Водяная система тепловоза

                                                                                                                                                                          ВОДЯНАЯ СИСТЕМА ТЕПЛОВОЗА

 

Для отвода тепла, выделяющегося при работе дизель-генератора, служит водяная система тепловоза закрытого типа с принудительной циркуляцией (рис. 50). На тепловозе имеются две самостоятельные системы охлаждения воды, каждая из которых имеет свой трубопровод, водяной насос, секции радиатора и мотор-вентиляторы.

 

Водяная система охлаждения дизеля предназначена для охлаждения втулок и крышек цилиндров дизеля, корпуса турбокомпрессора и выпускных коллекторов. В холодное время года вода используется для подогрева топлива, обогрева кабины машиниста отопительно-вентиляционной установкой, подогрева воды в баке санитарного узла и огнегасящей жидкости в резервуаре установки пенного пожаротушения. Эта система предусматривает как высокотемпературное, так и низкотемпературное охлаждение, причем переход на высокотемпературное охлаждение допускается при наличии давления в расширительном баке не менее 0,03 МПа (0,3 кгс/см2). Переход осуществляется вручную установкой тумблера на шкафу холодильной камеры в положение «104 °С», при этом отключается реле, работающее на снятие нагрузки дизель-генератора при 96 °С. 

 

 

 

Водяной насос дизеля (правый по ходу тепловоза) нагнетает воду в охлаждающие полости дизеля. Нагретая вода отводится от дизеля в верхний коллектор холодильника тепловоза, проходит через секции радиатора 21 и из нижнего правого коллектора поступает во всасывающую полость насоса, замыкая круг циркуляции «горячего» контура.

 

На трубопроводе отвода воды из дизеля предусмотрены две бонки под электротермометры, показывающие температуру воды на выходе из дизеля, пять бонок 20 под установку датчиков-реле температуры. Из них три датчика-реле служат для управления холодильником тепловоза, а два других предназначены для защиты дизель-генератора от перегрева воды при высокотемпературном и низкотемпературном охлаждении, т. е. для снятия нагрузки дизель-генератора при достижении предельных температур воды. На этом же трубопроводе имеется штуцер 6 под манометр. Такой же штуцер есть на трубопроводе подвода воды к всасывающей полости водяного насоса и рядом с ним установлен патрубок 7 под ртутный термометр. На выходе воды из дизеля из наивысшей точки трубопровода и от верхней части коллекторов охлаждающих секций идут трубопроводы в расширительный водяной бак. Они отводят паровоздушную смесь во время работы дизель-генератора и воздух при заправке системы, благодаря чему исключается возможность создания в системе «пробки», которая может привести к нарушению режима охлаждения.

 

Трубопровод на всасывании соединен с расширительным баком через невозвратный клапан 18 и служит для подпитки водяной системы, Кроме того, столб воды от расширительного бака до полости на всасывании насоса создает подпор, улучшающий условия работы водяного насоса. От системы дизеля преду смотрен отбор горячей воды через вентиль 26 на подогрев топлива. При открытом вентиле 23 происходит циркуляция воды, подогревающей воду в бачке санитарного узла. От задней части дизель-генератора отбирается вода для отопительно-вентиляционного агрегата через вентиль 33. Для выпуска воды из трубопровода отопительно-вентиляционного агрегата необходимо открыть вентиль 31 и краны 41 и 42. Кран 42 служит также для выпуска воздуха при заправке системы водой. Его необходимо открывать перед каждым пуском дизель-генератора во избежание образования воздушной «пробки» и замерзания воды в трубопроводе к отопительно-вентиляционному агрегату в холодное время года. Так как трубопровод отопительно-вентиляционной установки в зимнее время может подвергаться переохлаждению, то на нем предусмотрена теплоизоляция.

 

Для пополнения системы водой служит ручной водяной насос 19. Перед работой ручным насосом нужно соединить заправочную головку с емкостью, заполненной приготовленной водой, и открыть вентили 24 и 25. После окончания заправки эти вентили необходимо перекрыть, слить воду из корпуса насоса, вывернув пробку в нижней части корпуса. Ручным насосом пользуются в местах, удаленных от мест экипировки тепловозов. Водяную систему заправляют через вентили 30 и 35. При этом открывают вентиль 28, соединяющий верхнюю полость расширительного бака с атмосферой. Пробки слива 13 и 14 отворачиваются для полного удаления воды из системы. Невозвратный клапан 18 предотвращает выброс воды в расширительный бак после остановки дизель-генератора при высокой температуре воды.

