СИСТЕМА ОХЛАЖДЕНИЯ ВОДЫ ВОЗДУХООХЛАДИТЕЛЯ
Внешняя система охлаждения воды охладителей (рис. 31) наддувочного воздуха автономна и заполняется так же, как и система охлаждения воды дизеля — пресной, кипяченой, хорошо отстоянной водой, без механических примесей, с добавкой антикоррозийного присадка.
Вода в системе охлаждения циркулирует под действием напора, создаваемого центробежным насосом 11, установленным на торце блока дизеля и приводимым в действие от нижнего коленчатого вала. Производительность насоса при 850 об/мин вала дизеля 100 м3/ч. Центробежный насос засасывает воду из блоков секций холодильника по трубе 12 и нагнетает ее в водяную полость охладителей. Вода, проходя по трубкам охлаждающих элементов охладителей, отнимает часть тепла от воздуха, поступающего из воздуходувки второй ступени, и по трубе 8 поступает в блоки 1 секций холодильника тепловоза. Охлажденная вода вновь засасывается насосом дизеля. Расширительный бак 4 емкостью 60 л системы охлаждения воды охладителей и расширительный бак системы охлаждения дизеля выполнены в виде единой коробки с внутренней перегородкой, имеющей отверстия у верхней кромки.
Бак 4 оборудован водомерным стеклом 7. Внутренняя полость его трубой 14 сообщена с всасывающим трубопроводом, а трубой 6 — с атмосферой.
Заправка системы водой и слив ее из системы производятся через трубу 13. Добавить воду в систему, а при необходимости и полностью заправить ее можно через горловину 5 расширительного бака системы охлаждения воды дизеля.
Зимой при продолжительных стоянках тепловоза вода в системе подогревается от котла обогрева. При работающем котле обогрева (дизель не работает) вода из охладителей по трубе 3 засасывается насосом 17 котла, смешивается с водой системы охлаждения дизеля и нагнетается в котел обогрева.
Рис. 31. Схема охлаждения воды воздухоохладителя:
1 — блоки секций холодильника; 2 — датчики к электротермометрам; 3 — труба к котлу обогрева; 4 — бак расширительный; 5 —горловина бака; 6 — труба атмосферная; 7 — стекло водомерное; 8 — труба нагнетательная; 9 — воздухоохладитель левый; 10 — воздухоохладитель правый; 11 — насос водяной; 12 — труба всасывающая; 13 — труба сливная; 14 — труба соединительная; 15 — труба нагретой воды; 16 — клапан невозвратный; 17 — насос котла обогрева
Подогретая вода проходит через подогреватель воды и масла и по трубе 15 поступает в блоки секций холодильника, откуда по системе трубопроводов вновь попадает в охладитель. Чтобы вода из котла обогрева не попала непосредственно в охладители, минуя блоки секций холодильника, установлен невозвратный клапан 16.
Пар, образующийся в системе трубопроводов, отводится в расширительный бак.
Контроль температуры воды в системе осуществляется по электротермометрам, установленным на пультах управления в кабинах машиниста. Электротермометры подключены к датчикам 2. Максимально допустимая температура воды на выходе из охладителей 80° С.
ХОЛОДИЛЬНИК
Конструкция.
Холодильник (см. рис. 2) смонтирован на раме, в задней части тепловоза. Основными элементами его являются блоки масляных и водяных секций, вентиляторы, механический привод вентиляторов, боковые и верхние жалюзи, аппараты и механизмы системы автоматического и дистанционного регулирования и контрольно-измерительные приборы.
Рис. 32. Блоки секций холодильника:
А — масляных секций дополнительного холодильника; Б — масляных секций главного холодильника; В — водяных секций главного холодильника; Г — водяных секций дополнительного холодильника; 1 — нижний коллектор; 2 — фланец среднего коллектора; 3 — патрубок коллектора; 4 — средний коллектор; 5 — верхний коллектор; 6 — секция масляная; 7 — фланец верхнего коллектора; 8 — верхний коллектор; 9 — секция водяная; 10 — фланец верхнего коллектора; 11 — фланец верхнего коллектора; 12 — подвеска упругая; 13 — фланец верхнего коллектора; 14 — фланец верхнего коллектора
Блоки А и Б масляных секций (рис. 32) установлены в шахте холодильника с правой стороны тепловоза. Блок Б масляных секций главного холодильника состоит из нижнего 1, верхнего 5 и среднего 4 коллекторов и 32 секций 6, прикрепленных болтами к их привалочным поверхностям. Верхний и нижний коллекторы сварены из листовой стали марки Ст. 3 толщиной 6 мм. Средний коллектор изготовлен из трубы диаметром 114 мм. Блок секций прикреплен болтами к двум кронштейнам, приваренным к каркасу шахты. Верхний коллектор соединен с двумя упругими подвесками 12, изготовленными из стали 60Г толщиной 6 мм и являющимися компенсаторами для блоков при температурных деформациях секций (аналогичное крепление имеют все блоки холодильника).
