Водомасляный теплообменник для чего предназначен
Водомасляный теплообменник: назначение, устройство и работа.
Водомасляный теплообменник – предназначен для охлаждения дизель-ного масла водой вспомогательного контура.
Рис. 71. Водомасляный теплообменник:
· Устройствотеплообменника (Рис. 71). К торцам цилиндрического корпуса 9 приварены фланцы 5 для крепления двух крышек – передней 4 и задней 12. В передней крышке сделаны два отверстия для крепления труб подвода и отвода воды. Снизу к передней крышке 4 приварена труба со сливным краном 1. Полость крышки разделена горизонтальной перегородкой 3 на две части для направления входящего и выходящего потоков воды.
В верхней части корпуса сделаны два отверстия и приварены фланцы, в которые ввернуты шпильки 6 для крепления маслоподводящей и маслоотводящей труб. В нижней части корпуса предусмотрен кран 16 для слива масла. Внутри корпуса размещен трубчатый элемент, состоящий из 150 латунных трубок 8 диаметром 16 мм, двух трубных решеток 2, 11 и 21-ой сегментообразной перегородки 15.
Трубки установлены в отверстиях трубных решеток, развальцованы и приварены. Переднюю трубную решетку 2 закрепляют между фланцами крышки и корпуса, для чего последние имеют специальные расточки. Уплотнение решетки с двух сторон обеспечивается паронитовыми прокладками. Задняя решетка 11 в корпусе не закрепляется и может перемещаться при температурном изменении длины трубчатого элемента. Уплотнение между фланцем 5 и крышкой 12 обеспечивается двумя резиновыми 14 и одним стальным 13 кольцами.
Для крепления теплообменника к левому наклонному листу блока цилиндров приваривают плиты, к которым при помощи шпилек крепят два кронштейна. Сверху к кронштейнам шарнирно прикрепляют хомуты из стальной ленты, заканчивающиеся стержнями с резьбой. При помощи гаек хомуты стягивают с кронштейнами.
· Работа теплообменника. Масло поступает в теплообменник через отверстие во фланце 7, заполняет пространство между трубками и проходит к отверстию во фланце 10, причем перегородки 15 удлиняют его путь, постоянно меняя направление движения масла. Так как масло омывает трубки 8, по которым циркулирует менее нагретая вода вспомогательного контура, то оно (масло), отдавая часть тепла воде, охлаждается перед поступлением в коллекторы. Охлаждающая вода входит в переднюю крышку 4 через нижнее отверстие, проходит по 75-ти трубкам, в задней крышке меняет направление движения и возвращается по другим 75-ти трубкам в верхнюю полость передней крышки, откуда идет в секции холодильника.
Тема 20. Водяная система
Тема 3.18. Система охлаждения и обогрева.
1. Охлаждающая вода дизелей и требования к ней.
Система охлаждения двигателей (тепловозов, дизель-поездов, автомотрис, и рельсовых автобусов) предназначена – для восприятия и отвода теплового потока от деталей и узлов двигателя, перегрев которых может вызвать серьезные нарушения в работе системы и всего двигателя в целом.
Таблица 1
Перечень охлаждающих жидкостей, допущенных для применения в системах охлаждения дизелей магистральных тепловозов.
Таблица 1А
Перечень охлаждающих жидкостей, допущенных для применения в системах охлаждения дизелей на маневровых тепловозах, дизель-поездах,
автомотрисах и рельсовых автобусах.
Эффективность системы охлаждения во многом определяется физическими и химическими свойствами охлаждающей жидкости, которая должна удовлетворять ряду определенных требований:
Ø охлаждающая жидкость не должна разрушать материалы, с которыми она соприкасается;
Ø не должна образовывать накипь и другие отложения на внутренних поверхностях системы;
Ø отвечать требованиям экологической и пожаробезопасности;
Ø обладать высокой физической стабильностью;
Ø быть доступной и простой в изготовлении, хранении и транспортировке.
Применение охлаждающей жидкости надлежащего качества позволяет обеспечивать продолжительную защиту системы охлаждения от коррозионно- кавитационных разрушений, накипеобразования и шламоотложения.
· Применяемую в системе охлаждения воду приготавливают в специальном отделении депо из конденсата, полученного в паровых или электрических дис-тилляторах, к которому добавляют соответствующие присадки. На 1 м 3 воды добавляют 350 г каустической соды, 500 г тринатрийфосфата и 4 кг нитрита натрия. Использование каустической соды в качестве присадки способствует уменьшению образования накипи, которая обладая низкой теплопроводностью, препятствовала бы передаче тепла от нагретых деталей дизеля охлаждающей воде. Кроме того, накипь снижает пропускную способность секций радиатора. Нитрит натрия является антикоррозионной присадкой, а тринатрийфосфат выполняет одновременно антинакипинные и антикоррозионные функции.
Ø Приготовление охлаждающей жидкости производится в емкости №2 следующим образом:
— Из емкости №1 исходная вода перекачивается в емкость №2. К замеренному объему воды в емкости №2 прибавляют рассчитанное на этот объем количество противокоррозионных присадок.
— Противокоррозионные присадки вводятся в емкость №2 в виде растворов, для этого они предварительно растворяются раздельно в небольших емкостях и перед вводом в бак профильтровываются через не ворсистую ткань. Химикаты вводятся в любой последовательности.
— После ввода в емкость №2 противокоррозионных присадок производится нагрев охлаждающей жидкости до температуры (плюс) + 40-50°С и перемешивание при помощи механической мешалки в течение 10-15 минут до получения однородного раствора.
