водяна система

Наша сеть партнеров Banwar

Призначення. Водяна система служить для відводу і розсіювання в атмосферу надлишкової теплоти від нерухомих деталей робочого механізму (гільз і кришок циліндрів), а також від випускних колекторів дизеля щоб уникнути їх надмірного нагріву. Вода охолоджує ці деталі дизеля за допомогою його внутрішньої системи охолодження (див. Гл. 5) і переносить теплоту в охолоджуючі пристрої (радіатори), де вона передається атмосферному повітрю. Таким чином, водяна система повинна бути замкнутою. Циркуляцію води в ній забезпечує водяний насос.

На ряді тепловозів водяна система використовується для відводу тепла від водомасляного теплообмінника (т. Е. Від масляної системи) і охолоджувача наддувочного повітря.

Умови роботи водяної системи характеризуються великими кількостями тепла, які виділяються в воду в тепловозних дизелях (див. Табл. 6.1).

Температура води в дизелях повинна знаходитися, як правило, в діапазоні 65-80 ° С (максимально до 95 ° С - у відкритих системах серійних тепловозів). Щоб в нагрітих масивних деталях дизеля не виникали значні додаткові напруги, різниця температур води на виході з дизеля і вході в нього приймається невеликий (А ^ в = 5-10 ° С). Це вимагає інтенсивної циркуляції води в системі, як випливає з рівняння теплового балансу:

де Р "- кількість теплоти, що виділяється в воду в дизелі, кВт (див. табл. 6.1); з "= 4,187 кДж / (кг-К) питома теплоємність води; рв == 1000 кг / м3 - щільність води; <2в - теоретична (розрахункова) подача водяного насоса, м3 / год.

Тоді, наприклад, для дизеля 10Д100 пої ДГВ = 6 ° С

Насправді з урахуванням запасу насос має продуктивність 150 м3 / ч, при якій перепад температур води в системі буде близько 5,5 ° С.

Типи водяних систем. У загальному випадку на тепловозі (рис. 6.14) вода може використовуватися для відводу тепла від трьох джерел постачання: дизеля Д, водомасляного теплообмінника ВМТ і повітроохолоджувача ВО. Джерела тепла можуть бути включені в водяну систему по-різному.

У зв'язку з цим водяна система може бути трехконтурной, коли для кожного джерела тепла є незалежний контур циркуляції води відповідно з насосами Я /, Я2 і ІЗ і частинами водо повітряно го радіатора ВВР (рис. 6.14, а). Така система зручна для роздільного регулювання температур охолоджуючих рідин і, особливо, наддувочного повітря, однак наявність трьох насосів і необхідність їх приводу роблять її занадто складною. Крім того, так як всі насоси зазвичай розміщують на дизелі, в цій системі будуть найбільшими загальні довжина і вага трубопроводів. У двоконтурної схемою (рис. 6.14, б) розділені контур охолодження дизеля Д з насосом 11 / і контур охолодження масла в ВМТ і повітря в ВО з іасосом Н2. Така схема застосована на багатьох магістральних тепловозах. Вона дає можливість роздільного регулювання температур води і масла.

Можлива і одноконтурна система, в якій всі джерела тепла включені в загальний контур циркуляції з одним насосом. Ця схема (рис. 6.14, в) найбільш проста по пристрою, однак у ній важко забезпечити оптимальні умови охолодження. Така схема застосована на деяких досвідчених тепловозах.

На тепловозах з масловоздуш-іимі радіаторами (ТЕЗ, ТЕМ1), дизелі яких не мають охолодження наддувочного повітря, водяна система складається з одного контуру охолодження дизеля.

Мал. 6.14. Схеми водяних систем тепловозних дизелів:

а-триконтурна; б-двоконтурна; в- одноконтурна Водяні системи тепловозів розрізняються також на відкриті і закриті. У відкритих системах вільна поверхня води в одній з точок системи (розширювальному баку) стикається з атмосферним повітрям. Максимальна температура води в таких системах не може бути вище 95-96 ° С, так як при 100 ° С в нормальних атмосферних умовах вода кипить. Відкриті системи застосовуються на більшості вітчизняних тепловозів.

Закриті системи герметичні, вони можуть працювати при температурі води вище 100 ° С, якщо в них підтримується тиск вище атмосферного. Надмірний тиск порядку 0,03 МПа може створюватися за рахунок випаровування води в замкнутому просторі. Більший тиск має забезпечуватися штучно.

Високотемпературне охолодження (при температурах води вище 100 ° С) має деякі переваги: зменшуються втрати тепла в воду, потрібна менша поверхню охолодження радіаторів. Високотемпературне охолодження допускають водяні системи тепловозів 2ТЕ116 і ТЕП70.

Схеми водяної системи тепловозів 2ТЕ10В (Л). Двоконтурні системи розрізняються способами охолодження масла. На тепловозах 2ТЕ10Л перших випусків у водяній системі застосовувалися масловоздуш-ні радіатори (рис. 6.15, а), на тепловозах 2ТЕ10В (М) - водомасля-ний теплообмінник (рис. 6.15, б).

