WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     || 2 | 3 |

На правах рукописи

РИПОЛЬ-САРАГОСИ

Леонид Францискович

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ПОДГОТОВКИ СЖАТОГО ВОЗДУХА ДЛЯ ЗАРЯДКИ И ОПРОБОВАНИЯ ТОРМОЗОВ

В ПУНКТАХ ТЕХНИЧЕСКОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ ВАГОНОВ

Специальность 05.22.07 – Подвижной состав железных дорог, тяга поездов

и электрификация

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Ростов-на-Дону

2007

Работа выполнена в Государственном учреждении высшего профессионального образования «Ростовский государственный университет путей сообщения» на кафедре «Электрический подвижной состав»

Научный руководитель: доктор технических наук, доцент

Волков Игорь Васильевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Козубенко Владимир Григорьевич

кандидат технических наук, старший

научный сотрудник

Головач Юлий Николаевич

Ведущая организация: Московский государственный

университет путей сообщения

Защита диссертации состоится « 29 » мая 2007 г. в 14.00 часов на заседании диссертационного совета Д 218.010.01 в Ростовском государственном университете путей сообщения (РГУПС) по адресу: 344038, г. Ростов-на-Дону, пл. Ростовского Стрелкового Полка Народного Ополчения, 2, в конференц-зале.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Ростовского государственного университета путей сообщения.

Автореферат разослан «28» апреля 2007 года.

Ученый секретарь

диссертационного совета Д 218.010.01,

доктор технических наук, профессор В.А. Соломин

Общая ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. В условиях современного развития железнодорожного транспорта, ужесточения требований к безопасности движения поездов, в программных документах ОАО «РЖД» сформулирована концепция безотказной работы пневматических систем подвижного состава. В рамках этой концепции важная роль в обеспечении безопасности движения отводится повышению качества сжатого воздуха (СВ), являющегося рабочим телом пневматических систем.

Сжатый воздух, подготавливаемый поршневыми компрессорами, эксплуатирующимися как на локомотивах, так и на предприятиях ОАО «РЖД, содержит масло и влагу в парообразном и капельно-дисперсном состояниях. Возникающая в результате конденсации при охлаждении сжатого воздуха свободная влага вызывает интенсивное ржавление трубопроводов, а в осенне-зимний период приводит к образованию ледяных пробок в тормозных магистралях поездов, отказам в работе воздухораспределителей и других тормозных приборов, что часто становится причиной простоя поездов, нарушения их графика движения, снижения безопасности движения.

В этой связи для эффективной организации безлокомотивной обработки составов сжатым воздухом возрастает роль устройств зарядки и опробования тормозов (УЗОТ) в пунктах технического обслуживания (ПТО) вагонных депо. Именно здесь изначально тормозные магистрали заполняются сжатым воздухом низкого качества, содержащим значительное количество водяных паров. В пути следования, при понижении температуры окружающей среды, влага, попавшая в тормозные магистрали и приборы в процессе зарядки и опробования тормозов, конденсируется и замерзает, закупоривая калиброванные отверстия воздухораспределителей и образуя ледяные пробки в тормозных магистралях и под золотником крана машиниста.

Основными причинами попадания влаги в магистраль поезда при безлокомотивной обработке составов являются: - повышенная относительная влажность наружного воздуха; - высокая температура воздуха после второй ступени сжатия в компрессоре; - отсутствие достаточной величины поверхности охлаждения и осаждения влаги в пневмосистеме; - недостаточно эффективная работа влагомаслооотделителей; - высокая степень износа компрессоров.

Таким образом, совершенствование технологии подготовки (осушки) сжатого воздуха в УЗОТ, отвечающей критериям эффективности, надежности, экономичности, экологичности, а также минимизирующей влияние человеческого фактора (ошибок персонала), является назревшей необходимостью, которая отражена в стратегической программе развития ОАО «РЖД» и подтверждена статистикой отказов тормозного оборудования подвижного состава.

Целью исследования является установление теоретических и экспериментальных закономерностей реализации тепловлажностных режимов функционирования пневмосистем УЗОТ, позволяющее усовершенствовать технологию подготовки сжатого воздуха с использованием эффекта адиабатического расширения с последующим осаждением, отводом, очисткой и возвратом конденсата в систему оборотного водоснабжения вагонных депо.