Ø В целях экономного расходования противокоррозионных присадок:
— охлаждающая жидкость из водяной системы при постановке тепловоза на ремонт и удовлетворения предъявляемых к охлаждающей жидкости требований по жесткости и содержанию хлоридов собирается в емкость №4 для повторного использования.
— Из емкости №4 после фильтрации охлаждающую перекачивают в емкость №2.
— В случае необходимости к ней добавляют недостающие компоненты противокоррозионных присадок или она разбавляется водой из емкости №1 до получения качества, удовлетворяющего требованиям, согласно нормам содержания компонентов антикоррозионных присадок в свежеприготовленной жидкости.
При заправке водой для удаления воздуха из системы открывают кран в верхней части корпуса охладителя наддувочного воздуха и закрывают его при вытекании воды из крана. Кроме того, должны быть открыты вентили 400, 401, 403, 404, 405, 406, 409, а кран 402 и вентили 407 и 408 должны быть закрыты. Набор воды ведут до тех пор, пока она не начнет вытекать из сигнальной трубы 32. Выброс воды и пара через эту трубу во время эксплуатации тепловоза является следствием перегрева воды.
Воду из системы охлаждения сливают:
Ø перед постановкой тепловоза на плановые ремонты ТР-2 и ТР-3;
Ø при необходимости смены воды, забракованной по результатам анализов;
Ø перед постановкой тепловоза в длительный отстой.
Для слива воды открывают вентили 400 и 401, выпуская воду одновременно из двух контуров. Дополнительно открывают краник на охладителе наддувочного воздуха. Кроме того, должны быть открыты вентили 403-406. После слива основной массы воды удаляют воду из полостей водяных насосов, водомасляного теплообменника, топливоподогревателя и калорифера, для чего открывают вентили 407-409, сливные краники и пробки на обоих насосах и кран на водомасляном теплообменнике.
В процессе эксплуатации тепловоза – локомотивная бригада периодически контролирует работу водяной системы, проверяя температуру охлаждаю-щей воды и ее количество в системе, герметичность трубопроводов, работу насосов и вентиляторов.
Перед пуском дизеля температура воды должна быть не ниже 20°С, а перед троганием тепловоза с места – не ниже 40°С. На новых тепловозах установлен термометр, указатель которого находится на пульте управления, а датчик – на коллекторе горячей воды.
Количество воды контролируют по водомерному стеклу 27 расширительного бака. (см. рис. 72). Красная риска на корпусе водомерного стекла указывает предельно допустимый уровень воды в системе. Правильность показаний водомерного стекла проверяют при помощи краника, установленного на стекле. Этот же краник используют для отбора воды на анализ.
При работающем дизеле осматривают водяные насосы, обращая внимание на равномерность их шума и каплепадение воды через сальники Гетц (считается нормальным, если просачивание воды не превышает 10 капель в 1 мин.)
Масляный теплообменник: надежное охлаждение масла дизельного двигателя
Масло мощных двигателей подвержено значительному нагреву, поэтому такие моторы оснащаются системами охлаждения масла. В ряде двигателей для этой цели используются жидкостно-масляные теплообменники — о теплообменниках, их назначении, устройстве, работе и техническом обслуживании читайте в данной статье.
Назначение теплообменника масляного и его отличие от радиатора
При нагреве двигателя нагреву подвергается и масло, циркулирующее в системе смазки, и чем мощнее двигатель, тем в более сложных тепловых условиях работает масло. Перегрев моторного масла чреват серьезными проблемами — изменяется вязкость масла, повышается интенсивность его выгорания и разложения, и в целом ухудшаются его рабочие характеристики. Перегретое масло обеспечивает недостаточно качественную смазку трущихся деталей, а также усложняет охлаждение двигателя, а это уже может вылиться в разнообразные поломки силового агрегата вплоть до заклинивания.
Поэтому на многих двигателях внутреннего сгорания в систему смазки вводится дополнительный элемент, обеспечивающий охлаждение масла. На бензиновых моторах чаще применяется традиционный масляный радиатор, а на дизелях, которые в целом нагреваются меньше своих бензиновых собратьев, используются жидкостно-масляные теплообменники (ЖМТ или водомасляные теплообменники).
В чем отличие между радиатором и ЖМТ? Главное — используемый способ охлаждения масла. Отвод тепла от радиатора осуществляется просто набегающим потоком воздуха, а в теплообменнике тепло от масла отводится потоком охлаждающей жидкости, циркулирующей в системе охлаждения силового агрегата. ЖМТ имеет как преимущества перед традиционным радиатором, так и недостатки.
Из преимуществ стоит отметить два. Во-первых, температура масла в ЖМТ не опускается ниже температуры охлаждающей жидкости, а это значит, что в деталях двигателя, соприкасающихся одновременно с маслом и ОЖ, возникает меньше напряжений, и в целом мотор работает в лучшем температурном режиме. Во-вторых, теплообменник можно устанавливать в любом удобном месте на двигателе, при этом можно отказаться от длинных трубопроводов и множества соединений. Для работы радиатора, как известно, необходим поток воздуха, что вызывает сложности с его установкой и требует применения дополнительных деталей.
Из недостатков водомасляного теплообменника можно отметить его более сложную конструкцию, необходимость технического обслуживания и ремонта. Кроме того, ЖМТ — это довольно сложный агрегат, в котором необходимо обеспечить герметичность, что иногда становится причиной проблем (в частности, из-за старения прокладок и разбалтывания креплений). Радиатор в этом плане более надежен и прост. Однако в большинстве случаев на дизельных двигателях эффективнее работают именно теплообменники.
