzenia voľnobehu motorových posunovacích a traťových rušňov

Oblasť techniky

Vynález sa týka spôsobu obmedzenia voľnobehu motorových posunovacích a traťových rušňov, kde voľnobeh sa zabezpečuje cez pomocnú výkonovú jednotku a riadiaci systém s komponentmi s cieľom zníženia spotreby a tým úspory nafty spotrebovávanej hlavným spaľovacím motorom posunovacích a traťových rušňov po dobu kedy pracuje na voľnobehu, ktorý je nevyhnutný za dobu kedy nekoná trakčnú prácu, aby boli zabezpečené pracovné teploty médií spaľovacieho motora (chladiaca voda, mazací olej, nafta v nádrží) a prevádzková spôsobilosť pomocných agregátov (nabitá batéria, tlak vzduchu v brzdnom systéme, ventilácia trakčných motorov).

Doterajší stav techniky

Voľnobeh hlavných dieselových spaľovacích motorov motorových posunovacích a traťových rušňov je nevyhnutný počas doby kedy nekoná prácu z dôvodu udržania ustálených teplôt pracovných médií - chladiacej vody, oleja, nabitia akumulátorovej batérie, tlaku vzduchu v brzdnom potrubí apod. Voľnobeh je charakterizovaný spotrebou nafty a výraznou emisiou oxidov dusíka (NOx) do ovzdušia. Výška spotreby nafty a a objem emisií je podstatné vyšší, ak pre udržanie požadovaných teplôt médií je nevyhnutné zvýšiť voľnobežné otáčky z dôvodu nízkych vonkajších teplôt a vplyvu vetra. Požiadavka na zníženie spotreby nafty počas voľnobehu a požiadavky noriem týkajúcich sa zníženia emisií generovaných do ovzdušia vyvolali požiadavku na obmedzovanie voľnobehu spaľovacích motorov motorových posunovacích a traťových rušňov. Existujúce riešenia sa vyznačujú tým, že sa na rušeň namontuje prídavné zariadenie pozostávajúce z pomocného výkonového bloku (pozostávajúceho zo spaľovacieho motora, elektrického generátora a príslušenstva) obmedzeného výkonu, ktorý zabezpečuje elektrický a tepelný ohrev chladiacej vody a oleja v motore a dobíjanie akumulátorovej batérie rušňa. Nedostatkom týchto riešení je, že tieto zariadenia nemajú priamo zaintegrovaný pomocný kompresor pre dopĺňanie vzduchu v brzdnom systéme rušňa, nezabezpečujú pohon ventilátorov chladenia trakčných motorov u tej kategórie rušňov, v ktorých sú poháňané remeňovým prevodom z remenice kardanového hriadeľa hlavného spaľovacieho motora. Nezabezpečenie chodu týchto ventilátorov má bezprostredne za následok, že v zimných podmienkach dochádza k nafúkaniu snehu do trakčných motorov, navlhnutiu vinutí a následnému poškodeniu vinutí, čím dôjde k zníženiu, resp. až strate trakčného výkonu posunovacieho rušňa. Ďalším nedostatkom týchto riešení je, že nezabezpečujú ohrev a obeh nafty z nádrže na takú teplotu, aby nedochádzalo k zmene jej vlastnosti a skupenstva pri teplotách okolia až do -40°C a vplyve vetra. Aby predmetné riešenia zabezpečili aj tieto funkcie, museli by mať inštalované vyššie výkony pomocných výkonových blokov, než sú v súčasnosti inštalované.

Podstata vynálezu

Uvedené nedostatky odstraňuje spôsob obmedzenia voľnobehu motorových posunovacích a traťových rušňov podľa vynálezu, ktorého podstatou je, že umožňuje na ľubovoľnú dobu obmedziť voľnobeh hlavného spaľovacieho motora a po túto dobu zabezpečuje náhradný elektrický pohon ventilátorov chladenia trakčných motorov prostredníctvom kombinovaných remeníc obsahujúcich spojky poháňaných trojfázovými asynchrónnymi motormi, ktoré sú napájané z trojfázového generátora pomocného výkonového bloku, pričom umožňuje na ľubovoľnú dobu obmedziť voľnobeh hlavného spaľovacieho motora a po túto dobu zabezpečuje prídavný ohrev nafty umiestnenej v palivovej nádrží rušňa spôsobom privedenia v pomocnom výkonovom bloku ohriatej vody potrubným systémom do výmenníka voda/nafta a j ej cirkuláciu prostredníctvom prídavného elektrického čerpadla do palivového okruhu rušňa, paralelne k hlavnému dopravnému palivovému čerpadlu, ktoré je počas obmedzenia voľnobehu nefunkčné.