Блок А масляных секций дополнительного холодильника состоит также из трех коллекторов и 10 секций, прикрепленных болтами к привалочным поверхностям коллекторов. Конструкция коллекторов блока дополнительного холодильника аналогична конструкции коллекторов блока главного холодильника. Средние коллекторы блоков соединены между собой патрубком 3.
Масло, протекая по трубкам секций, отдает тепло воздуху, просасываемому через них вентиляторами.
Блоки В и Г водяных секций установлены в шахте холодильника с левой стороны тепловоза.
Блок В водяных секций главного холодильника состоит из нижнего и верхнего коллекторов 8 и 32 секций 9, расположенных в два ряда и прикрепленных болтами к их привалочным поверхностям. Верхний и нижний коллекторы сварены из листовой стали марки Ст. 3 толщиной 4 мм. С внутренней стороны шахты установлено 16 секций системы охлаждения воды дизеля, а с наружной — 9 секций системы охлаждения воды дизеля и 6 секций (с левого конца блока) системы охлаждения воды охладителя наддувочного воздуха.
Поскольку водяные системы охлаждения дизеля охладителя наддувочного воздуха автономны, внутренние полости коллекторов для секций этих систем имеют перегородки.
Блок Г водяных секций дополнительного холодильника состоит из двух коллекторов, аналогичных по конструкции коллекторам главного холодильника, и 10 секций, расположенных в два ряда и прикрепленных болтами к привалочным поверхностям. С внутренней стороны шахты установлено 5 секций системы охлаждения дизеля; с наружной — 5 секций системы охлаждения охладителя наддувочного воздуха.
Внутренние полости верхних коллекторов блоков главного и дополнительного холодильников водяных секций системы охлаждения наддувочного воздуха сообщены между собой трубой, прикрепленной к фланцам 14 и 11 коллекторов (на рисунке труба не изображена).
Вода из общего трубопровода системы охлаждения, присоединенного патрубками к фланцам 13, 10 и 7, поступает в верхние коллекторы главного и дополнительного холодильников и через отверстия в привалочных поверхностях коллекторов и секций попадает в трубки и далее — в нижние коллекторы, откуда она поступает во всасывающий трубопровод системы охлаждения воды дизеля.
Вода из системы охлаждения наддувочного воздуха по трубе, присоединенной к торцовой стенке верхнего коллектора дополнительного холодильника, через отверстие попадает во внутреннюю полость его, откуда по трубе, соединенной с фланцами 14 и 11, проходит во внутреннюю полость коллектора главного холодильника и далее через отверстия в привалочных поверхностях коллекторов и секций она поступает в трубки секций и, пройдя по ним, попадает в нижние коллекторы и затем во всасывающий трубопровод системы охлаждения охладителя наддувочного воздуха. Перемещаясь по трубкам секций, вода охлаждается воздухом, просасываемым вентилятором через секции.
Рис. 33. Масляная секция: 1 — коллектор; 2 — решетка трубная; 3 — трубка; 4 — доска усилительная; 5 — пластина охлаждающая; 6 — турбулизатор; 7 — щиток предохранительный
Водяные секции холодильника по конструкции одинаковы с водяными секциями серийного тепловоза ТЭ3.
Охлаждающая поверхность секций (наружная) следующая (в м2):
системы охлаждения воды дизеля — 651;
системы охлаждения воды охладителя наддувочного воздуха — 231;
системы охлаждения масла двигателя — 368.
