Система регулювання температури охолоджуючої рідини дизеля м756 дизель-поїзда др-1 з утилізацією теплоти відпрацьованих газів тепловим акумулятором з електропідігрівом

Реферат: Система регулювання температури охолоджуючої рідини дизеля М756 дизель-поїзда ДР-1 з утилізацією теплоти відпрацьованих газів тепловим акумулятором з електропідігрівом містить насос з регульованим електричним приводом, триступеневий клапан, тепловий акумулятор, розподільну коробку з регулювальною заслінкою, позиційний механізм регулювання заслінкою, додатковий електричний водяний насос, клапани вимикання теплового акумулятору, блоки керування роботою дизеля М756, керування системою регулювання температурою охолоджуючої рідини дизеля, керування автоматично діючого передпускового прокачування оливи при здійсненні пуску, керування пуском дизеля М756, електронагрівач теплового акумулятора, силовий електрокабель та джерело електроенергії. UA 78983 U (12) UA 78983 U UA 78983 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до систем регулювання двигунів внутрішнього згорання (ДВЗ), а саме дизеля М756 дизель-поїзда ДР-1. Відома штатна система охолодження дизеля М756 дизель-поїзда ДР-1, яка складається з регулювальної заслінки, що встановлена в системі охолодження між двигуном і холодильником і дозволяє підтримувати температуру охолоджуючої рідини в оптимальних межах при роботі двигуна під навантаженням і в процесі прогріву на холостому ході [1]. Недоліком системи є те, що при низьких температурах навколишнього середовища і не працюючому двигуні температура охолоджуючої рідини швидко знижується, що потребує постійного або періодичного прогрівання, тобто роботи двигуна на холостому ході в режимі прогріву. При цьому в місцях прогріву дизель-поїзда витрачається велика кількість палива, що призводить до погіршення екологічної обстановки із-за викидання в повітря відпрацьованих газів з великою кількістю шкідливих речовин, а крім цього система не має можливості додатково використовувати сторонні джерела енергії для підготовки працездатності самої системи. Найбільш близьким аналогом запропонованої корисної моделі є система регулювання температури охолоджуючої рідини двигуна внутрішнього згорання для приводу електроагрегату [2], що містить насос з регульованим електричним приводом, триступеневий клапан з електромагнітним управлінням від електронного блока і датчиків температури зв'язаних з електронним блоком, встановлених на вході і виході в сорочку охолодження двигуна внутрішнього згоряння і радіатор. Дана система регулювання температури охолоджуючої рідини двигуна внутрішнього згорання для приводу електроагрегату має недолік - це те, що є певна залежність теплової енергії, що виробляється ним, від електричного навантаження на генератор установки, а як слідство на ДВЗ. В реальних умовах експлуатації цей недолік призводить до того, що споживач не має можливості вільно варіювати потреби в різних видах енергії, а також, у теплового акумулятора відсутня можливість додаткового заряджання його від сторонніх джерел енергії. Задачею корисної моделі є додаткове використання теплової енергії відпрацьованих газів дизеля М756, яка дозволяє суттєво підвищити температуру рідкого теплоносія, поступаючого в тепловий акумулятор під час процесу накопичення їм теплоти, не знижуючи при цьому температуру теплоносія рідинної системи охолодження, регулювання цієї температури під час сталого прогріву дизеля в місті його оперативного відстою в резерві без фактичного запуску дизеля М756 і роботі на холостому ході. Задача вирішується завдяки тому, що при повному розряджанні теплового акумулятору і зниженні температури теплоносія в системи охолодження дизеля М756 дизель-поїзда ДР-1 забезпечується автоматичний повторно-короткочасний пуск дизеля для того, щоб зарядити від теплоти відпрацьованих газів теплового акумулятору, таким чином забезпечити роботоздатність системи регулювання температури охолоджуючої рідини дизеля М756 з утилізацією теплоти відпрацьованих газів тепловим акумулятором. Особливістю конструкції дизеля М756 дизель-поїзда ДР-1 є те, що він по-перше, швидкохідний дизель