Spôsob umožňuje na ľubovoľnú dobu obmedziť voľnobeh hlavného spaľovacieho motora a po túto dobu zabezpečuje cirkuláciu nafty v palivovom systéme rušňa prostredníctvom pôvodného elektrického dopravného palivového čerpadla rušňa , ktorého jednosmerný motor je napájaný z prídavného zdroja jednosmerného prúdu, ktorý je pripojený na trojfázový generátor pomocného výkonového bloku, prípadne prídavným kompresorom umiestneným vo vhodnom priestore strojovne rušňa, zabezpečuje dodávku stlačeného vzduchu do hlavných vzdušníkov a brzdového potrubného systému, ktorý pri nízkych teplotách okolia musí byť odvzdušňovaný, aby sa zabránilo mrznutiu vody kondenzovanej v brzdnom systéme. Taktiež umožňuje na ľubovoľnú dobu obmedziť voľnobeh hlavného spaľovacieho motora apo túto dobu zabezpečuje prídavný elektrický ohrev Stanovišťa rušňovodiča, pričom elektrickú energiu pre túto funkciu odoberá z generátora pomocného výkonového bloku. Správnu funkciu vyššie popísaných procesov zabezpečuje jednoúčelový riadiaci systém integrovaný v samostatnom rozvádzači umiestnenom na stanovišti rušňovodiča.

Výhodou spôsobu podľa vynálezu v prvom rade je, že rieši nezávislý pohon ventilátorov chladenia trakčných motorov predného a zadného podvozku rušňa pomocnými trojfázovými asynchrónnymi motormi napájanými z pomocného trojfázového generátora s frekvenciou 60 Hz. Nezávislosť pohonu ventilátorov spočíva v tom, že ventilátory sú doplnené novými kombinovanými remenicami vyhotovenými pre pôvodný pohon z hlavného spaľovacieho motora a súčasne pre remeňový pohon z asynchrónneho motora. Výnimočnosť remeníc spočíva v tom, že obsahujú voľnobežnú spojku umožňujúcu točiť ventilátory pohonom z trojfázového asynchrónneho motora, nezávisle od celej časti remeňového prevodu od hlavného spaľovacieho motora, ktorý vtedy nepracuje. Druhou funkciou ktorú predmetný vynález rieši je spôsob prídavného regulovateľného ohrevu nafty, ktoré je založené na zavedení v pomocnom výkonovom bloku ohriatej vody do výmenníka voda/nafta a v doplnení prídavného elektrického čerpadla do sacieho potrubia nafty - paralelne k zubovému dopravnému čerpadlu - a jej cirkulácií cez hlavný spaľovací motor a výmenník do nádrže. Regulovateľnosť ohrevu nafty podľa predmetného technického riešenia spočíva v regulácií teploty a množstva teplej vody privádzanej do výmenníka v závislosti od použitej nafty a teploty okolia. Treťou funkciou ktorú predmetný vynález obsahuje je doplnenie prídavného zdroja jednosmerného prúdu, ktorý zabezpečuje napájanie jednosmerného motora poháňajúceho dopravné palivové čerpadlo rušňa, ktoré pri vypnutom hlavnom spaľovacom motore je mimo prevádzky. Prídavný zdroj jednosmerného prúdu je na vstupe napájaný z trojfázového generátora pomocného výkonového bloku. Štvrtou funkciou ktorú predmetný vynález obsahuje je doplnenie brzdového okruhu o kompresor poháňaný trojfázovým asynchrónnym motorom, ktorý zabezpečuje trvalú dodávku stlačeného vzduchu do okruhu, ktorý pri nízkych teplotách okolia musí byť odvzdušňovaný, aby sa zabránilo mrznutiu kondenzovanej vody v brzdnom systéme. Piatou funkciou podľa predmetného vynálezu je spôsob elektrického ohrevu stanovišťa rušňovodiča pri vypnutí voľnobehu hlavného spaľovacieho motora a distribúcií tejto energie z pomocného výkonového bloku vhodne dimenzovaného pre predmetný rušeň. Zabezpečenie energií pre všetky funkcie podľa predmetného vynálezu napríklad pre motorový posunovací rušeň s výkonom hlavného spaľovacieho motora cca 900 kW vyžaduje mať inštalovaný výkon pomocného výkonového bloku s hodnotou 30 kVA.

Poslednou funkciou podľa predmetného vynálezu je doplnenie jednoúčelového riadiaceho systému umiestneného v hlavnom rozvádzači upevnenom na výkonovom bloku, ktorý zabezpečuje bezporuchovú a technologicky optimálnu funkciu vyššie popísaných procesov.