В настоящее время водомасляные теплообменники широко применяются на отечественных двигателях КАМАЗ и ЯМЗ, также ЖМТ нашли применение во многих современных грузовиках зарубежного производства и даже в компактных моторах легковых автомобилей.
Типы, устройство и работа масляных теплообменников
На современных двигателях находят применение два типа масляных теплообменников:
Кожухотрубные ЖМТ устанавливаются преимущественно на двигателях КАМАЗ, пластинчатые используются на агрегатах ЯМЗ и других. Эти теплообменники имеют серьезные отличия в конструкции и некоторые особенности работы.
Кожухотрубный ЖМТ. Его основу составляет литой алюминиевый цилиндрический корпус, внутри которого устанавливается сердцевина. Сердцевина состоит из ряда параллельных тонкостенных трубок, заключенных в кожух. Кожух разделен на несколько секций (в КАМАЗ таких секций четыре) поперечными пластинами. Корпус теплообменника с одной стороны закрыт подводящим коллектором, с другой стороны — отводящим коллектором (они устанавливаются через прокладки). Непосредственно в корпусе выполнены фланцы для монтажа сборки из масляных фильтров и термосилового клапана (который помещен в корпус с каналами).
Водомасляный теплообменник монтируется непосредственно на блок двигателя, его коллекторы соединяются с системой охлаждения двигателя. Таким образом, теплообменник становится частью системы охлаждения двигателя, и через него пропускается определенное количество охлаждающей жидкости. Жидкость проходит через сердцевину теплообменника, причем из-за наличия поперечных пластин в кожухе путь охлаждающей жидкости увеличивается (она четыре раза пересекает систему трубок) и эффективность отвода тепла повышается.
Работает такой теплообменник просто. Масло из картера двигателя с помощью насоса нагнетается в фильтры, а из них — в каналы двигателя. При повышении температуры масла до 95-97°C срабатывает термоклапан, и часть потока масла направляется в теплообменник — здесь масло проходит по системе труб, омываемых потоком охлаждающей жидкости, охлаждается до необходимой температуры и поступает в двигатель. При повышении температуры до 110-112°C через ЖМТ проходит уже весь поток масла, поступающий на фильтры. При температуре 115°C наступает перегрев масла, с которым ЖМТ уже не справляется, в этом случае загорается индикаторная лампа, сообщающая о необходимости остановить автомобиль и охладить мотор.
Пластинчатый теплообменник. Его основу тоже составляет корпус, внутри которого находится пакет гофрированных металлических пластин (или теплопередающих элементов). Пластины установлены таким образом, что их гофры образуют два встречных и много раз пересекающихся потока: один — поток охлаждающей жидкости, второй — поток горячего масла. Тепло от масла через пластины передается охлаждающей жидкости, за счет чего и обеспечивается поддержание температуры масла на необходимом уровне.
Пластинчатый ЖМТ монтируется на блок двигателя, при этом теплообменник отделен от масляных фильтров и оснащается только перепускным клапаном. Такое решение упрощает конструкцию, обслуживание и ремонт теплообменника (так как для ремонта или демонтажа данного узла не нужно снимать другие детали).
Вопросы обслуживания и ремонта жидкостно-масляного теплообменника
Водомасляный теплообменник нуждается в периодическом осмотре и техническом обслуживании. При плановом ТО проводится осмотр ЖМТ на предмет утечек охлаждающей жидкости и масла, все утечки устраняются заменой прокладок или поврежденных деталей. Также проверяется работа всех клапанов — термосилового и перепускных.
С течением времени теплообменник засоряется, вследствие чего поток масла и воды (в пластинчатых ЖМТ) испытывает повышенное сопротивление — обычно это приводит к срабатыванию перепускного клапана, вследствие чего масло обходит теплообменник. Засорение водомасляного теплообменника затрудняет охлаждение масла, поэтому данная неисправность приводит к перегреву масла и срабатыванию соответствующего индикатора на приборной панели. Засоренный теплообменник снимается и промывается, в некоторых случаях проще заменить узел в сборе.
Обычно водомасляные теплообменники имеют длительный срок службы, а при регулярном обслуживании и своевременной промывке и ремонте эта деталь не будет доставлять проблем, обеспечивая эффективное охлаждение масла на всех режимах работы двигателя.
Водомасляный теплообменник: назначение, устройство и работа.
Водомасляный теплообменник – предназначен для охлаждения дизель-ного масла водой вспомогательного контура.
Рис. 71. Водомасляный теплообменник:
· Устройствотеплообменника (Рис. 71). К торцам цилиндрического корпуса 9 приварены фланцы 5 для крепления двух крышек – передней 4 и задней 12. В передней крышке сделаны два отверстия для крепления труб подвода и отвода воды. Снизу к передней крышке 4 приварена труба со сливным краном 1. Полость крышки разделена горизонтальной перегородкой 3 на две части для направления входящего и выходящего потоков воды.
В верхней части корпуса сделаны два отверстия и приварены фланцы, в которые ввернуты шпильки 6 для крепления маслоподводящей и маслоотводящей труб. В нижней части корпуса предусмотрен кран 16 для слива масла. Внутри корпуса размещен трубчатый элемент, состоящий из 150 латунных трубок 8 диаметром 16 мм, двух трубных решеток 2, 11 и 21-ой сегментообразной перегородки 15.
