книги из ГПНТБ / Скрипкин В.В. Электрооборудование изотермического подвижного состава учебник

В.В.СКРИПКИН, С. В. НЕ КРУ TM AH

электро­ оборудование ^ изотермического прдвижного состава

'v!

31802-149 С 049 (01)-74 149-74

© Издательство «Транспорт», 1974 г.

ВВЕДЕНИЕ

В'соответствии с Директивами XXIV съезда КПСС железнодорож­ ный транспорт интенсивно пополняется новыми, более совершенными изотермическими вагонами с машинным охлаждением (рефрижератор­ ные), предназначенными для перевозки скоропортящихся грузов и продуктов питания. Эти вагоны в парке изотермических составляют около 45%, и их число продолжает непрерывно увеличиваться.

Рефрижераторный подвижной состав представлен в настоящее время 23- и 21-вагонными поездами, 12- и 5-вагонными секциями и автономными вагонами. Поскольку строительство 23- и 21-вагонных поездов, а также 12-вагонных секций прекращено, парк рефрижера­ торных вагонов в девятой пятилетке пополняется за счет 5-вагонных секций и автономных вагонов, причем наибольший удельный вес имеют 5-вагонные секции.

23-вагонный поезд состоит нз 20 грузовых вагонов и трех специаль­ ных — вагона-машинного отделения, вагона-дизель-электростанции и служебного, расположенных в середине поезда. В вагоне-машинном отделении находятся две аммиачные холодильные установки одно­ ступенчатого сжатия, каждая из которых обеспечивает охлаждение груза в десяти вагонах. В вагоне-дизель-электростанции размещаются три дизель-генератора: два основных и один вспомогательный. Ди­ зель-генераторы вырабатывают электроэнергию, которая подается или к приводам холодильных машин, или к отопительному оборудованию. Служебный вагон предназначен для бригады, обслуживающей поезд. В этом вагоне располагается также вспомогательное оборудование: аккумуляторные батареи, выпрямители, трансформатор сети освеще­ ния и др. Грузовые вагоны оснащены охлаждающими батареями и электрооборудованием (электрические печи, вентиляторы и др.).

Мощность холодильных машин и отопительного оборудования 23вагонного поезда рассчитана на обеспечение в грузовых помещениях вагонов температуры в пределах от —8 до +12° С при температуре на­ ружного воздуха от + 3 0 до —45° С.

В 21-вагонном поезде имеются те же три специальных вагона и 18 грузовых вагонов. В вагоне-машинном отделении этого поезда размеща­ ются две аммиачные холодильные машины двухступенчатого сжатия, каждая из которых работает на девять грузовых вагонов. В вагоне- дизель-электространции находятся четыре основных дизель-генерато­ ра и один вспомогательный, питающие приводы холодильных машин

3

или отопительные установки. Служебные вагоны и грузовые вагоны

12-вагонная секция состоит из десяти грузовых вагонов и находя­ щихся в середпнесекцпн вагона-машпниого отделения п вагона-дизель- электростанцпн. В вагопе-машпнпом отделении установлены две хо­ лодильные машины, каждая из которых работает на пять грузовых ва­ гонов. В вагоне-дизель-электростанцни, кроме дизель-генераторов, питающих приводы холодильных машин или отопительное оборудова­ ние, размещено вспомогательное оборудование — аккумуляторные батареи, топливные баки п др. Все это занимает часть вагона-дизель- электростанции, в другой части находится помещение для обслужива­ ющей бригады.

В грузовых вагонах 12-вагонной секции, также оснащенных охлаж­ дающими батареями и отопительным оборудованием, может поддержи­ ваться температура от — 12 до +14° С при температуре наружного воз­ духа от +30 до —45° С.

5-вагонные секции различаются по конструкции н годам выпуска. В секциях, построенных заводом Дессау (ГДР) выпуска 1956 г., каж­ дый вагон имеет две одноступенчатые фреоновые холодильные машины, которые расположены в машинном отделении, занимающем прибли­ зительно десятую часть кузова. Отопительное оборудование находит­ ся в грузовом помещении вагона. Дизель-электростанция располага­ ется в среднем вагоне и занимает примерно пятую часть кузова, а служебное отделение — в соседнем вагоне и занимает приблизительно шестую часть кузова. Температурный режим в грузовых вагонах этой секции такой же, как в 12-вагонной секции.

5-вагонная секция постройки Брянского машиностроительного за­ вода состоит из вагона-дпзель-электростаиции и четырех грузовых ва­ гонов. В вагоне-дпзель-электростанцип, находящемся в середине секции, размещаются два дизель-генератора, вспомогательное обору­ дование (аккумуляторные батареи, топливные баки, выпрямители и др.) и служебное помещение.