В соответствии с поставленной целью необходимо решить задачи:

  • определить критерии выбора технологии осушки сжатого воздуха для УЗОТ пунктов технического обслуживания вагонов;
  • разработать математическую модель теплового функционирования пневмосистем (ТФП) УЗОТ, позволяющую определить рациональную структуру его пневмосистемы с учетом изменения влагосодержания воздуха при различных атмосферных условиях и режимах работы;
  • на основе созданной модели подобрать схему адиабатического расширения сжатого воздуха для получения требуемого запаса по температуре точки росы;
  • выполнить расчеты по определению влагосодержания сжатого воздуха в различных элементах пневмосистемы и на выходе из УЗОТ при заданных перепадах давления в системе, оценив степень влияния элементов на количественные характеристики осаждаемой в них влаги;
  • провести экспериментальные исследования (эксплуатационные испытания) ТФП УЗОТ в режимах реального времени;
  • на основе системного анализа разработать план реализации выбранной технологии подготовки сжатого воздуха;

- провести обоснование предлагаемой технологии подготовки сжатого воздуха с позиций ресурсосбережения и эколого-экономической целесообразности.

Методы исследования и достоверность полученных результатов

Методологической основой работы являются методы газовой динамики, тепломассобмена, теории подобия и математической статистики.

Достоверность полученных результатов подтверждается:

- достаточной сходимостью результатов математического моделирования с данными экспериментальных исследований и эксплуатационных испытаний;

- критическим обсуждением результатов работы с экспертами – ведущими специалистами ВНИИЖТа, ВЭлНИИ, ВНИКТИ, АСТО, НПО ДЭВЗ и ВНУ им. В. Даля (г. Луганск, Украина).

Научная новизна

  • определена степень влияния внешних и внутренних факторов на режимы ТФП УЗОТ;
  • получены численные значения переменных, учитывающих влияние внешних и внутренних факторов на режимы ТФП УЗОТ;
  • создана математическая модель ТФП УЗОТ, позволившая получить инженерную формулу для расчетов влагосодержания сжатого воздуха;
  • теоретически обоснована и экспериментально подтверждена правомерность использования эффекта дросселирования для управления процессами конденсации влаги в пневмосистемах УЗОТ;
  • предложена технология осушки воздуха с использованием адиабатического расширения сжатого воздуха в управляемом дросселе с последующей механической сепарацией влаги;
  • проведено обоснование предложенной технологии подготовки сжатого воздуха с позиций эколого-экономической эффективности и ресурсосбережения.

Практическая ценность

- предложенная математическая модель ТФП УЗОТ может быть использована при решении конкретных задач проектирования, модернизации и эксплуатации пневмосистем УЗОТ ПТО вагонных депо;

- впервые на практике применена технология осушки сжатого воздуха на основе адиабатического расширения в управляемом дросселе с последующей сепарацией и локализацией влаги в устройствах механической осушки (жалюзийных сепараторах);

- разработанная технология имеет промышленное внедрение и положительный опыт эксплуатации на УЗОТ ПТО «Север» и «Юг» вагонного депо станции Батайск, УЗОт ПТО вагонного депо станции Лихая, что подтверждено соответствующими актами внедрения;

- предложенная схема очистки и возврата в оборотное водоснабжение сконденсированной из сжатого воздуха влаги повышает экологичность и ресурсосбережение в системах технического обслуживания вагонов;

- определен экономической эффект от ликвидации простоев и внеплановых ремонтов по причине перемерзания приборов и магистралей, а также возврата очищенного конденсата в систему оборотного водоснабжения вагонного депо;

- результаты научных исследований внедрены в учебный процесс РГУПС.

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертации докладывались на заседании кафедр «Вагоны и вагонное хозяйство», «Локомотивы и локомотивное хозяйство», «Электрический подвижной состав» РГУПС; на ежегодных международных научно-технических конференциях «Проблемы рельсового транспорта» (г. Луганск, Восточно-украинский национальный университет им. В. Даля, 2003, 2004, 2005, 2006 г.г.); Всероссийской научно-практической конференции «Транспорт – 2005» (Ростов-на-Дону, РГУПС); на международной научно-практической конференции «Проблемы и перспективы развития железнодорожного транспорта» (г. Днепропетровск, Днепропетровский национальный университет железнодорожного транспорта им. академика В. Лазаряна); на IV Международной научной студенческой конференции “Trans-Mech-Art-Chem” (г. Москва, МГУПС, 2006 г.); на научно-техническом совете АСТО (завод «ТрансМаш», г. Москва, 2006 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 13 печатных работ. Материалы диссертационных исследований включены в отчеты по научно-исследовательским работам.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка использованных источников, содержащего 128 наименований, и двух приложений. Общий объем диссертации составляет 189 страниц (9 таблиц, 58 рисунков).

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении отображена актуальность рассматриваемой проблемы и обоснована необходимость поиска эффективной технологии подготовки (осушки) сжатого воздуха для устройств зарядки и опробования тормозов в пунктах технического обслуживания вагонных депо.