Трубки установлены в отверстиях трубных решеток, развальцованы и приварены. Переднюю трубную решетку 2 закрепляют между фланцами крышки и корпуса, для чего последние имеют специальные расточки. Уплотнение решетки с двух сторон обеспечивается паронитовыми прокладками. Задняя решетка 11 в корпусе не закрепляется и может перемещаться при температурном изменении длины трубчатого элемента. Уплотнение между фланцем 5 и крышкой 12 обеспечивается двумя резиновыми 14 и одним стальным 13 кольцами.
Для крепления теплообменника к левому наклонному листу блока цилиндров приваривают плиты, к которым при помощи шпилек крепят два кронштейна. Сверху к кронштейнам шарнирно прикрепляют хомуты из стальной ленты, заканчивающиеся стержнями с резьбой. При помощи гаек хомуты стягивают с кронштейнами.
· Работа теплообменника. Масло поступает в теплообменник через отверстие во фланце 7, заполняет пространство между трубками и проходит к отверстию во фланце 10, причем перегородки 15 удлиняют его путь, постоянно меняя направление движения масла. Так как масло омывает трубки 8, по которым циркулирует менее нагретая вода вспомогательного контура, то оно (масло), отдавая часть тепла воде, охлаждается перед поступлением в коллекторы. Охлаждающая вода входит в переднюю крышку 4 через нижнее отверстие, проходит по 75-ти трубкам, в задней крышке меняет направление движения и возвращается по другим 75-ти трубкам в верхнюю полость передней крышки, откуда идет в секции холодильника.
Тема 20. Водяная система
Тема 3.18. Система охлаждения и обогрева.
1. Охлаждающая вода дизелей и требования к ней.
Система охлаждения двигателей (тепловозов, дизель-поездов, автомотрис, и рельсовых автобусов) предназначена – для восприятия и отвода теплового потока от деталей и узлов двигателя, перегрев которых может вызвать серьезные нарушения в работе системы и всего двигателя в целом.
Таблица 1
Перечень охлаждающих жидкостей, допущенных для применения в системах охлаждения дизелей магистральных тепловозов.
Таблица 1А
Перечень охлаждающих жидкостей, допущенных для применения в системах охлаждения дизелей на маневровых тепловозах, дизель-поездах,
автомотрисах и рельсовых автобусах.
Эффективность системы охлаждения во многом определяется физическими и химическими свойствами охлаждающей жидкости, которая должна удовлетворять ряду определенных требований:
Ø охлаждающая жидкость не должна разрушать материалы, с которыми она соприкасается;
Ø не должна образовывать накипь и другие отложения на внутренних поверхностях системы;
Ø отвечать требованиям экологической и пожаробезопасности;
Ø обладать высокой физической стабильностью;
Ø быть доступной и простой в изготовлении, хранении и транспортировке.
Применение охлаждающей жидкости надлежащего качества позволяет обеспечивать продолжительную защиту системы охлаждения от коррозионно- кавитационных разрушений, накипеобразования и шламоотложения.
· Применяемую в системе охлаждения воду приготавливают в специальном отделении депо из конденсата, полученного в паровых или электрических дис-тилляторах, к которому добавляют соответствующие присадки. На 1 м 3 воды добавляют 350 г каустической соды, 500 г тринатрийфосфата и 4 кг нитрита натрия. Использование каустической соды в качестве присадки способствует уменьшению образования накипи, которая обладая низкой теплопроводностью, препятствовала бы передаче тепла от нагретых деталей дизеля охлаждающей воде. Кроме того, накипь снижает пропускную способность секций радиатора. Нитрит натрия является антикоррозионной присадкой, а тринатрийфосфат выполняет одновременно антинакипинные и антикоррозионные функции.
Ø Приготовление охлаждающей жидкости производится в емкости №2 следующим образом:
— Из емкости №1 исходная вода перекачивается в емкость №2. К замеренному объему воды в емкости №2 прибавляют рассчитанное на этот объем количество противокоррозионных присадок.
— Противокоррозионные присадки вводятся в емкость №2 в виде растворов, для этого они предварительно растворяются раздельно в небольших емкостях и перед вводом в бак профильтровываются через не ворсистую ткань. Химикаты вводятся в любой последовательности.
— После ввода в емкость №2 противокоррозионных присадок производится нагрев охлаждающей жидкости до температуры (плюс) + 40-50°С и перемешивание при помощи механической мешалки в течение 10-15 минут до получения однородного раствора.
Ø В целях экономного расходования противокоррозионных присадок:
— охлаждающая жидкость из водяной системы при постановке тепловоза на ремонт и удовлетворения предъявляемых к охлаждающей жидкости требований по жесткости и содержанию хлоридов собирается в емкость №4 для повторного использования.
— Из емкости №4 после фильтрации охлаждающую перекачивают в емкость №2.
— В случае необходимости к ней добавляют недостающие компоненты противокоррозионных присадок или она разбавляется водой из емкости №1 до получения качества, удовлетворяющего требованиям, согласно нормам содержания компонентов антикоррозионных присадок в свежеприготовленной жидкости.
При заправке водой для удаления воздуха из системы открывают кран в верхней части корпуса охладителя наддувочного воздуха и закрывают его при вытекании воды из крана. Кроме того, должны быть открыты вентили 400, 401, 403, 404, 405, 406, 409, а кран 402 и вентили 407 и 408 должны быть закрыты. Набор воды ведут до тех пор, пока она не начнет вытекать из сигнальной трубы 32. Выброс воды и пара через эту трубу во время эксплуатации тепловоза является следствием перегрева воды.