В одном конце в каждом грузовом вагоне имеется машинное отделе­ ние с двумя одноступенчатыми холодильно-нагревательными установ­ ками. В грузовых вагонах секции поддерживается температура от —20

выполнены в виде легкосъемиых агрегатов, находящихся в машинных отделениях с обоих концов вагона. Температура в грузовых помещени­ ях поддерживается о т —20 до +14° С при температуре наружного воздуха от + 40 до —45° С.

4

Автономный вагон имеет два машинных отделения, расположенных по концам вагона. В каждом машинном отделении расположены дизельгенератор п холодильно-нагревательная установка, обеспечивающая внутри вагона температуру от —18 до 14° С при температуре наруж­ ного воздуха -|-40 до •—45° С.

Вмашинном отделении располагаются также топливные баки, элек­ трические щиты и др. Оборудование автономных вагонов работает автоматически.

Впарке изотермических вагонов имеется небольшое количество автономных вагонов со служебным помещением, находящимся в конце кузова. Энергетическое и холодильное оборудование этих вагонов в ос­ новном такое же, как в вагонах серийного выпуска.

На подвижном составе с машинным охлаждением широко использу­ ется различное электрическое оборудование: генераторы, распреде­ лительная и контрольно-измерительная аппаратура, электродвигате­ ли, реостаты и др., при помощи которого осуществляется передача энергии от источника — двигателя внутреннего сгорания — к по­ требителям — холодильным установкам и отопительным приборам. Электрическое оборудование позволяет не только вручную, но и ав­ томатически производить пуск II остановку холодильных машин и ото­ пительных приборов, измерять температуру внутри вагонов и осущест­ влять различные вспомогательные операции.

К электрооборудованию, применяемому на подвижном составе с машинным охлаждением, предъявляются особые требования — все машины, аппараты и приборы должны быть компактными, с небольшой массой и надежными, так как они в эксплуатации испытывают дина­ мическую нагрузку. Некоторые аппараты и приборы (магнитные вен­ тили, нагревательные элементы, реле и др.) должны иметь специаль­ ную защиту от воздействия аммиака, рассола, влаги и других агрес­ сивных сред. Дальнейшее совершенствование электрооборудования поездов, секций и вагонов как при строительстве, так и ремонте на­ правлено на полную автоматизацию работ холодильного, отопитель­ ного и энергетического оборудования.

Все электрооборудование подвижного состава с машинным охлаж­ дением подразделяют на следующие группы:

источники электроэнергии — генераторы, преобразователи и ак­ кумуляторные батареи;

потребители электроэнергии — электродвигатели, электрические печи, калориферы, лампы и др.;

пуско-регулирующие, защитные и распределительные устройства — автоматические выключатели, магнитные пускатели, переключатели, реостаты, предохранители, тепловые реле, распределительные щиты, силовые шины и др.;

приборы автоматики и дистанционного управления — различные реле, магнитные вентили, датчики, аппаратура для измерения и за­ писи температуры и др.;

электрические магистрали и цепи — провода, кабели и приспособ­ ления, связывающие источники электроэнергии между собой и с рас­ пределительными устройствами и потребителями.

5

Электрический привод может работать па постоянном и перемен­ ном токе. Постоянный ток целесообразно применять, когда необходи­ мо получить значительные пусковые вращающие моменты и регулиро­ вание скорости в широком диапазоне.

Переменный трехфазный ток выгоднее применять, когда не требуют­ ся большие пусковые моменты и потребители работают при постоян­ ных вращающем моменте и скорости вращения. Генераторы, вырабаты­ вающие переменный трехфазный ток, п электродвигатели, потребля­ ющие его, просты по конструкции н надежны.

На подвижном составе целесообразно применять передачу на пере­ менном трехфазном токе. Это объясняется тем, что холодильные уста­ новки запускаются сравнительно редко, для их включения не требу­ ются большие пусковые моменты и в процессе работы скорости враще­ ния электродвигателей в их приводах практически остаются неизмен­ ными.

Отопительные приборы могут работать как на переменном, так и на постоянном токе.

Для бесперебойного энергоснабжения холодильных установок и отопительных приборов на каждой единице подвижного состава с машинным охлаждением устанавливается несколько (обычно два) ди- зель-генер'аторов.

2. ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПИАЛЬНЫЕ СХЕМЫ ЭНЕРГОСНАБЖЕНИЯ

Схема энергоснабжения каждой единицы подвижного состава с ма­ шинным охлаждением зависит от способа охлаждения и отопления в грузовых вагонах.

