Способ работы маневрового тепловоза и маневровый тепловоз
Владельцы патента RU 2466890:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Самарский государственный университет путей сообщения" (СамГУПС) (RU)
Изобретение относится к рельсовым транспортным средствам, в частности к маневровым локомотивам с силовыми установками, состоящими из силовой установки в виде двух двигателей внутреннего сгорания и одного генератора. Способ работы маневрового тепловоза заключается в оптимизации режимов работы маневрового тепловоза путем энергокомбинирования. Оптимизацию режимов работы маневрового тепловоза производят подключением двух автономных приводов к одному генератору, причем на малых, средних нагрузках и в режиме холостого хода подключают первый автономный привод. Его вал вращает якорь генератора. На средних нагрузках подключают второй автономный привод, его вал вращает остов генератора. На больших нагрузках подключают два автономных привода, причем якорь генератора и его остов вращают в противоположные стороны. Технический результат заключается в оптимизации режимов работы тепловоза и снижении расхода топлива. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 2 ил.
Изобретение относится к рельсовым транспортным средствам, в частности к маневровым локомотивам с силовыми установками, состоящими из силовой установки в виде двух двигателей внутреннего сгорания и одного генератора.
Известен способ работы маневрового двухдизельного тепловоза с энергетической установкой, состоящей из двух дизель-генераторов, заключающийся в нагружении тяговых двигателей тепловоза одним дизель-генератором или двумя дизель-генераторами одинаковой мощности [патент РФ №77834, МПК B61C 17/00, опубл. 10.11.2008, БИ №31, авторы: Бондаренко Л.М. и др. «Маневровый тепловоз»].
Известен двухдизельный тепловоз с энергетической установкой, состоящей из двух дизель-генераторов одинаковой мощности, размещенных по разные стороны от кабины управления [патент РФ №77834, МПК B61C 17/00, опубл. 10.11.2008, БИ №31, авторы: Бондаренко Л.М. и др. «Маневровый тепловоз»].
Недостатками способа работы маневрового двухдизельного тепловоза и устройства маневрового двухдизельного тепловоза являются плохая оптимизация режимов работы маневрового двухдизельного тепловоза, высокий расход топлива.
Известен способ работы маневрового двухдизельного тепловоза с энергетической установкой, состоящей из двух дизель-генераторов, заключающийся в нагружении тяговых двигателей тепловоза одним дизель-генератором или двумя дизель-генераторами одинаковой мощности [патент РФ №90393, МПК B61C 17/00, B61C 17/04, опубл. 10.01.2010, БИ №1, авторы: Бабков Ю.В. и др. «Маневровый двухдизельный тепловоз»].
Известен двухдизельный тепловоз с энергетической установкой, состоящей из двух дизель-генераторов одинаковой мощности [патент РФ №90393, МПК B61C 17/00, B61C 17/04, опубл. 10.01.2010, БИ №1, авторы: Бабков Ю.В. и др. «Маневровый двухдизельный тепловоз»].
Недостатками способа работы маневрового двухдизельного тепловоза и устройства маневрового двухдизельного тепловоза являются плохая оптимизация режимов работы маневрового двухдизельного тепловоза, высокий расход топлива.
Данное техническое решение выбрано авторами в качестве прототипа.
Техническим результатом является повышение оптимизации режимов работы двухдизельного тепловоза с силовой энергоустановкой и снижение расхода топлива.
Технический результат достигается тем, что в способе работы маневрового тепловоза, заключающейся в оптимизации режимов работы маневрового тепловоза путем энергокомбинирования, оптимизацию режимов работы маневрового тепловоза производят подключением двух автономных приводов к одному генератору, причем на малых, средних нагрузках и в режиме холостого хода подключают первый автономный привод, его вал вращает якорь генератора, на средних нагрузках подключают второй автономный привод, его вал вращает остов генератора, на больших нагрузках подключают два автономных привода, причем якорь генератора и его остов вращают в противоположные стороны.
В маневровом тепловозе, содержащем несущую раму, кузов капотного типа, кабину управления и силовую энергоустановку, силовая установка выполнена из двух автономных приводов с выходными валами и генератора переменного тока, причем генератор размещен между двумя автономными приводами, а выходной вал первого автономного привода соединен с якорем генератора, выходной вал второго автономного привода соединен с остовом генератора.
Силовая установка тепловозов выполнена в виде двух дизелей, причем мощность первого дизеля меньше мощности второго дизеля, или из двух автономных приводов, один - дизель, второй привод выполнен в виде газотурбинной установки.
Параллельная работа двух автономных приводов на один генератор позволяет оптимизировать работу энергоустановки тепловоза и сократить расход топлива за счет того, что на малых и средних нагрузках работает первый автономный привод, на средних нагрузках работает второй автономный привод, на больших нагрузках работают два автономных привода, а якорь генератора и его остов вращают разнонаправлено, а удельный расход первого автономного привода меньше удельного расхода второго автономного привода.
Постановка на маневровый тепловоз двух автономных приводов, работающих на один генератор, позволяет упростить конструкцию силовой энергоустановки тепловоза, а также оптимизировать работу тепловоза.
Соединение первого автономного привода с якорем генератора, а второго автономного привода с остовом генератора позволяет вращать разнонаправленно одновременно якорь и остов генератора, что позволяет повысить мощность тепловоза и обойтись без устройств согласования частот вращения первого и второго автономных приводов.