Воду из системы охлаждения сливают:
Ø перед постановкой тепловоза на плановые ремонты ТР-2 и ТР-3;
Ø при необходимости смены воды, забракованной по результатам анализов;
Ø перед постановкой тепловоза в длительный отстой.
Для слива воды открывают вентили 400 и 401, выпуская воду одновременно из двух контуров. Дополнительно открывают краник на охладителе наддувочного воздуха. Кроме того, должны быть открыты вентили 403-406. После слива основной массы воды удаляют воду из полостей водяных насосов, водомасляного теплообменника, топливоподогревателя и калорифера, для чего открывают вентили 407-409, сливные краники и пробки на обоих насосах и кран на водомасляном теплообменнике.
В процессе эксплуатации тепловоза – локомотивная бригада периодически контролирует работу водяной системы, проверяя температуру охлаждаю-щей воды и ее количество в системе, герметичность трубопроводов, работу насосов и вентиляторов.
Перед пуском дизеля температура воды должна быть не ниже 20°С, а перед троганием тепловоза с места – не ниже 40°С. На новых тепловозах установлен термометр, указатель которого находится на пульте управления, а датчик – на коллекторе горячей воды.
Количество воды контролируют по водомерному стеклу 27 расширительного бака. (см. рис. 72). Красная риска на корпусе водомерного стекла указывает предельно допустимый уровень воды в системе. Правильность показаний водомерного стекла проверяют при помощи краника, установленного на стекле. Этот же краник используют для отбора воды на анализ.
При работающем дизеле осматривают водяные насосы, обращая внимание на равномерность их шума и каплепадение воды через сальники Гетц (считается нормальным, если просачивание воды не превышает 10 капель в 1 мин.)
2. Присадки к воде, приготовляемой для охлаждения систем тепловозов.
Вновь вводимые присадки к охлаждающим жидкостям для применения на тяговом подвижном составе ОАО «РЖД» должны пройти все этапы по порядку разработки и постановки продукции на производство, иметь допуск к применению в системе ОАО «РЖД», в соответствии с ГОСТ Р 15.201-2000 и ГОСТ 32.181-2001.
Необходимое количество присадок, требуемое для приготовления определенного объема охлаждающей жидкости, а также для доведения до нормы содержания компонентов присадки в охлаждающей жидкости системы двигателя рассчитываются согласно Приложению Б «Инструкции по приготовлению и применению охлаждающей жидкости для систем охлаждения двигателей тепловозов и дизель-поездов ПКБ ЦТ.25.0088»
При приготовлении охлаждающей жидкости с присадкой «Инкорт 8М3» в исходную воду добавляется концентрат присадки (2% от общего объема охлаж-дающей жидкости). Добавление концентрата производится в отдельной емкости. Для приготовления охлаждающей жидкости допускается использование другого оборудования, способов и технологий при условии обеспечения надлежащего качества приготовляемой охлаждающей жидкости.
Машинистам тепловозов, дизель-поездов, автомотрис и рельсовых автобусов исключить случаи дозаправки системы охлаждения сырой водой (не соответствующей требованиям инструкции ПКБ ЦТ.25.0088.)
Химические вещества, применяемые для приготовления охлаждающей жидкости, характеризуются следующими свойствами:
а) каустическая сода (технический едкий натр), – представляет собой сильную щелочь и при попадании на кожу человека вызывает тяжелые ожоги. Особенно опасно попадание каустической соды в глаза человека, в результате чего возможна потеря зрения. При воздействии на одежду, особенно шерстяную, каустическая сода разрушает ее;
б) тринатрийфосфат и силикат натрия – обладают слабощелочными свойствами и требуют осторожности в обращении;
в) хромовый ангидрит, двухромовый калий или едкий натрий, нитрит натрия – при попадании на кожу, особенно в местах порезов, вызывает сильное разъедание ее, а также раздражение слизистой оболочки глаз и дыхательных путей.
Присадка «Инкорт-8МЗ» пожаро- и взрывобезопасна. По степени воздействия на организм продукт может быть отнесен к веществам 3 класса опасностив соответствии с ГОСТ 12.1.007-76. Токсичность присадки обусловлена в ее составе натрия кремнекислого и буры.
3. Система циркуляции воды в двухконтурной системе тепловоза ЧМЭ3.
Установленный на тепловозах дизель имеет водяное охлаждение, необходимость которого обусловлена высоким нагревом отдельных его частей, соприкасающихся с горячими газами. Уже в конце такта сжатия температура воздуха в цилиндрах повышается до 500-700°С, а при сгорании топлива она достигает 2000°С. Даже отработавшие газы на выхлопе имеют температуру 430-480°С. Такой высокий нагрев деталей мог бы вызвать значительную их деформацию, разрушение, пригорание масла и, как следствие, заклинивание поршней в цилиндрах.
Сильный нагрев деталей дизеля требует интенсивного охлаждения их водой, температура которой должна быть достаточно высокой во избежание появления трещин в блоке, цилиндровых втулках, крышках цилиндров и корпусе турбонагнетателя. Нагретая вода охлаждается в секциях радиатора, а часть тепла, отводимого от дизеля водой, используется для вспомогательных целей (подогрева топлива в баке и воздуха в кабине машиниста в холодное время года).
