Водяные системы тепловозов

При работе дизеля часть тепла от сгоревшего в цилиндрах топлива передается втулкам, крышкам цилиндров, выпускным коллекторам, деталям турбокомпрессора. Для отвода тепла от этих деталей предусмотрено охлаждение их водой. В современных дизелях водой охлаждается и наддувочный воздух, поступающий в цилиндры. Вода охлаждает масло в теплообменнике, в калориферах служит для обогрева кабины машиниста. Вода циркулирует в системе под давлением по замкнутому контуру: дизель - охладитель, где она охлаждается и снова поступает в дизель. Такая система обеспечивает отвод тепла до 12% от общего количества, выделяемого дизелем, при сравнительно малом количестве воды. Водяные системы на тепловозах различаются по числу контуров циркуляции и могут быть открытыми и закрытыми. В современных дизелях, у которых предусмотрено охлаждение масла дизеля и наддувочного воздуха водой, как правило, применяются двухконтурные системы.

Обычно, применяемые водяные системы на тепловозах открытые - они связаны с атмосферой. Температура воды в таких системах не должна превышать 90-95 °С. Закрытые системы не связаны с атмосферой, вода в них находится под избыточным давлением и имеет температуру 100-120°С (высокотемпературное охлаждение).

43. Водяные системы тепловозов

Водяные системы содержат насосы для обеспечения циркуляции воды, трубопроводы с арматурой, устройства для охлаждения воды, расширительный бак, приборы контроля и защиты.

Тепловоз 2ТЭ10М. На тепловозе применены две самостоятельные водяные системы (два контура), каждая из которых имеет отдельный трубопровод, водяной насос и охлаждающие секции. Одна система (первый контур) служит для охлаждения воды, выходящей нз дизеля, подвода горячей воды в топливоподогреватель, к отопнтель-но-вентиляционному агрегату в кабине машиниста, подогрева воды в бачке санузла. Другая система (второй контур) предназначена для охлаждения масла в водомасляном теплообменнике и для охлаждения наддувочного воздуха.

В первом контуре вода из коллектора горячей воды, расположенного с правой стороны дизеля, по трубе 15 (рис. 140), соединенной с коллектором горячей воды гибким шлангом, посту пает к верхнему коллектору секций 2 охлаждающего устройства. Пройдя по Рис. 141. Схема внутренней системы охлаждения цилиндров дизеля 1 ОД 100;

43. Водяные системы тепловозов

1 - выпускной коллектор; 2 - патрубок горячей воды; 3 - коллектор; 4 - втулка цилиндра; 5 - перепускной патрубок; 6 - выпускная коробка; Л - полости охлаждения коллекторов; Б - полость выпускных коробок; в, г - полости водяной рубашкитрубкам секций и охладившись на 5- 6°С. вода из нижнего коллектора по трубе 27 поступает к водяному насосу 16 и подается в водяную полость двух патрубков выпускных коллекторов 1 цилиндров дизеля (рис. 141). Из патрубков вода направляется в водяные полости А правого и левого коллекторов, а из них в полость Б выпускных коробок 6. Охладив выпускную коробку и нижнюю часть втулки, вода через окна перетекает в верхнюю полость выпускных коллекторов и по патрубкам 5 поступает в полость В водяной рубашки втулки цилиндра 4. Поднимаясь по желобкам между ребер во втулке к полости Г, вода охлаждаетУее н поступает по патрубку 2 в коллектор 3 горячей воды. На этом круг циркуляции замыкается.

В случае попадания воздуха внутрь системы и образования пара при перегреве воды, чтобы не создавалась при этом «пробка», в системе предусмотрена труба 10 (см. рис. 140), по которой воздух и пар отводятся в водяной расширительный бак 7. Труба 10 расположена выше всех остальных труб. К отопительной системе вода нз коллектора горячей воды подводится по трубе 20 с вентилем 64, а отводится во всасывающую магистраль по трубе 19. Из отопительной системы вода может быть слита через кран № 5, а из всей системы через кран № 96.

К топливоподогревателю 17 вода подводится по трубе 14 с краном № 68, а из него во всасывающую магистраль отводится по трубе 19 с краном № 63.

Труба 12, проходящая через бачок 11 санузла, подогревает в нем воду. Водяной расширительный бак 7, расположенный выше дизеля и соединенный с всасывающими трубами систем, обеспечивает надежное заполнение всей системы водой. Из него пополняются утечки воды в системе. Вода в баке контролируется по указателю уровня воды (водомерному стеклу). Заправка системы водой производится либо через пробку 9 в расширительном баке 7, либо через трубу с соединительной головкой 4 и вентилем № 65. Вода должна удовлетворять тех ническим условиям, оговоренным заводом-изготовителем.

Водяной бак 7 разделен вертикальной перегородкой на две части. Объем части бака для первого контура 230 л, для второго контура--106 л. В баке имеются отверстия для удаления паровоздушной смеси и вестовая труба 5, через которую также удаляются и излишки воды. Слив воды производится через вентили №№ 65 и 91. Для полного удаления воды из системы отвертывают пробки в корпусах водяных насосов и продувают систему воздухом.