з безпосереднім впорскуванням палива і наддувом, по-друге, він має в конструкції два моноблоки, в яких і розташована основна частина системи охолодження дизеля, по-третє, в умовах експлуатації пуск дизеля допускається тільки при температурі рідини в водяній системі охолодження дизеля не нижче +40-45 °C [3, 4]. Задачею корисної моделі є підвищення ефективності використання палива й теплової енергії відпрацьованих газів, досягнення більш точного регулювання теплового стану дизеля та досягнення більшої зручності в утилізації теплоти відпрацьованих газів та охолоджувальної рідини. Крім цього в системі охолодження дизеля підтримується температура при заглушеному ДВЗ в межах обумовлених заводською інструкцією температур "гарячого прогріву", тобто не нижче+40-45 °C при низьких температурах оточуючого повітря в реальних умовах експлуатації, а при зменшенні температури теплоносія в тепловому акумуляторі - підтримання її у встановлених межах за рахунок теплоти відпрацьованих газів ДВЗ шляхом здійснення автоматичного повторно-короткочасного режиму роботи ДВЗ при періодичному чергуванні його роботи і зупинки (циклічний режим), а також за допомогою додаткового заряджання теплового акумулятора електронагрівачем теплового акумулятора, який дає змогу заряджати його від електричної мережі або стаціонарного джерела електроенергії, або бортового додаткового електрогенератора. Як джерело електроенергії для додаткового заряджання теплового акумулятора за допомогою електронагрівача теплового акумулятора і силового електрокабелю може бути використана електрична мережа або стаціонарне джерело електроенергії, або бортовий додатковий електрогенератор. При цьому, для задоволення мети і в межах вимог, встановлених заводською інструкцією щодо підтримання необхідного передпускового значення тиску в системі мащення ДВЗ, забезпечення безпечних експлуатаційних умов означеного автоматичного повторно - короткочасного режиму роботи ДВЗ за допомогою блока керування 1 UA 78983 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 пуском дизеля М756, необхідне обов'язкове проведення відповідного автоматичного передпускового прокачування оливи для досягнення встановленого значення цього тиску перед здійсненням пуску ДВЗ. Поставлена задача вирішується тим, що запропонована система регулювання температури охолоджуючої рідини дизеля М756 дизель-поїзда ДР-1 з утилізацією теплоти відпрацьованих газів тепловим акумулятором з електропідігрівом має тепловий акумулятор, який включено у контур циркуляції охолодження дизеля М756, встановлений паралельно глушнику, який заряджається через розподільну коробку з регулювальною заслінкою, позиційний механізм регулювання заслінкою, додатковий електричний водяний насос, клапани вимикання теплового акумулятору, блоки керування роботою дизеля М756, керування системою регулювання температурою охолоджуючої рідини дизеля, керування автоматично діючого передпускового прокачування оливи при здійсненні пуску, керування пуском дизеля М756, електронагрівач теплового акумулятора, силовий електрокабель та джерело електроенергії. На кресленні приведена схема запропонованої системи. Система регулювання містить дизель М756 1 з приєднаною до нього гідромеханічною передачею 2 дизель-поїзду ДР-1, глушник 3 з вихлопною трубою 7, розподільну коробку з регулювальною заслінкою 4, блока керування роботою дизеля М756 12, який здійснює управління регулятором паливного насосу високого тиску дизеля, блок керування системою регулювання температурою охолоджуючої рідини дизеля 13, який здійснює керування позиційним механізмом регулювання заслінкою 5 і самим тепловим акумулятором 6, встановлений паралельно глушнику, клапанами вимикання теплового акумулятору 8 і 10, додатковим електричним водяним насосом 11 для циркуляції рідини через водяні труби 9 при відборі теплоти від теплового акумулятору 6, з встановленим в ньому електронагрівачем теплового акумулятора 16, що з'єднаний з джерелом електроенергії 18 за допомогою силового електрокабеля 17, до дизеля М756, блока керування автоматично діючого передпускового прокачування оливи при здійсненні пуску 14 та блока