Масляная секция (рис. 33) состоит из двух литых стальных коллекторов 1, трубных решеток 2, выполненных из медной ленты толщиной 1,5 мм, 60 плоских трубок 3 и 320 охлаждающих пластин 5. Трубки и установленные в них турбулизаторы 6 изготовлены из мельхиоровой ленты (мельхиор МН-19) толщиной соответственно 0,5 и 0,25 мм. Решетки с приклепанными к ним усилительными досками 4 из меди толщиной 3 мм припаяны к коллекторам припоем ПМЦ54 (ГОСТ 1534—42).
Концы трубок секций вставлены в отверстия трубных решеток и припаяны к ним меднофосфористым припоем. Охлаждающие ребра изготовлены из медных пластин толщиной 0,1 мм, плотно насажены на трубки и припаяны к ним припоем ПОС-18. Для предохранения пластин от повреждения с боковых сторон на секциях установлены предохранительные щитки 7. Расположение трубок в секции — шахматное. Секции опрессовывают водой под давлением 12 кг/см2.
Поверхность охлаждения (наружная) секции равна 8,22 м2.
Для более гибкого регулирования работы холодильника и равномерного распределения поступающего в него воздуха шахта (по длине) разделена перегородкой на два отсека — отсек главного холодильника, охватывающий 16 секций, и отсек дополнительного холодильника, охватывающий 5 секций по фронту.
В верхней части каждого отсека имеется диффузор, в котором установлены колеса вентиляторов. В диффузоре отсека главного холодильника установлено колесо вентилятора типа УК-2М, диаметром 1 800 мм, в диффузоре отсека дополнительного холодильника — колесо диаметром 1 000 мм. Крутящий момент к колесам вентиляторов передается от нижнего коленчатого вала дизеля посредством механического привода, состоящего из редуктора дополнительного холодильника, редуктора главного холодильника, горизонтальных и вертикальных валов (описание конструкции см. главу «Вспомогательные механизмы»).
При максимальном числе оборотов (2 300 об/мин) колеса вентилятора дополнительного холодильника и температуре наружного воздуха +40°С производительность его равна 15,3 м3/сек..
При максимальном числе оборотов (1 255 об/мин) колеса вентилятора главного холодильника (включена вторая ступень редуктора) и температуре наружного воздуха +40° С производительность его равна 48 м3/сек.
При числе оборотов колеса вентилятора 980 об/мин (включена первая ступень редуктора) и температуре наружного воздуха +40° С производительность его равна 37,5 м3/сек..
На боковых стенках кузова тепловоза, являющихся также наружными стенками шахты, установлены боковые жалюзи, на крыше над вентиляторами — верхние жалюзи главного и дополнительного холодильников. Жалюзи имеют автономные приводы. Боковые и верхние жалюзи холодильника по конструкции аналогичны жалюзи серийного тепловоза ТЭ3 и отличаются от них только размерами отдельных деталей. На торцовых стенках шахты установлены аппараты и механизмы системы автоматического и дистанционного регулирования работой холодильника. На наклонных стенках имеются люки для периодического осмотра секций и выемки их для ремонта.
В процессе работы дизеля вода и масло циркулируют по трубкам секций холодильника. Вентилятор при открытом положении жалюзи засасывает воздух в шахту и через диффузор выбрасывает его в атмосферу. Проходя через секции, воздух охлаждает воду и масло. При этом интенсивность охлаждения определяется режимом работы вентилятора (включена первая или вторая ступень редуктора) и положением (закрытое или открытое) створок жалюзи.
Система регулирования.
Холодильник тепловоза может работать автоматически или полуавтоматически с дистанционным управлением жалюзи из кабины машиниста.
Автоматическое регулирование обеспечивает постоянство заданного, наиболее благоприятного температурного режима всей системы охлаждения дизеля, независимо от величины нагрузки его. и температуры окружающего воздуха. Система автоматического регулирования (рис. 34) включает следующие основные аппараты и устройства: два четырехпредельных термореле типа ТПД4Г1, два реле управления, два реле времени, четыре электропневматических вентиля (типа ВВ3) и пневматические приводы жалюзи. Температурный режим воды и масла в системе охлаждения дизеля при работе тепловоза поддерживается в заданных пределах за счет автоматического изменения числа оборотов (две ступени) колеса вентилятора главного холодильника и положения (закрытое или открытое) створок боковых и верхних жалюзи его.