В первой главе проведен анализ состояния исследуемого вопроса и методов подготовки сжатого воздуха. Определены основные требования, предъявляемые к качеству сжатого воздуха при его подготовке для систем технического обслуживания вагонных депо. Исследованиям в области повышения качества сжатого воздуха на магистральном и промышленном транспорте посвятили целый ряд теоретических и экспериментальных работ следующие ученые: Л.В. Балон, В.А. Браташ, И.Я. Виноходов, В.И. Водяник, Ю.Н. Головач, В.Г. Иноземцев, В.М. Казаринов, Д.Э. Карминский, В.Д. Карминский, В.Г. Козубенко, В.О. Кубил, В.Д. Кузмич, В.И. Копшаков, С.Г. Микулин, Ю.Е. Просвиров, А.Л. Редин, Т.Л. Риполь-Сарагоси, И.В. Скогорев, В.А. Смородин, Г.М. Финкельштейн, А.А. Шарунин, К.Д. Шевченко, С.В. Ше-лухин, В.Г. Щербаков и др.

В результате проведенного анализа технологий и методов осушки сжатого воздуха, применяемых в различных отраслях народного хозяйства, включая железнодорожный транспорт, наиболее приемлемым, с учетом специфики функционирования пневмосистем УЗОТ, является метод адиабатического расширения сжатого воздуха в управляемом дросселе с последующей сепарацией и локализацией влаги в устройствах механической осушки (жалюзийных сепараторах).

Успех внедрения любой технологии зависит от четкого определения плана ее реализации с учетом специфики производства. Для этого в работе был использован метод «SWOT-анализа», основанный на системном подходе к решению сложных производственно-технологических задач.

Вторая глава посвящена созданию математической модели ТФП УЗОТ для ПТО вагонных депо. Оценка воздействия внутренних и внешних факторов влияния на режимы ТФП проводилась согласно расчетной схеме (рис. 1). В состав схемы включены элементы, состоящие из машин и аппаратов, объединенных по принципу системности подготовки сжатого воздуха и различного влияния на изменение влагосодержания сжатого воздуха на каждом отдельно выбранном участке.

Определим количество конденсата, образующегося в каждом из элементов пневмосистемы, через соответствующие функции влияния

Xк= X1 А; Xp= X1 B; X0= X1 C + X1 C/; Xd = X1 D,

где A = f1 – функция влияния на осаждение влаги в элементе «А»;

B = f2 – функция влияния на осаждение влаги в элементе «В»;

C = f3 – функция влияния на осаждение влаги в элементе «С»;

C/ = f4 – функция влияния на осаждение влаги в элементе «C/»;

D = f5 – функция влияния на осаждение влаги в элементе «D»;

X1 – влагосодержание атмосферного воздуха.

Рис.1. Расчетная схема ТФП УЗОТ: A – компрессор, С/ - магистраль на участке «компрессор – ресивер», В – ресивер, С// - магистраль на участке «ресивер – охладитель», С – воздушный охладитель, С/// - магистраль на участке «охлади-тель – дроссель/система жалюзийных сепараторов», С//// - магистраль на участке «дроссель/система жалюзийных сепараторов–УЗОТ», D – управляемый дроссель, F–УЗОТ. Т – температура сжатого воздуха и окружающее среды в соответствующих точках системы; Х – влагосодержание там же; Р – давление сжатого и атмосферного воздуха; W – расход сжатого воздуха; Q – теплота отданная или воспринятая соответствующим элементом; V – скорость ветра.

Влагосодержание сжатого воздуха на выходе из УЗОТ можно определить как разность между влагосодержанием атмосферного воздуха и суммой конденсата, отведенного от каждого элемента пневмосистемы:

Х14 = Х1 – (Xк+ Xр+Х0+ Xd). (1)

Количество отведенной влаги от каждого элемента определяется в процентном соотношении как

Xотв = Хвх/Хвых 100 %, (2)

где Хвх, Хвых – влагосодержание сжатого воздуха на входе и выходе из соответствующего элемента пневмосистемы.

Таким образом, общее уравнение, связывающее влагосодержание сжатого воздуха на выходе из УЗОТ X14 с влагосодержанием атмосферного воздуха X1, можно записать в виде

, (3)

где f1, f2, f3, f4, f5 – функции, определяющие степень понижения влагосодержания для данного элемента;

y1, y2, y3, y4, y5 – коэффициенты, определяющие степень влияния («вес») данного элемента на снижение в нем влагосодержания.

При создании математической модели ТПФ УЗОТ использовались математические модели отдельных ее элементов с соответствующим анализом определяющих групп параметров влияния. Наиболее характерными для рассмотрения в данной системе являются элементы «B» (рис. 2) и «D» (рис. 3).

Рис.2. Расчетная схема элемента «B».

Pages:     || 2 | 3 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»