Так как охлаждение масла и наддувочного воздуха должно осуществляться водой с более низкой температурой по сравнению с водой, охлаждающей дизель, то водяная система имеет два самостоятельных контура циркуляции воды.
Основной контурна тепловозах ЧМЭЗ, ЧМЭЗТ и ЧМЭЗЭ – обеспечивает охлаждение дизеля, подогрев топлива в топливоподогревателе и подогрев воздуха в кабине машиниста.
Вспомогательный контур – предназначен для охлаждения дизельного масла в водомасляном теплообменнике и наддувочного воздуха перед поступлением его в цилиндры дизеля.
Температура охлаждающей воды в основном контуре поддерживается в пределах 70-85°С, а во вспомогательном контуре 60-70°С. Циркуляцию воды в каждом контуре осуществляет специальный насос, получающий привод от коленчатого вала дизеля.
Для охлаждения воды основного контура используются шестнадцать водяных секций, а вспомогательного контура – восемь водяных секций, установленных в шахте холодильника. Оба контура объединены расширительным баком, укрепленным над шахтой холодильника.
Рис.72. Водяная система тепловоза:
Ø В основном контурециркуляцию воды – обеспечивает насос 44 центробежного типа, имеющий направление вращения рабочего колеса по часовой стрелке. Охлажденная в секциях радиатора вода засасывается основным водяным насосом 44 и нагнетается в напорный коллектор 46 охлажденной воды. Из коллектора вода по шести патрубкам 47 поступает в водяные полости блока цилиндров 52, охлаждая цилиндровые втулки 49. Из блока вода по патрубкам 50 переходит в крышки цилиндров 51, охлаждает их и по патрубкам 13 идет в коллектор горячей воды 14.
Часть воды из напорного коллектора по трубопроводу 2 направляется к турбонагнетателю 8 для охлаждения частей его корпуса, соприкасающихся с отработавшими газами. После охлаждения турбонагнетателя вода по трубопроводу 9 попадает в коллектор горячей воды 14. Передний конец коллектора горячей воды 14 прикреплен к трубопроводу 24, соединяющему верхние коллекторы 28 секций радиатора основного контура. Пройдя по водяным секциям 29, охлажденная вода собирается в нижних коллекторах 30, соединенных трубопроводом 31, и по трубопроводу 39 вновь засасывается основным водяным насосом 44.
От противоположного конца коллектора горячей воды 14 часть горячей воды поступает по трубопроводу 6 в калорифер 5, по трубопроводу 4 – на обогрев ступеньки 3 под ногами машиниста, а по трубопроводу 1 – в топливоподогреватель 48. Охлажденная в калорифере, ступеньке и топливоподогревателе вода, минуя секции радиатора, засасывается основным водяным насосом 44, к которому подводится по трубопроводу 45.
Ø Водяной насосвспомогательного контура 43 – засасывает охлажденную воду и по трубопроводу 10 нагнетает ее в охладитель наддувочного воздуха 7. Из охладителя наддувочного воздуха 7 вода по трубопроводу 11 направляется к водомасляному теплообменнику 12, где, проходя по его трубкам, охлаждает дизельное масло. Теплообменник 12 соединен трубопроводами 16 и 21 с верхними коллекторами 22 секций радиатора вспомогательного контура. Пройдя по водяным секциям 37, охлажденная вода собирается в нижних коллекторах 36 секций, соединенных общим трубопроводом 35, откуда по трубопроводу 38 снова поступает к водяному насосу 43 вспомогательного контура. Оба контура охлаждения пополняются водой из общего расширительного бака, для чего между ним и всасывающими трубопроводами 38 и 39 установлены трубопроводы 40 и 18.
Ø Для слива и набора воды в системе имеется общий трубопровод 42, соединенный с всасывающими трубопроводами обоих контуров. Трубопровод 42 соединен с гибким рукавом 41, на конце которого укреплена соединительная головка. Тепловоз экипируют специально подготовленной горячей водой, которая подается в систему под давлением через сливной (приемный) трубопровод 42. Кроме того, для аварийной экипировки тепловоза предусмотрен ручной водяной насос 33 крыльчатого типа (аналогичный по конструкции с ручным топливоподкачивающим насосом), соединенный трубопроводом 34 с расширительным баком.
Ø В системе применены четыре термореле (на электрической схеме тепловоза они обозначены РТЖ1, РТЖ2, РТЖ4 и РТВ). Термореле РТЖ1, РТЖ2 и РТВ установлены на коллекторе горячей воды 14. Два из них (РТЖ1 и РТЖ2) используются для автоматического управления охлаждающим устройством основного контура, а термореле РТВ служит для сигнализации машинисту о перегреве воды, охлаждающей дизель. Термореле РТЖ4 поставлено на трубопроводе 21, соединяющем верхние коллекторы 22. Оно обеспечивает автоматическое управление охлаждающим устройством вспомогательного контура. Термореле РТЖ1, РТЖ2, РТЖ4 и РТВ включаются соответственно при температуре воды 70, 80, 65 и 90°С, а выключаются при снижении температуры воды на 7°С.
Ø В водяной системе тепловозов используются вентили 400-409, для того или иного варианта работы (положения которых должны соответствовать указанным в таблице на рис.72). Варианты эти следующие:
Ø Расширительный бак – содержит необходимый запас воды, обеспечивает пополнение обоих контуров системы водой, воспринимает пар и излишки воды при нагреве и расширении ее в контурах.