Автоматическое управление холодильником (раздельное по воде и маслу) происходит следующим образом. В процессе работы дизеля при достижении температуры воды на выходе из него 65° С термореле 8, подключенное к датчику, установленному на трубе, отводящей воду из дизеля, одним из своих контактов замыкает цепи катушек электропневматических вентилей 14 и 16, при срабатывании которых воздух из трубы 10 воздушной системы поступает по трубе 1 к цилиндру 26 пневматического привода боковых жалюзи водяных секций и по трубе 17 к цилиндру пневматического привода верхних жалюзи главного холодильника.
Пневматический привод системы управления жалюзи представляет собой цилиндр, внутри которого установлены поршень и пружина. Поршень перемещается в цилиндре в одну сторону под действием сжатого воздуха, в другую — под действием пружины, имеющей предварительную затяжку. Пневматические приводы боковых и верхних жалюзи устроены одинаково и отличаются только величиной предварительной затяжки пружин.
Под действием сжатого воздуха поршень перемещается в цилиндре 26 привода, сжимает пружину и посредством системы рычагов 25 открывает створки боковых жалюзи 23 главного холодильника. Аналогично происходит и открытие верхних жалюзи (на схеме не изображены).
Охлаждение воды в секциях при температуре 65—73° С происходит за счет естественной циркуляции воздуха в холодильнике. При достижении температуры воды 73° С термореле соответствующим контактом через реле управления 11 замкнет цепь катушки магнитно-порошковой муфты 27, которая включит первую ступень редуктора 28 привода колеса вентилятора главного холодильника. В таком режиме холодильник будет работать при температуре воды до 82° С.
Рис. 34. Система автоматического регулирования холодильника:
1, 2, 17, 18, 20 и 30 — трубы пневматического привода; 3 и 26 — цилиндры пневматического привода; 4 и 24 — люки нижние; 5 и 22 — приводы ручные боковых жалюзи; 6 и 8 — термореле; 7 — жалюзи боковые дополнительного масляного холодильника; 9 — переключатель; 10 — труба воздушная; 11 и 12 — реле управления; 14, 15, 16 и 19 — электропневматические вентили; 21 — привод ручной верхних жалюзи; 23 — жалюзи боковые главного водяного холодильника; 25 — привод рычажный; 27—магнитнопорошковая муфта первой ступени; 28 — редуктор вентилятора главного холодильника; 29 — магнитно-порошковая муфта второй ступени
При достижении температуры воды 82° С термореле соответствующим контактом через реле управления 11 разрывает цепь катушки магнитно-порошковой муфты 27, а спустя 2—3 сек. (время срабатывания реле) реле управления 12 замыкает цепь катушки магнитно-порошковой муфты 29, которая включает вторую ступень редуктора привода вентилятора главного холодильника. В этом режиме холодильник работает, пока температура воды не достигнет максимально допустимой величины 90° С, после чего термореле автоматически сбрасывает нагрузку дизеля.
Процесс регулирования работы системы по маслу происходит одновременно и независимо от регулирования системы по воде. При достижении температуры масла на выходе из дизеля 60° С термореле 6, подключенное к датчику, установленному на трубе, отводящей масло из дизеля, соответствующим контактом замыкает цепи катушек электропневматических вентилей 19 и 14, при срабатывании которых воздух из воздушной системы поступает по трубе 2 к цилиндру пневматического привода боковых жалюзи масляных секций и по трубе 17 к цилиндру пневматического привода верхних жалюзи главного холодильника (цилиндры пневматических приводов на схеме не изображены). Под действием сжатого воздуха поршни пневматических приводов переместятся и при помощи системы рычагов откроют боковые жалюзи масляных секций и верхние жалюзи главного холодильника. Если верхние жалюзи были уже открыты (в процессе регулирования системы по воде), то они остаются в этом же положении.
Конструкция пневматического привода и системы рычагов боковых масляных секций аналогична соответствующим узлам боковых жалюзи водяных секций.
При достижении температуры масла 65° С термореле 6 через реле управления 11 замыкает цепь катушки магнитно-порошковой муфты 27, которая включает первую ступень редуктора привода колеса вентилятора главного холодильника (если она не была включена при регулировании системы по воде). Охлаждение масла в секциях в этом режиме работы холодильника продолжается до температуры масла 72° С.