 

Температура воды, охлаждающей дизель, масло и наддувочный воздух, регулируется открытием и закрытием боковых жалюзи, включением и отключением мотор-вентиляторов холодильной камеры с одновременным открытием и закрытием верхних жалюзи.

 

Водяная система охлаждения масла и наддувочного воздуха образует «холодный» контур. Водяной насос, левый по ходу тепловоза, нагнетает воду в левый нижний коллектор холодильника тепловоза и по передним секциям радиатора -- в верхний левый коллектор. Из левого верхнего коллектора вода отводится в правый верхний коллектор и по восьми левым и трем правым секциям радиатора опускается вниз, охлаждается и от нижних коллекторов подходит к охладителю масла. Охладив масло, вода идет на охлаждение наддувочного воздуха и к всасывающей полости водяного насоса, т. е. замыкается «холодный» контур водяной системы.

 

Всасывающая полость водяного насоса этого трубопровода также соединяется с расширительным баком через трубу с невозвратным клапаном 18. Параллельно этому клапану установлен вентиль 29, который открывают при заправке и сливе воды из системы. От этого контура в зимнее время подогревается огнегасящая жидкость в резервуаре воздухопенной противопожарной установки. Отключается обогрев вентилем 40. На трубопроводе охлаждения масла и наддувочного воздуха также имеются штуцера 6 под манометры и патрубки 7 для ртутных термометров.

 

В зимнее время при работе дизель-генератора на малых позициях контроллера машиниста наддувочный воздух бывает холоднее, чем охлаждающая его вода, и наблюдается обратный процесс передачи тепла от воды к наддувочному воздуху. В результате этого процесса возникает опасность переохлаждения воды «холодного» контура. Поэтому в системе предусмотрен вентиль 27, при открытии которого часть горячей воды, выходящей из дизеля,попадает во всасывающую полость водяного насоса «холодного» контура, а циркуляционный насос охлаждающей воды дизеля отбирает воду из контура охлаждения масла и наддувочного воздуха после охладителя масла дизеля. Автоматическое управление левыми жалюзи и мотор-вентиляторами осуществляется датчиками-реле температуры, установленными на выходе масла из дизеля.

 

Расширительный бак для воды (рис. 51) предназначен для компенсации тепловых расширений воды, пополнения системы водой, создания напора на всасывании водяных насосов и представляет собой цилиндрическую емкость с теоретическим объемом 0,34 м3 (340 л), разделенную перегородкой 12, установленной по центру паровоздушного клапана. Перегородка не доходит до верхней и нижней частей обечайки 10, чем создается возможность сообщения левой и правой частей бака между собой. Одна часть бака сообщается с системой охлаждения дизеля, а другая -- с системой охлаждения масла и наддувочного воздуха через патрубки 17, приваренные к обечайке бака. В месте приварки патрубков обечайка усилена накладками. Бак крепится к кронштейну в крыше тепловоза двумя лентами 9 и четырьмя болтовыми соединениями 8.

 

 

 

Рис. 51. Бак для воды:

 

1 -- днище; 2 -- ограждение реле уровня; 3 -- реле уровня; 4, 14 -- бонки; 5, 6, 13, 16 -- штуцера; 7 -- труба; 8 -- болт; 9 -- лента; 10 -- обечайка; 11 -- клапан; 12 -- перегородка; 15 -- водомерное устройство; 17 -- патрубок

 