керування пуском дизеля М756 15. Всі блоки системи, які спільно утворюють комплексний блок управління (КБУ) і сама система працюють в залежності від отриманої інформації від датчиків теплового акумулятора Д1, датчиків температури охолоджуючої рідини в моноблоках дизеля М756 Д2, датчику температури оливи в піддоні дизеля Д3 та датчиків температури оливи в моноблоках дизеля М756 Д4. Система працює наступним чином. При роботі дизеля М756 1 з приєднаною до неї гідромеханічною передачею 2 дизель-поїзда ДР-1 при температурі охолоджуючої рідини в водяній системі охолодження дизеля більше +4045 °C розподільна коробка з регулювальною заслінкою 4 за допомогою позиційного механізму регулювання заслінкою 5 переводиться у положення, коли відпрацьовані гази дизеля поступають у тепловий акумулятор 6, заряджаючи його. Переведення заслінки в середині розподільної коробки з регулювальною заслінкою 4 в означене положення здійснюється за допомогою блока керування системою регулювання температурою охолоджуючої рідини дизеля 13 після того, як датчики температури Д1 зафіксують температуру відповідно розрядженому тепловому акумулятору. Після того, як зарядка теплового акумулятора 6 відбулась в повному обсязі (що фіксується датчиками теплового акумулятора Д1), розподільна коробка з регулювальною заслінкою 4 за допомогою позиційного механізму регулювання заслінкою 5 переводиться у положення, коли відпрацьовані гази дизеля поступають у вихлопну трубу 7 через глушник 3. Подальша робота системи регулювання теплоти дизеля М756 відбувається на основі даних датчиків температури Д2, Д3, Д4. Відповідно до показників температур цих датчиків системою вираховується оптимальний тепловий стан охолоджуючої рідини дизеля М756 дизель-поїзда ДР-1 з утилізацією теплоти відпрацьованих газів тепловим акумулятором. Якщо при роботі дизеля М756 1 з приєднаною до нього гідромеханічною передачею 2 дизель-поїзда ДР-1 температура охолоджуючої рідини в водяній системі охолодження дизеля знизиться нижче +40-45 °C, то після отримання сигналу від датчиків температури Д2, Д3, Д4 до блока керування системою регулювання температурою охолоджуючої рідини дизеля 13 відбувається відкриття клапанів вимикання 8 і 10. Одночасно з ними включається додатковий електричний водяний насос 11, яким подається охолоджуюча рідина по водяним трубам 9 з водяної системи дизеля до теплового акумулятора 6, з якого відбирається накопичена від відпрацьованих газів теплота до водяної сорочки дизеля. Таким чином підтримується обумовлена заводською інструкцією на експлуатацію дизеля М756 дизель-поїзда ДР-1 умова підтримання температури в системі охолодження не нижче +40-45 °C. Подальша робота системи регулювання теплоти дизеля М756 відбувається на основі даних датчиків температури 2 UA 78983 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Д2, Д3, Д4. Відповідно до показників температур цих датчиків системою вираховується оптимальний тепловий стан охолоджуючої рідини дизеля М756 дизель-поїзда ДР-1 з утилізацією теплоти відпрацьованих газів тепловим акумулятором. При низький температурі навколишнього середовища та зарядженому тепловому акумуляторі 6 прогрів дизеля М756 здійснюється наступним чином: клапани 8 і 10 підключають до циркуляції тепловий акумулятор 6 та за допомогою додаткового електричного водяного насосу 11 по водяним трубам 9 відбирається накопичена теплота теплового акумулятора, що дозволяє прогріти охолоджуючу рідину дизеля від теплового акумулятора 6 в процесі підготовки до моменту пуску дизеля М756. При цьому блоки і елементи, що входять системи працюють аналогічно описаному раніше. Для підтримання температури рідини в системі охолодження при заглушеному ДВЗ в межах температур "гарячого прогріву" при низьких температурах оточуючого повітря в реальних умовах експлуатації, коли температура в тепловому акумуляторі може опуститися нижче допустимого значення, запропонована система працює наступним чином: після отримання команди з блока керування системою регулювання температурою охолоджуючої рідини дизеля 13 за допомогою блока керування автоматично діючого передпускового прокачування оливи