Расширительный бак состоит из двух емкостей – правой 17 и левой 26. Обе емкости сварены из листовой стали и установлены на шахте холодильника над верхними коллекторами 22 и 28 секций, т.е. расширительный бак расположен выше всех остальных частей водяной системы. Между емкостями и каркасом шахты ставят войлочные прокладки, после чего бак прикрепляют четырьмя стальными хомутами. Емкости соединены между собой двумя трубопроводами: верхним 25 малого диаметра и нижним 20 большого диаметра. Нижний трубопровод 20 расположен ближе к дизелю и соединен с всасывающими трубопроводами 18 и 40 контуров охлаждения для пополнения их водой.
Для соединения расширительного бака с атмосферой к заливочной горловине 19 правой емкости прикреплена сигнальная (вестовая) труба 32, выведенная под главную раму тепловоза. При экипировке тепловоза воду набирают до тех пор, пока она не начнет вытекать через сигнальную трубу. Выброс воды и пара через трубу 32 во время эксплуатации тепловоза является следствием перегрева воды.
На передней торцовой стенке левой емкости 26 установлены водомерное стекло 27 для контроля за уровнем воды в системе и краник, позволяющий производить отбор воды на анализ. Правая емкость 17 соединена трубопроводом 34 с ручным водяным насосом 33, имеющим в качестве всасывающей трубы гибкий шланг. Между баком и насосом на трубопроводе установлен вентиль, который в эксплуатации должен быть закрыт (открывают его лишь при аварийной экипировке тепловоза).
Для выхода пара и излишков воды при ее нагреве из обоих контуров охлаждения бак соединен с ними двумя специальными трубопроводами. Трубопровод 15 идет от коллектора горячей воды в правую емкость, а трубопровод 23 соединяет правую емкость 17 с четырьмя верхними коллекторами водяных секций 29 и 37.
Горловина 19 позволяет заполнять систему водой при отсутствии экипировочных устройств, а также добавлять воду в систему в незначительном количестве. Эта работа выполняется на крыше тепловоза и требует строгого соблюдения всех мер безопасности.
4. Особенности водяной системы тепловозов ЧМЭ3Э и ЧМЭ3Т.
Водяная система тепловозов ЧМЭЗТ и ЧМЭЗЭ, на которых предусмотрен электрический обогрев как работающего, так и неработающего дизеля, частично модернизирована (Рис. 73, а).
Рис. 73. Модернизированные участки водяной системы тепловозов ЧМЭЗТ и ЧМЭЗЭ (а), схема обогрева аккумуляторной батареи на тепловозах ЧМЭЗЭ (б):
Нагревательные элементы, по которым протекает ток, размещены в сталь-ных сварных коробах 56 и 57 прямоугольного сечения, расположенных между трубопроводами 31 и 39 основного контура и трубопроводами 35 и 38 вспомогательного контура.
Ø При работающем дизеле циркуляцию подогреваемой воды в системе обеспечивают водяные насосы 43 и 44 (см. рис. 72), а при неработающем – три водяных насоса с электроприводами.
Водяные насосы 54 и 55 (см. рис.73, а) подсоединены параллельно трубопроводам 38 и 39 и размещены в переднем кузове тепловоза (под шахтой холодильника).
Водяной насос 55 установлен в задней части машинного отделения (над вспомогательным генератором) параллельно трубопроводу 6, на котором имеется дополнительный вентиль А. При работающем дизеле этот вентиль открыт, т.е. из коллектора горячей воды 14 вода направляется к калориферу, минуя насос 53. Если дизель не работает, то вентиль А должен быть закрыт (включается в работу насос 53).
Ø На тепловозах ЧМЭЗЭ применен также подогрев аккумуляторной батареи, для чего в заднем кузове под стеллажами, на которых установлены аккумуляторы, размещен калорифер 60 (Рис. 73, б). Он подключен параллельно калориферу 5, установленному в кабине. Горячая вода поступает в калорифер 60 по трубопроводу 58 и отводится из калорифера по трубопроводу 59 (вентили 410 и 411 открыты). Для слива воды из калорифера 60 на трубопроводах 58 и 59 поставлены трубки с вентилями.
5. Назначение, устройство и работа основного водяного насоса дизеля К6S310DR.
Основной водяной насос (Рис. 74) – является насосом центробежного типа. Его подача достигает 133200 л/ч (37 л/с) при частоте вращения рабочего колеса 1935 об/мин. Принцип действия центробежных насосов заключается в том, что вращающееся с большой частотой рабочее колесо своими лопастями приводит в движение воду, которая под действием центробежной силы отбрасывается от центра к периферии, попадает в улиткообразный канал корпуса и далее в нагнетательную трубу. Одновременно у центра колеса создается разрежение, обеспечивающее подсос воды.
Улиткообразный корпус 7 насоса отлит из чугуна и имеет по торцам два обработанных кольцевых фланца для крепления при помощи шпилек передней 9 и задней 19 крышек. Для уплотнения между крышками и корпусом ставят паронитовые прокладки 8. К передней крышке 9 крепят шпильками 10 всасывающую трубу, а к фланцу, которым заканчивается расширяющийся канал корпуса 7 насоса – нагнетательную трубу.
Рис. 74. Основной водяной насос:
Передняя крышка 9, через которую вода поступает на лопатки рабочего колеса, выполняет роль направляющего аппарата, поэтому ее внутренняя поверхность имеет коническую форму. Задняя крышка 19 одновременно является корпусом шариковых подшипников 18 и 20, служащих опорами вала 3 рабочего колеса насоса. Между наружными кольцами подшипников поставлена дистанционная втулка 2 с отверстиями для прохода масла.