Внутри бака установлена труба 7, которая служит для выпуска воздуха из системы при заправке и в то же время не допускает переполнения бака водой. Объем воды в баке при полностью заправленной системе составляет 0,295 м3 (295 л). С правой стороны по ходу тепловоза на днище бака приварено два штуцера 16 для крепления водомерного устройства 15. Через эти штуцера сообщаются полости бака и водомерного устройства. По водомерному устройству визуально контролируется уровень воды в баке. Для улучшения видимости уровня воды предусмотрен светильник, укрепленный на бонках 14. Пароотводные трубки от систем охлаждения дизеля, масла и наддувочного воздуха подсоединяются к штуцерам 6 и 13. В днище бака с левой стороны вварено ограждение 2, в котором установлено реле уровня воды 3, которое при достижении уровня воды в баке ниже допустимого замыкает электрическую цепь лампочки, установленной на пульте управления. Бонка 4 служит для крепления электрических проводов к реле. Штуцер 5 предназначен для подсоединения трубопровода к манометру. Манометр служит для контроля за давлением в расширительном баке при высокотемпературном режиме охлаждения дизеля. Паровоздушный клапан и реле уровня воды уплотнены прокладками.

 

Водомерное устройство (рис. 52) показывает уровень воды в расширительном баке для воды и представляет собой сосуд, сообщающийся с баком. Это устройство крепится к штуцерам 2, вваренным в днище бака, с помощью муфт 3 и контргаек 4. Монтаж этих резьбовых соединений производится с подмоткой из пеньки на цинковых белилах. Бак сообщается с водомерным устройством в верхней части через штуцер 5, а в нижней части -- через корпус крана 11. К верхней части корпуса крана крепится наконечник 8 с помощью накидной гайки 9. Корпус крана и наконечник уплотнены втулкой 10. На наконечник 8 и штуцер 5 надеты рукава 6, в которые вставлена стеклянная трубка 7. Рукава 6 обеспечивают герметизацию соединений, а также предохраняют стеклянную трубку от повреждений, выполняя функции амортизаторов. На стеклянной трубке красной эмалью нанесены метки нижнего и верхнего допустимых уровней.

 

 

 

Рис. 52. Водомерное устройство:

 

1 -- днище    бака;   2,   5,   12 -- штуцера;   3 -- муфта; 4 -- контргайка;     6 -- рукав;     7 -- трубка;   8 -- наконечник;   9,   13 -- гайка;   10 -- втулка;   11-- кран; 14 -- клапан; 15 -- маховичок

 

Разобщение водомерного устройства от расширительного бака производится клапаном 14 крана. На хвостовике клапана закреплен маховичок 15. Со стороны маховичка в корпус крана установлены поднабивное кольцо, уплотнение и втулка сальника. Уплотнение изготовлено жгутом из двух-трех нитей расплетенной асбестопроволочной набивки. Образованный таким образом сальник поджимается накидной гайкой 13. В нижнюю часть корпуса ввернут штуцер 12. К нему подсоединяется водоспускной кран.

 

Чтобы проверить уровень воды в баке, необходимо при закрытом водоспускном кране открыть кран водомерного устройства вращением маховичка 15. При этом образуются два сообщающихся сосуда: бак и водомерное устройство. Вода из бака пройдет по нижнему штуцеру, внутренней полости корпуса крана 11, переходнику и заполнит стеклянную трубку. Воздух, вытесненный водой, уйдет из водомерного устройства через верхние штуцера 5 и 2 в расширительный бак. Уровень воды в стеклянной трубке будет соответствовать уровню в расширительном баке. Чтобы проверить правильность показаний водомерного устройства в эксплуатации, необходимо закрыть кран 11, открыть водоспускной кран и выпустить воду из водомерного стекла. Затем закрыть водоспускной кран и открыть кран водомерного устройства. После заполнения водомерного устройства водой и прекращения колебания мениска необходимо заметить занятое положение уровня. Потом повторить все сначала. Уровень воды должен занять то же положение.

 