Prehľad obrázkov na výkresoch

Obr. 1 - Rozmiestnenie prvkov prídavnej ventilácie trakčných motorov a elektrického vykurovania kabíny v rušni

Obr. 2 - Schematické zobrazenie pohonu ventilátorov chladenia trakčných motorov rušňa počas prevádzky hlavného spaľovacieho motora

Obr. 3 - Schematické zobrazenie pohonu ventilátorov chladenia trakčných motorov rušňa počas obmedzenia voľnobehu spaľovacieho motora

Obr. 4 - Rozmiestnenie prvkov prídavného ohrevu nafty z palivovej nádrže rušňa a prídavného kompresora implementovaného do pomocného výkonového bloku

Obr. 5 - Schematické zobrazenie prídavného ohrevu nafty z palivovej nádrže rušňa Obr. 6 - Schematické zobrazenie zapojenia a prvkov pre zabezpečenie cirkulácie nafty v palivovom okruhu rušňa

Príklad uskutočnenia technického riešenia

Na obr.l až 6 je znázornený konkrétny príklad realizovania vynálezu pre 6-osový motorový posunovací rušeň s výkonom hlavného spaľovacieho motora 900 kW. Pre realizáciu obmedzenia voľnobehu predmetného rušňa v medzných klimatických podmienkach je potrebný výkon spaľovacieho motora pomocného výkonového bloku 30 kW.

Motorový posunovací rušeň 100 opatrený hlavným spaľovacím motorom 110, hlavným generátorom 120, ventilátormi 130, 131 chladenia trakčných motorov, stanovišťom 140 rušňovodiča a pomocným výkonovým blokom 200. Hlavný spaľovací motor 110 so vstrekovacím čerpadlom 111, hlavným dopravným zubovým palivovým čerpadlom 112, palivovou nádržou 113, spojeným s výmenníkom 114 voda/nafta rušňa 100, kde výmenník 114 je opatrený potrubím 115 prepadu nafty privádzajúcu palivo do výmenníka 114 a potrubím prepadu 116 ohriatej nafty z výmenníka 114 voda/nafta do palivovej nádrže 113 rušňa 100. Prívodné potrubie ohriatej vody vstupujúcej do výmenníka 114 voda/nafta je doplnené o spätnú záklopku 223. Hlavný generátor 120 je na prednej strane opatrený remenicou 121 a poháňa ventilátor 130 chladenia trakčných motorov rušňa 100, Elektrický ohrievač 240 je napájaný z rozvádzača 230 obsahujúci riadiaci systém.

Pomocný výkonový blok 200 s príslušenstvom je umiestnený v strojovni rušňa bezprostredne pred stanovišťom 140. Elektrické kontaktné a ovládacie prvky spolu s jednoúčelovým riadiacim systémom sú umiestnené v samostatnom rozvádzači 230, namontovanom na prednej stene stanovišťa 140 rušňovodiča. Trojfázové asynchrónne motory 210, 211 pohonu ventilátorov 130, 131 chladenia trakčných motorov sú umiestnené na konzolách pri ventilátoroch 130 a 131 a prostredníctvom klinového remeňového prevodu poháňajú kombinované remenice 121 ventilátorov 130 a 131. Studená nafta z palivovej nádrže 113 sa potrubím 117 dopravuje prídavným elektrickým čerpadlom 220, zaradeným paralelne k hlavnému dopravnému zubovému palivovému čerpadlu 112, do výmenníka 114 voda/naňa , kde sa ohrieva teplou vodou z vodného okruhu potrubia 221 ohriatou elektrickou a tepelnou energiou generovanou v pomocnom výkonovom bloku 200. Potrubie 221 je pripojené na hlavné potrubie 222 vody ohrievanej v pomocnom výkonovom bloku 200. U rušňov kde nie je možno z priestorových dôvodov doplniť prídavné elektrické čerpadlo 220, je cirkulácia nafty v palivovom systéme rušňa zabezpečená prostredníctvom prídavného zdroja jednosmerného prúdu, ktorý napája jednosmerný motor hlavného dopravného zubového palivového čerpadla 112 a tak zabezpečuje cirkuláciu studenej nafty. Prídavný zdroj prúdu je na vstupe napájaný z trojfázového generátora výkonového bloku. Elektrický výkon pomocného výkonového bloku 200 je dimenzovaný tak, že umožňuje napájať trojfázový asynchrónny motor 210 kompresora 250, ktorý ako spoločný blok môže byť umiestnený vo vhodnom priestore strojovne rušňa. Pripojenie výstupu kompresora 250 je na brzdový potrubný systém. Jednofázový elektrický ohrievač 240 s výkonom 2 kW napájaný z pomocného výkonového bloku 200, je umiestnený na stanovišti 140 rušňovodiča a zabezpečuje ohrev stanovišťa 140 aj pri okolitej teplote do -40°C, kedy pôvodne vykurovacie teleso prestáva byť účinné.