при здійсненні пуску 14 здійснюється автоматичне примусове прокачування оливи в системі мащення дизеля (на фігурі 1 умовно не показано), і блок керування пуском дизеля М756 15 здійснює примусовий пуск ДВЗ, а блок керування роботою дизеля М756 12 забезпечує його сталу роботу. Після досягнення температури в тепловому акумуляторі у встановлених межах для здійснення його роботи, яка накопичується від відпрацьованих газів, за допомогою блока керування пуском дизеля М756 15 виконується зупинка ДВЗ. Таким чином здійснюється повторно - короткочасний режим роботи ДВЗ шляхом періодичного чергування його роботи і зупинки (циклічний режим). Для додаткового заряджання теплового акумулятора його оснащено електронагрівачем теплового акумулятора 16, який дає змогу заряджати його від джерела електроенергії 18 за допомогою силового електрокабелю 17. Як джерело електроенергії 18 може бути використана електрична мережа або стаціонарне джерело електроенергії, або бортовий додатковий електрогенератор. Таким чином, використання запропонованої системи дозволяє шляхом електронного керування дизеля М756, системою регулювання температури дизеля М756 дизель-поїзда ДР-1 з тепловим акумулятором за допомогою елементів забезпечення повторно - короткочасного режиму роботи дизеля підвищити ефективність використання палива та досягти більшої зручності в процесі утилізації теплоти від теплового акумулятора при забезпеченні передпускового прогріву ДВЗ. Тепловий акумулятор дозволяє більш гнучко утилізувати теплоту та скоротити час прогріву дизеля М756. Для додаткового заряджання теплового акумулятора його оснащено електронагрівачем теплового акумулятора, який дає змогу заряджати його від електричної мережі або стаціонарного джерела електроенергії, або бортового додаткового електрогенератора. Блок керування автоматично діючого передпускового прокачування оливи при здійсненні пуску і блок керування пуском дизеля М756 дозволяють забезпечити здійснення повторно - короткочасного режиму роботи ДВЗ шляхом періодичного передування його роботи і зупинки (циклічний режим) для підтримання сталої температури теплоносія в тепловому акумуляторі у відповідних заводською інструкцією межах за рахунок теплоти відпрацьованих газів дизеля. Джерела інформації: 1. Дизель-поезд ДР-1А. Руководство по эксплуатации. 349.00.00.00РЭ. Рижский вагонный завод. 1987г. 2. Патент на корисну модель UA, № 50378, МКП (2009) F01P3/22 "Система регулювання температури охолоджувальної рідини двигуна внутрішнього згоряння для приводу електроагрегата", автори Грицук І.В., Краснокутська З.І., Адров Д.С. Заявка № u2009 11494, Дата подання 12.11.2009; Опубл. 10.06.2010 Бюл. № 11 3. Дизели тепловозные М756. Техническое описание. 756 ТО. РТП. 2230-11.08.87 г. 4. Тепловозные двигатели внутреннего сгорания: Учебник для вузов / А.Э. Симпсон, А.З. Хомич, А.А. Куриц и др. - М: Транспорт, 1987. 536 с. 55 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 60 Система регулювання температури охолоджуючої рідини дизеля М756 дизель-поїзда ДР-1 з утилізацією теплоти відпрацьованих газів тепловим акумулятором з електропідігрівом, що містить насос з регульованим електричним приводом, триступеневий клапан з 3 UA 78983 U 5 10 електромагнітним управлінням від електронного блока і датчиків температури зв'язаних з електронним блоком, встановлених на вході і виході в сорочку охолодження двигуна внутрішнього згоряння і радіатор, яка відрізняється тим, що має тепловий акумулятор, який включено у контур циркуляції охолодження дизеля М756, встановлений паралельно глушнику, розподільну коробку з регулювальною заслінкою, позиційний механізм регулювання заслінкою, додатковий електричний водяний насос, клапани вимикання теплового акумулятору, блоки керування роботою дизеля М756, керування системою регулювання температурою охолоджуючої рідини дизеля, керування автоматично діючого передпускового прокачування оливи при здійсненні пуску, керування пуском дизеля М756, електронагрівач теплового акумулятора, силовий електрокабель та джерело електроенергії. Комп’ютерна верстка В. Мацело Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4