Паровоздушный клапан (рис. 53) предназначен для поддержания необходимого давления в расширительном баке при высокотемпературном режиме охлаждения дизеля и для сообщения бака с атмосферой при разрежении в водяной системе. Клапан установлен в верхней части бака. Для его установки в отверстии обечайки вварена гайка с резьбой. На корпусе клапана также нарезана резьба. При ввертывании клапана между гайкой и фланцевой поверхностью корпуса установлена прокладка. Между колпаком 11 и корпусом также установлена прокладка 15. К колпаку приварен штуцер, к которому присоединяется труба, соединяющаяся с атмосферной трубой после вентиля от расширительного бака. В корпус клапана ввернут корпус 18 парового клапана, который также уплотнен прокладкой 13. Для фиксации взаимного положения оба корпуса зашплинтованы проволокой 8. При повышении давления в баке более 0,05--0,075 МПа (0,5--0,75 кгс/см2) грибок 12 парового клапана поднимается вверх, преодолевая сопротивление пружины 3. После поднятия грибка образуется кольцевой зазор между прокладкой 14 и посадочной поверхностью грибка. Через этот зазор выходит пар из бака по пароотводной трубе в атмосферу. При установившемся нормальном давлении в баке пружина 3, разжимаясь, своим нижним концом давит на шток 4 через опорную шайбу 20, нижний изолятор 21, шайбу 2, контровочную шайбу 22 и гайку 1. Грибок 12, жестко закрепленный на верхней части штока, опускается вниз и прижимается к прокладке 14, обеспечивая герметичность, и дальнейшее понижение давления в баке прекращается.

 

 

 

Рис. 53. Паровоздушный клапан:

 

1 -- гайка; 2--нижняя шайба; 3--пружина прямого действия; 4 -- шток; 5 -- верхний изолятор; 6,7 -- нижняя и верхняя тарелки; 8 -- шплинтовочная проволока; 9 -- уплотнительное кольцо; 10 -- пружина обратного действия; 11 --колпак; 12 -- грибок; 13, 14, 15, 17--прокладки; 16, 18 -- корпуса; 19, 20 -- спорные шайбы; 21 -- нижний изолятор; 22 -- контровочная шайба; А -- отверстие для впуска воздуха

 

При охлаждении воды в расширительном баке образуется разрежение, а при достижении его 2--8 кПа (0,02--0,08 кгс/см2) под действием избыточного атмосферного давления опускается верхняя тарелка 7 воздушного клапана, сжимая пружину 10. После открытия воздушного клапана внутренняя полость бака сообщается с атмосферой через отверстия А. Как только давление в баке выравняется с атмосферным, пружина 10 снова прижмет верхнюю тарелку к грибку 12. Герметичность закрытия обеспечивается уплотнительным кольцом 9. На некоторых тепловозах первых выпусков имеются клапаны в несколько другом исполнении, но принцип и параметры срабатывания те же.

 

Реле уровня воды предназначено для дистанционного контроля за нижним уровнем воды в расширительном баке. При снижении уровня воды ниже допустимого поплавок реле опускается и рычагом воздействует на контакты микровыключателя. В результате замыкания контактов микровыключателя замыкается электрическая цепь сигнальной лампы на пульте управления. Уровень воды, при котором срабатывает реле, регулируют болтом, ввернутым в рычаг поплавка с наружной стороны бака. При транспортировке реле поплавок фиксируется стопорным винтом, для чего поворотом винта по часовой стрелке нужно совместить индекс на его головке с буквой Т на крышке реле. При вводе реле в.эксплуатацию стопорный винт поворачивают на 180° против часовой стрелки до совмещения на головке винта с буквой Э на крышке реле.

 

Датчики-реле температуры (рис. 54) предназначены для обеспечения работы холодильника тепловоза в автоматическом режиме и для защиты дизеля от перегрева воды и масла. Три датчика служат для регулирования температуры воды, три -- для регулирования температуры масла, два -- для защиты дизеля от перегрева воды при высокотемпературном и низкотемпературном режимах охлаждения, один датчик -- для защиты от перегрева масла.

 

 

 

Рис. 54. Датчик -- реле температуры:

 

1 -- термосистема;   2 -- шток;   3,  11,  13,   14 -- пружины;  4 -- гайка;  5 -- корпус;   6, 8 -- рычаги; 7 -- упор; 9 -- переключатель;  10 -- разъем;  12 -- ось; 15--винт изменения уставки

 

Датчик-реле температуры состоит из манометрической жидкостной термосистемы 1, к дну сильфона которой прижат пружиной 3 шток 2. Другим концом шток 2 воздействует на систему рычагов 6 и 8, шарнирно укрепленную на оси 12 и поджатую к штоку 2 двумя пружинами 11 и 13. Кинематическая связь рычагов 6 и 8 осуществляется пружиной 14 и винтом уставок 15. Переключатель 9 жестко закреплен на панели прибора. Корпус прибора металлический и с термосистемой соединяется винтами.