Выбор системы воздухоснабжения и воздушного охлаждения

Локомотив является мощным потребителем воздуха. Во-первых, воздух используется как компонент рабочей смеси в силовых установках тепловозов и газотурбовозов, во-вторых, для охлаждения тяговых электрических машин и аппаратов.

Система воздухоснабжения дизеля предназначена для забора воздуха, его очистки, охлаждения (подогрева) и нагнетания в дизель. К показателям работы системы воздухоснабжения прежде всего относят эффективность очистки воздуха от пыли, влаги и других примесей, гидравлическое сопротивление и пылеёмкость воздухоочистителя.

В систему воздухоснабжения входят устройство для очистки воздуха (воздухоочистители), агрегаты наддува (воздухонагнетатели), воздухоохладители, воздуховоды и воздухозаборные устройства.

Воздухоочистители предназначены для улавливания пыли из воздуха, подаваемого в энергетическую установку.

Воздухонагнетатели служат для предварительного сжатия воздуха, что повышает мощность энергетической установки.

Применяют систему воздухоснабжения с воздухоохладителями и без них. Охлаждение наддувочного воздуха на тепловозных дизелях применяют преимущественно при давлении наддувочного воздуха выше 0,17 – 0,2 МПа и осуществляют либо охлаждающим воздухом, либо водой. Наличие такого охлаждения позволяет уменьшить удельный объем воздуха, нагнетаемого в цилиндры дизеля, увеличивая этим массу заряда.

Система воздухоснабжения забирает воздух из атмосферы и подводит его к дизелю по трубе, от которой к каждому всасывающему каналу в крышке цилиндра ответвляется патрубок.

Системы охлаждения тяговых электрических машин и аппаратов предназначены для поддержания необходимого температурного режима электрооборудования в любых эксплуатационных условиях. На локомотивах применяют индивидуальную, централизованную и смешанную системы охлаждения. При индивидуальной системе для каждой электрической машины и аппарата забор воздуха осуществляется своим вентилятором. Централизованная система характерна тем, что все электрические машины и аппараты в ней снабжены воздухом от одной вентиляционной установки. При смешанной системе электрические машины и аппараты объединены в группы, каждую из которых обслуживает вентилятор.

Наиболее распространенной схемой охлаждения в локомотивостроении является смешанная. Характерная особенность такой схемы применительно к тепловозу или газотурбовозу – групповая система охлаждения тяговых двигателей и индивидуальная генератора.

Нецентрализованные системы (индивидуальные и смешанные) более экономичны по стоимости изготовления. Однако наличие большего общего числа агрегатов снижает надежность и экономичность системы, усложняет наблюдение за техническим состоянием агрегатов.

Существенным недостатком централизованных систем является необходимость создания сравнительно большого давления (иногда превышающих 5 кПа) для вентиляторов с высокой производительностью. Это вызвано тем, что существенно удлиняются воздуховоды, увеличивая аэродинамическое сопротивление системы. Расход воздуха для охлаждения тяговых машин в централизованной и нецентрализованной системах одинаков. Поэтому для обеспечения потребного расхода воздуха повышают давление в системе, что приводит к дополнительным аэродинамическим потерям и увеличению затрат мощности на привод вентилятора. Недостатком централизованной системы являются также увеличение ее массы и габаритных размеров.

На проектном тепловозе установлена система централизованного воздухоснабжения (рис. 12). Для привода вентиляторов охлаждения используют электродвигатели переменного тока, питающиеся непосредственно от тегового генератора. От таких электродвигателей приводятся вентиляторы охлаждения холодильной камеры (МВ1-МВ4), вентиляторы охлаждения тяговых электродвигателей передней и задней тележек (МВ5, МВ6) и вентилятор охлаждения выпрямительной установки (МВ7). Все электродвигатели трехфазные, асинхронные с короткозамкнутым ротором.