На фиг. 1 представлен маневровый тепловоз, на фиг.2 - разрез А-А фиг.1.
Маневровый тепловоз состоит из кузова капотного типа 1, несущей рамы 2 и кабины управления 3, первого автономного привода 4, второго автономного привода 5, генератора переменного тока 6.
Способ работы маневрового тепловоза реализуется следующим образом.
Перед запуском маневрового тепловоза вал первого автономного привода 4 соединяют с якорем генератора 6, а вал второго автономного привода 5 отсоединяют от остова генератора 6.
При запуске маневрового тепловоза запускают его первый автономный привод 4. Вал первого автономного привода начинает вращать якорь генератора 6, который вырабатывает электрическую энергию, и ей питают тяговые двигатели маневрового тепловоза.
Для трогания с места маневрового тепловоза и его работы на малых и средних нагрузках необходима небольшая мощность порядка 200-300 кВт. Эту мощность обеспечивает один первый автономный привод 4, при этом второй автономный привод 5 находится в режиме прогрева его топливной, водяной и масляной систем от соответствующих систем второго дизеля 5. Для этого эти системы двух автономных приводов объединены в единую систему. Таким образом, водяная, масляная и топливная системы заглушенного автономного привода выполняют функции радиатора охлаждения систем работающего автономного привода, а также обеспечивают поддержание заглушенного автономного привода в предпусковом состоянии.
При необходимости увеличения мощности маневрового тепловоза запускают его второй автономный привод 5, а первый автономный привод отключают 4. Коленчатый вал второго автономного привода соединен с остовом генератора 6 и вращает его. Генератор при вращении остова вокруг якоря вырабатывает электрический ток, которым питают тяговые электродвигатели.
Для дальнейшего повышения мощности тепловоза вал первого автономного привода 4 соединяют с якорем генератора, а вал второго 5 автономного привода соединяют с остовом генератора. Затем при работающем одном автономном приводе запускают второй, причем вал первого автономного привода вращает якорь генератора 6 в одну сторону, а вал второго автономного привода вращает остов генератора в другую сторону.
Таким образом, два автономных привода работают на один генератор 6, с согласованием частот вращения их коленчатых валов в генераторе.
Для уменьшения мощности тепловоза при двух работающих автономных приводах один из них отключают и генератор работает при вращении якоря или его остова, а второй автономный привод 5 переходит в предпусковой режим.
При простое маневрового тепловоза в депо один его автономный привод работает на прогрев двух автономных приводов, а также на зарядку аккумуляторных батарей, на привод тормозного компрессора и на осушку тяговых двигателей.
Первый и второй автономные приводы размещены на несущей раме 2 маневрового тепловоза и закрыты кузовом капотного типа 1. Кабина управления 3 маневрового тепловоза размещена в одном из концов рамы тепловоза.
Автономные приводы могут быть выполнены в виде дизелей и газотурбинных установок.
Например, первый автономный привод выполняется в виде дизеля, а второй автономный привод выполняется в виде газотурбинной установки, причем целесообразно, чтобы мощность первого автономного привода была меньше мощности второго автономного привода.
Первый автономный привод может быть выполнен из маломощного дизеля, а второй автономный привод может быть выполнен в виде более мощного дизеля
Электрическая передача тепловоза выполнена «переменно-переменного» тока, что существенно уменьшает габаритные размеры и вес генератора и тяговых двигателей.
Распределение мощности составляющих автономных приводов маневрового тепловоза можно выполнить следующим: первый автономный привод 30%, второй автономный привод 70%, а также различные варианты комбинации мощностей автономных приводов.
Предлагаемый маневровый тепловоз способен работать по системе трех единиц тяги, позволяет снизить расход топлива при работе на холостом ходу на 5-10%, при работе на малых нагрузках на 10-15%, при работе на средних нагрузках на 15-20% и при работе на максимальных нагрузках на 5-10%.
1. Способ работы маневрового тепловоза, заключающийся в оптимизации режимов работы маневрового тепловоза путем энергокомбинирования, отличающийся тем, что оптимизацию режимов работы маневрового тепловоза производят подключением двух автономных приводов к одному генератору, причем на малых, средних нагрузках и в режиме холостого хода подключают первый автономный привод, его вал вращает якорь генератора, на средних нагрузках подключают второй автономный привод, его вал вращает остов генератора, на больших нагрузках подключают два автономных привода, причем якорь генератора и его остов вращают в противоположные стороны.
2. Маневровый тепловоз, содержащий несущую раму, кузов капотного типа, кабину управления и силовую энергоустановку, отличающийся тем, что силовая установка маневрового тепловоза выполнена из двух автономных приводов с выходными валами и генератора переменного тока, причем генератор размещен между двумя автономными приводами, а выходной вал первого автономного привода соединен с якорем генератора, выходной вал второго автономного привода соединен с остовом генератора.
3. Маневровый тепловоз по п.2, отличающийся тем, что силовая установка тепловозов выполнена в виде двух дизелей, причем мощность первого дизеля меньше мощности второго дизеля.
4. Маневровый тепловоз по п.2, отличающийся тем, что силовая установка тепловоза выполнена из двух автономных приводов, один - дизель, второй привод выполнен в виде газотурбинной установки.