У контурі охолодження дизеля вода іасосом 21 нагнітається в водяні колектори дизеля 18. Проходячи по внутрішній системі охолодження дизеля, вода нагрівається, відбираючи тепло від його гарячих деталей, і надходить в збірний колектор, звідки по трубі 5 відводиться в повітряні радіатори: 36 і 33 ( по трубі 35) - за схемою рис. 6.15, а, 38 і 39 - по схемі рис. 6.15, б. Охолоджена вода по трубі 23 (а також 32) повертається на всмоктування насоса 21. [Необхідно пам'ятати, що «охолоджена» в даному випадку поняття відносне: температури «нагрітої» (або «гарячої») і «охолодженої» (або «холодної») води розрізняються за все на 5-10 ° С при повній потужності дизеля. [

Одночасно гаряча вода через вентиль 7 надходить в топлівоподо-греватель 24, а також через вентилі 13 і 11 - в калорифери, обігрівальні в холодну пору кабіну машиніста (на схемі рис. 6.15 не показані).

Водяна система завжди заповнена водою завдяки наявності в ній розширювального бака 3, з'єднаного з трубою насоса і розташованого вище всіх трубопроводів системи. Розширювальний бак створює необхідний напір на всмоктуючої лінії, який убезпечить від подсасиванія повітря, дає можливість розширення води при нагріванні і поповнює все витоку води. Щоб уникнути можливості утворення повітряних (або парових) «пробок» в трубопроводах системи найбільш високі точки її з'єднані трубами 2, 6 і 8 з верхньою частиною бака 3, яка повідомляється з атмосферою.

Розширювальний бак обладнаний водомірним склом і сигнальної ( «вістовий») трубою, яка захищає систему від переповнення. Наповнюється система водою під давши-

Наповнюється система водою під давши-

Мал. 6.15. Схеми водяної системи дизеля:

а - тепловоза 2ТЕ10Л з роздільним охолодженням води і масла; б - тепловозів 2ТЕ10М (В) з водомас-ляним теплообмінником Таблиця 6.3

показники

Значення показників дл

г тепловозів

2ТЕ10В (Л)

ТЕЗ

ТЕП60

ТЕМ2

ТГМЗА

2ТЕ116

ТЕП70

Маса води в системі,

кг Подача водяного насо-

са основного контуру, м3 / год Подача водяного насо-

са контуру охолодження масла і (або) повітря, м3 / ч

ленням через заправні головки 27, розташовані по обидва боки тепловоза або через заливальне горловину 4 розширювального бака 3. Головки 27 служать також і для зливу води із системи.

Температура води в системі контролюється за допомогою встановлених иа пульті управління електротермометрів 17 (температура води на виході з дизеля провідною секції) і 16 (1) (то ж для відомою секції). Для захисту дизеля від перегріву в системі иа виході з дизеля встановлено термореле 10, що знімає навантаження з дизеля, якщо температура води перевищить 95 ° С.

Терморегулятор 29, автоматично керуючий приводом вентилятора охолоджуючого пристрою, приєднаний через вентилі 30 і 28 до труб 35 і 32.

Вентиль 34 служить для можливості перепуску води.

Контур охолодження наддувочного повітря (і масла) включає в себе насос 22, повітроохолоджувачі 19, радіатор 31 і сполучні трубопроводи 20, 14, 15, 12, 26 і 25. На сучасних тепловозах (див. Рис. 6.15, б) в цей коітур включений і водомасляний теплообмінник 37. Контур також має розширювальний бак (який є частиною бака 3). Для відводу повітря і пара в повітряний простір бака 3 і далі в атмосферу служить труба 9. Температура води в контурі контролюється за допомогою аеротермометра. Водяна система тепловоза 2ТЕ10В (Л), як і інших вітчизняних тепловозів, є відкритою (вода в розширювальному баку повідомляється з атмосферою), саме тому максимальний допустимий рівень її температури не може бути вище 95-96 ° С.

Трубопроводи водяних систем на тепловозах фарбуються в світло-зелений колір. Основні технічні дані водяних систем тепловозів наведені в табл. 6.3.

Водяні насоси забезпечують необхідну інтенсивність циркуляції води в системах. На тепловозах застосовуються відцентрові водяні насоси (див. Гл. 2). Пристрій водяних насосів тепловозних дизелів однаково. Вони відрізняються розмірами робочого колеса і, отже, продуктивністю, а також пристроями ущільнення з боку приводу. Водяний насос дизеля 10Д100 (рис. 6.16) складається з чавунного корпусу 10, в якому розташоване бронзове відцентрове робоче колесо 11, укріплене кон-сольно на довгому валу 5 гайкою 14 з стопорною шайбою 13. Вал встановлений на підшипниках кочення 2 і 4 в станині 9 , прикрутити до корпусу болтами, і приводиться в обертання шестерень 1 від нижнього колінчастого вала. Підшипники фіксуються распорной втулкою 3.

Вода засмоктується насосом через чавунну головку 12, потрапляє на лопатки колеса 11, які подають його по равлику корпусу до нагнітального патрубка. Для запобігання просочування масла в водяну порожнину насоса служить ущільнення у підшипника 4, що складається з кільця ущільнювача на відбивної втулці.

Витік води з робочої порожнини вздовж вала насоса запобігає ущільненням, що складається з сальникових кілець 8 і натискної втулки 6. Вал насоса охороняється від зносу в ущільненні хромованою втулкою 7.