На 23-вагонном поезде применяются две холодильные установки, поэтому в нем имеются два центральных привода этих установок П Х1, ПХ2 (рис. 1), размещенные в вагоне-машпнном отделении 5. Ото­ пительные приборы и их приводы (П01—П020) имеются в каждом гру­ зовом вагоне (1,2, 6, 7). Электроэнергия, необходимая для работы хо­ лодильных установок и отопительных приборов, вырабатывается тремя генераторами Г1, Г2, ГЗ, расположенными в вагоне-дизель- электростанцнп 4, и передается к потребителям по силовой распреде­ лительной сети.

Кроме основных потребителей электроэнергии П Х 1, ПХ2 и П01-— П020, на 23-вагонном поезде имеется привод вспомогательных цепей /7ГЩ(выпрямитель, трансформатор сети освещения идр.), расположен­ ный в служебном вагоне 3. Вспомогательные распределительные цепи (на схеме они не указаны) обеспечивают управление отопительными устройствами, измерение температуры и освещение в грузовых ва­ гонах.

Схема с центральным источником электроэнергии и потребление ее в приводах холодильных установок и отопительных устройств в каждом грузовом вагоне характерна для поездов, в составе которых

7

Рис. I. Схема распределения электроэнергии и 23-вагошюм посаде

имеется большое количество вагонов. По такой же схеме распределя­ ется электроэнергия в 21-вагопном поезде и в 12-вагонмой секции. От­

Достоинством схем распределения электроэнергии 21- и 23-вагонно- го поездов и 12-вагонной секции является небольшое количество элек­ тродвигателей для привода холодильных установок и, следовательно, невысокая трудоемкость их обслуживания и ремонта, а также менее разветвленная силовая распределительная сеть. Электродвигатели рас­ положены в одном вагоне и находятся под наблюдением обслуживающе­ го персонала, что повышает надежность их работы. Такая схема распределения электроэнергии позволяет подключить холодильные установки и отопительные устройства поезда или секции к внешнему источнику, например во время стоянки на станции.

Недостатком схем распределения электроэнергии от централи­ зованного источника является опасность выхода из строя всей холо­ дильной установки из-за неисправности хотя бы одного из ее аппара­ тов. Сравнительно большая мощность электродвигателей холодильных установок затрудняет автоматизацию их работы. При данной схеме нель­ зя непрерывно контролировать состояние привода электрических печей и электродвигателей вентиляторов, находящихся в грузовых вагонах, хотя это необходимо, так как печи н электродвигатели работают

вусловиях повышенной влажности.

В5-вагонных секциях постройки Брянского машиностроительно­ го завода каждый из четырех грузовых вагонов 1, 2, 4, 5 имеет по две холодильные и отопительные установки. Поэтому в каждом вагоне имеются приводы холодильных установок ПХ1—ПХ8 (рис. 3) и ото­ пительных установок П01—П08. В вагоне-дизель-электростанцнн 3

Рис. 2. Схема распределения электроэнергии в 12-вагонпоіі секции:

8

расположены генераторы Г1 и Г2, вырабатывающие электроэнергию, и привод вспомогательных цепей ПВЦ.

Схема распределения электроэнергии в 5-вагонной секции построй­ ки завода ГДР 1968 г. отличается от схемы, приведенной на рис. 4, наличием трех генераторов (два основных и один вспомогательный).

Схема распределения электроэнергии с центральной электростан­ цией и индивидуальными для каждого вагона приводами холодильных установок и отопительных устройств целесообразна для секций с машин­ ным охлаждением при сравнительно небольшом количестве грузовых вагонов. Достоинствами такой схемы распределения электроэнергии являются:

независимость работы холодильных установок и отопительных уст­ ройств каждого вагона друг от друга, заключающаяся в том, что при выходе из строя какого-либо электродвигателя останавливается одна холодильная установка, но это не влияет на работу остальных холо­ дильных установок;

автономность каждого грузового вагона, так как холодильные ма­ шины и отопительные устройства могут работать от внешнего источника тока. Благодаря этому грузовой вагон может длительное время на­ ходиться вне состава секции, например при погрузке, выгрузке, ре­ монте вагона в пути и т. д.;

электродвигатели привода холодильной установки имеют малую мощность, что определяет простоту их конструкции и легкость авто­ матизации работы оборудования.

К недостаткам схемы распределения электроэнергии в 5-вагонных секциях относятся:

Рис. 4. Схема распределения электроэнергии автономного вагона:

I и 3 — машинные отделения; 2 — грузовое помещение