Priemyselná využiteľnosť

Spôsob obmedzenia voľnobehu motorových posunovacích a traťových rušňov podľa vynálezu možno využívať na všetkých motorových posunovacích a traťových rušňoch u ktorých je charakteristický dlhodobý voľnobeh, ktoré majú konštruovaný pohon ventilátorov chladenia trakčných motorov odvodený od hlavného spaľovacieho motora a ktoré sú prevádzkované v klimatických podmienkach vyžadujúcich trvalé doplňovanie tlakového vzduchu v brzdnom systéme, ohrev nafty v nádrži a prídavný elektrický ohrev stanovišťa rušňovodiča.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Spôsob obmedzenia voľnobehu motorových posunovacích a traťových rušňov, v y z n a č u j ú c i sa tým, že umožňuje na ľubovoľnú dobu obmedziť voľnobeh hlavného spaľovacieho motora (110) apo túto dobu zabezpečuje náhradný elektrický pohon ventilátorov (130,131) chladenia trakčných motorov prostredníctvom kombinovaných remeníc (132) obsahujúcich spojky (212) a hnacích trojfázových asynchrónnych motorov (210,211), napájaných z trojfázového generátora pomocného výkonového bloku (200).
2. Spôsob obmedzenia voľnobehu spaľovacích motorov motorových posunovacích a traťových rušňov, vyznačujúci sa tým, že umožňuje na ľubovoľnú dobu obmedziť voľnobeh hlavného spaľovacieho motora (110) apo túto dobu zabezpečuje prídavný ohrev nafty umiestnenej v palivovej nádrží (113) rušňa (100) spôsobom privedenia v pomocnom výkonovom bloku (200) ohriatej vody potrubným systémom (221) do výmenníka (114) voda/nafta a jej cirkuláciu prostredníctvom prídavného elektrického čerpadla (220) do palivového okruhu rušňa (100), paralelne k hlavnému dopravnému palivovému čerpadlu (112), ktoré je počas obmedzenia voľnobehu nefunkčné.
3. Spôsob obmedzenia voľnobehu spaľovacích motorov motorových posunovacích a traťových rušňov, vyznačujúci sa tým, že umožňuje na ľubovoľnú dobu obmedziť voľnobeh hlavného spaľovacieho motora (í 10) apo túto dobu zabezpečuje cirkuláciu nafty v palivovom systéme rušňa (100) prostredníctvom pôvodného elektrického dopravného palivového čerpadla (112) rušňa (100), ktorého jednosmerný motor (114 ) je napájaný z prídavného zdroja jednosmerného prúdu(115), ktorý je pripojený na trojfázový generátor pomocného výkonového bloku (200).
4. Spôsob obmedzenia voľnobehu spaľovacích motorov motorových posunovacích a traťových rušňov, vyznačujúci sa tým, že umožňuje na ľubovoľnú dobu obmedziť voľnobeh hlavného spaľovacieho motora (110) apo túto dobu prídavným kompresorom (250) umiestneným vo vhodnom priestore strojovne rušňa (100), ktorý zabezpečuje dodávku stlačeného vzduchu do hlavných vzdušníkov a brzdového potrubného systému a spotrebovávaného na pravidelné odvzdušňovanie systému a tým zamedzujúcemu mrznutie kondenzovanej vody v brzdovom potrubnom systéme.
5. Spôsob obmedzenia voľnobehu spaľovacích motorov motorových posunovacích a traťových rušňov, vyznačujúci sa tým, že umožňuje na ľubovoľnú dobu obmedziť voľnobeh hlavného spaľovacieho motora (110) apo túto dobu zabezpečuje prídavný elektrický ohrev (240) stanovišťa (140) rušňovodiča, pričom elektrickú energiu pre túto funkciu odoberá z generátora pomocného výkonového bloku (200).
6. Spôsob obmedzenia voľnobehu spaľovacích motorov motorových posunovacích a traťových rušňov, vyz n a č u j ú c i sa tým, že doplnením riadiaceho systému v rozvádzači (230) na stanovišti (140) rušňovodiča zabezpečuje bezporuchovú funkciu pomocného výkonového bloku (200), zabezpečujúceho jednotlivé procesy popísané v nárokoch 1 .až 4.