Задний подшипник 20 является опорно-упорным и удерживается от смещения кольцами 21. Смазывание подшипников осуществляется дизельным мас-лом, которое разбрызгивается соплом в корпусе привода насосов и через три отверстия а в задней крышке попадает к подшипникам и затем сливается в картер. Чтобы масло не просачивалось по валу в сторону водяного колеса, за шариковым подшипником 18 установлен сальник Гуферо 17, зафиксированный стопорным кольцом. Для крепления насоса к дизелю на задней крышке предусмотрен фланец с отверстиями под шпильки
Вал 3 рабочего колеса насоса изготовлен из нержавеющей стали и отполирован. На переднем конце вала закреплено лопастное колесо 13, изготовленное из бронзы. Перед насадкой на вал колесо нагревают, обеспечивая натяг. Для дополнительного крепления колеса используют шпонку 14 и гайку 11 с лепестковой шайбой. Гайка 11 изготовлена из медного сплава и имеет левую резьбу, предотвращающую самоотвертывание. Чтобы избежать возникновение осевого усилия, в лопастном колесе 13 сделаны три отверстия, через которые вода заполняет полость между лопастным колесом 13 и корпусом 7 насоса, в результате чего с обеих сторон лопастного колеса 13 вода имеет одинаковое давление. На заднем конце вала при помощи шпонки и корончатой гайки закрепляют цилиндрическую косозубую шестерню 1 привода (z = 26), которая через промежуточную шестерню (z = 45) связана с ведущей шестерней (z = 67) коленчатого вала.
6. Сальник Гётц.
В полость А задней крышки по трубе 4 подвода воды к сальнику Гетца, соединенной со штуцером, постоянно подводится вода из улиткообразного канала корпуса, не допуская создания внутри насоса воздушной пробки, т.е. обеспечивая нормальную работу насоса. Для уплотнения водяной полости А на валу водяного насоса установлен сальник Гётца, состоящий из двух неподвижных и четырех подвижных деталей.
Неподвижные кольца – (стальное 23 и резиновое 22) прижаты к фланцу 5, который укреплен в крышке четырьмя бронзовыми шпильками 6.
Подвижные детали – специальное графитовое кольцо 24, резиновое кольцо 27, стальноекольцо 26 и коническая пружина 25 – вращаются вместе с валом. Резиновое кольцо 27 плотно охватывает вал, а пружина 25, упирающаяся в торец рабочего колеса, прижимает графитовое кольцо 24 к неподвижному стальному кольцу 23, имеющему полированную торцовую поверхность. Трущиеся поверхности колец не нуждаются в посторонней смазке, так как смазочными свойствами обладает графитовое кольцо 24. Чтобы избежать попадания воды в масло в случае просачивания ее через сальник Гётца (допускается проса-чивание до десяти капель в 1 мин.), полость Б крышки между сальниками Гётца и сальником Гуферо 17 сообщается с атмосферой через сливное отверстие 16 в задней крышке 19.
При сливе воды из системы надо дополнительно удалять воду из полости А и улиткообразного корпуса. Для этого в нижней части полости А сделано отверстие, закрытое пробкой 15, а на корпусе насоса поставлен кран 12 для слива воды, которым также можно пользоваться при отборе воды на анализ.
7. Назначение, устройство и работа вспомогательного водяного насоса дизеля К6S310DR.
Вспомогательный водяной насос (Рис. 75) по конструкции почти не отличается от основного водяного насоса. Разница заключается в том, что вспомогательный насос имеет меньшие размеры и его улиткообразный корпус 6 отлит заодно с задней крышкой.
Рис. 75. Вспомогательный водяной насос:
На заднем конце вала 3 рабочего колеса насоса укреплена шестерня привода 1 (z = 23), находящаяся в зацеплении с ведущей шестерней коленчатого вала (z = 67). Так как в приводе этого насоса нет промежуточной шестерни, как у основного насоса, то направление вращения рабочего колеса противоположно направлению вращения коленчатого вала, т.е. вал насоса вращается против часовой стрелки. Подача насоса достигает 32400 л/ч (9 л/с) при частоте вращения рабочего колеса 2200 об/мин.
8. Возможные неисправности водяных насосов.
Основными неисправностями центробежных водяных насосов являются:
Ø трещины и ослабление рабочего колеса на валу;
Ø снижение подачи и уменьшение давления нагнетания воды вследствие увеличения радиальных зазоров между корпусом насоса и рабочим колесом;
Ø износ втулки или вала, сопрягающихся с сальниковым уплотнением;
Ø трещины в корпусе;
Ø износ и повреждение подшипников.
На тепловозе 2ТЭ10В запас воды 950 кг. При техническом обслуживании и текущем ремонте ТР-1 прослушивают водяной насос при работающем дизеле, посторонний шум свидетельствует о ненормальной работе. Осматривают доступные части насосов и их приводов и убеждаются в надежности их крепления, проверяют частоту каплепадения. При частоте вращения коленчатого вала дизеля 400 об/мин каплепадение должно быть не более 20 капель в минуту через текстолитовое уплотнение.
При проведении ТР-2 снимают всасывающую головку для обследования крепления и прочности посадки крыльчатки на валу.
При ТР-3 и КР – насосы снимают, разбирают, ремонтируют и испытывают на стендах.
Центробежный водяной насос дизеля 14Д40 с подачей 75 м 3 /ч при напоре 0,35 МПа и n = 750 об/мин.