При достижении температуры масла 72° С термореле соответствующим контактом, через реле управления, разрывает цепь катушки магнитно-порошковой муфты 27 и спустя 2—3 сек (время срабатывания реле времени) термореле через реле управления 12 замыкает цепь катушки магнитно-порошковой муфты 29, которая включает вторую ступень редуктора вентилятора (если она не была включена в процессе регулирования работы холодильника по воде). Охлаждение масла в секциях в этом режиме работы холодильника происходит до максимально допустимой температуры масла 85° С.
Система регулирования исключает возможность одновременного включения первой и второй ступеней редуктора вентилятора.
При снижении температуры воды и масла в системе охлаждения дизеля процесс регулирования работы холодильника протекает в обратном порядке также автоматически. Закрытие створок жалюзи происходит под воздействием пружин, установленных в цилиндрах пневматических приводов.
Боковые и верхние жалюзи дополнительного холодильника имеют только дистанционное управление из кабины машиниста (автоматически не регулируются). При включении тумблера «верхние жалюзи дополнительного холодильника», установленного на пульте управления в кабине машиниста, замыкается цепь катушки электропневматического вентиля 15, при срабатывании которого воздух из трубы 10 воздушной системы по трубам 18, 30 и 20 поступает к цилиндрам пневматического привода жалюзи дополнительного масляного и водяного холодильника, а также его верхних жалюзи. Под действием сжатого воздуха, поступившего в цилиндр 3, поршень перемещается в нем, сжимает пружину и посредством системы рычагов открывает створки боковых жалюзи 7 дополнительного масляного холодильника. Аналогично происходит и открытие боковых жалюзи дополнительного водяного холодильника и верхних жалюзи. При эксплуатации тепловоза летом жалюзи дополнительного холодильника, как правило, должны быть открыты.
При неисправности термореле ТПД4П управление работой холодильника осуществляется системой полуавтоматического регулирования с дистанционным управлением жалюзи.
Переключение на полуавтоматическую систему регулирования производится переключателем 9 режима работы вентилятора.
При неисправном термореле 8, автоматически регулирующим работу холодильника по воде, переключатель ПРВ с положения I (автоматическое регулирование) переключается на положение II (полуавтоматическое регулирование). В этом случае термореле 6 автоматически в зависимости от температуры масла в системе регулирует режим работы вентилятора — включает первую или вторую ступень редуктора привода, а также через электропневматический вентиль открывает или закрывает верхние жалюзи. Открытие и закрытие боковых жалюзи водяного и масляного холодильников производится с пульта управления кабины машиниста посредством включения или выключения тумблеров «водяные жалюзи» или «масляные жалюзи».
При неисправном термореле 6, автоматически регулирующим работу холодильника по маслу, переключатель устанавливается в положение III. При этом термореле 8 автоматически в зависимости от температуры воды в системе регулирует режим работы вентилятора, т. е. включает первую или вторую ступень редуктора привода, а также открывает или закрывает верхние жалюзи. Открытие и закрытие боковых жалюзи водяного и масляного холодильников производится с пульта управления кабины машиниста посредством включения или выключения соответствующих тумблеров.
При неисправности обоих термореле переключатель устанавливается в положение IV дистанционного управления. В этом случае включена вторая ступень редуктора, и вентилятор работает в постоянном режиме, соответствующем максимальному числу оборотов его колеса. Открытие и закрытие верхних жалюзи и боковых жалюзи масляного и водяного холодильников производится с пульта управления кабины машиниста посредством включения и выключения соответствующих тумблеров.
При неисправности элементов систем автоматического и полуавтоматического регулирования (аварийный режим) управление работой холодильника может осуществляться посредством открытия и закрытия боковых и верхних жалюзи ручными приводами 5, 22 и 21, состоящими из системы рычагов, связанных со штоками поршней пневматических приводов. При этом редуктор вентилятора должен быть включен посредством стопорения корпусов полумуфт электромагнитной муфты на режим работы второй ступени.
Зимой для предотвращения возможного подмораживания секций на боковые жалюзи надевают утеплительные чехлы; при длительных стоянках тепловоза открывают нижние люки 4 и 24 для доступа теплого воздуха из кузова тепловоза к секциям холодильника.