Во втором контуре (холодном) вода подается насосом 23 по трубе, проходящей с левой стороны дизеля, к воздухоохладителям 21, расположенным по обеим сторонам в задней части дизеля. Пройдя по трубкам воздухоохладителей, вода по двум трубам 22 сливается в одну трубу, подводящую воду к водомасляному теплообменнику 28. Поднявшись по трубкам теплообменника, вода подается к верхним коллекторам радиаторных секций 30 и 33. Протекая по трубкам секций, вода охлаждается и из нижних коллекторов по всасывающей трубе поступает к водяному насосу 23, замыкая круг циркуляции.

Расширительный бак 7 соединен с всасывающей трубой второго контура трубой 29, что создает необходимый напор во всасывающей линии, гарантирующий от подсасывания воздуха. Бак дает возможность расширения воды при ее нагреве и пополняет все утечки воды.

Тепловоз ТЭП70. Водяные системы (рис. 142) имеют два контура циркуляции воды, аналогичные контурам систем охлаждения дизеля, масла и наддувочного воздуха тепловоза 2ТЭ10В. В первом контуре (горячем) вода циркулирует между дизелем 2 и водовоз-душными секциями 8 под действием лопастного насоса 3. Во втором (холодном) контуре насос прокачивает воду через секции 9 и последовательно включенные два водомасляных теплообменника 28 и охладитель наддувочного воздуха 1.

43. Водяные системы тепловозов
Рис. і42. Схема водяных систем тепловоза ТЭП70: 1 - охладитель воздуха; 2 - дизель: 3, 4 - водяные насосы; 5. III вентили; 6 - соединительная головка; 7, - всасывающие трубы; «. 9 - секции; 12 - калорифер: 13..27 - краны для выпуска воздуха: 14 -■ вестовая труба; 15 - бак расширительный: 16 - клапан предохранительный; 17 водомерное стек ло; 18 - топливоподогреватель: 19 - ручной насос; 20. 21. 22 -- трубы; 23, 24 - грибки для датчиков температуры: 25 карманы для ртутных термометров; 26 - раїдаточпая магистраль: 27 вентиль для выпуска воздуха: 28 - водомасляный теплообменник (в кружках указаны номера бирок, расположенных на вентилях^

Оба контура циркуляции воды имеют общий расширительный бак 15 с выносным «водомерным стеклом» 17. Водяная система закрытая. В ней вода находится под избыточным давлением 0,05-0,075 МПа. Давление возникает в результате выделения пара из воды и при повышении ее температуры. Закрытая система позволяет работать в режиме высокотемпературного охлаждения, при котором температура воды в системе повышается выше 100 °С. Чтобы в системе не создавалось давление выше установленного, на расширительном баке 15 установлен предохранительный клапан 16, выпускающий часть паровоздушной смеси в атмосферу через трубу 14 при превышении давления 0,075 МПа. В предохранительный клапан 16 встроен обратный клапан, открывающийся при образовании в системе вакуума до 0,004-0,007 МПа.

При необходимости дозаправки системы водой в пути следования можно воспользоваться ручным насосом 19 В депо дозаправку системы специально приготовленной водой производят через соединительную головку 6.

В горячем контуре вода из коллекторов дизеля по трубе 22 поступает кводовоздушным секциям 8, охлаждается в них и по всасывающей трубе 7 подводится к насосу 3. Насос нагнетает охлажденную воду во внутреннюю систему охлаждения дизеля. Вода из раздаточных магистралей 26, расположенных вдоль блока дизеля с обеих сторон, по патрубкам 1 (рис.

43. Водяные системы тепловозов
Рис. 143. Схема охлаждения цилиндра и крышки дизеля 2А-5Д49: 1 ноднпоп патрубок; 2 - раздаточная магистраль; і выпускной коллектор: 4 ~ труба: Л коллектор горячей воды: 6 ~ крышка цилиндра: а полость рубашки цилиндра Рис. 144. Схема водяной системы тепловоза ТЭМ2:
43. Водяные системы тепловозов

; - коллектор горячей воды; 2 - водяной насос; 3 - пульт управления; 4 - электротермометры; 5 - вентили; 6' - кран выпуска воздуха из калорифера; 7 - калорифер; 8 - краны; 9, 16, 19 - пробки слива воды; 10 - батарея для обогрева ног машиниста; 11 - сливной трубопровод; 12 - эжектор; 13 - воронка; 14 - слив воды и масла нз поддона турбокомпрессора; 15 - слив воды, просочившейся из турбокомпрессора; 17 - слив воды, просочившейся через сальник водяного насоса; 18 - бачок подогрева воды умывальника; 20 - топливоподогреватель; 21 - водяной насос охлаждения наддувочного воздуха; 22 - бачок с воронкой; 23 - соединительная головка; 24 - ручной насос; 25 - бак для воды; 26 - горловина для залнвки воды, 27 - водомерное стекло; 28 - контрольная труба: 29 - секции охлаждения воды наддувочного воздуха; 30 - воідухоочладитель; 31 - термореле; 32 - пробка выпуска воздуха; 33 - секции охлаждения воды дизеля (правые)

143), отходящим от раздаточных магистралей 2, вводится в зарубашечные полости а цилиндровых втулок в их нижней части, омывает втулки и через трубки 4 поступает в полости в охлаждения крышек цилиндров 6. Из крышек вода перетекает в коллектор 5 горячей воды, поступает в охлаждаемые полости б выпускных коллекторов и далее в охлаждаемые полости турбокомпрессоров, откуда горячая вода по трубе 22 (см. рис. 142) подается снова к секциям радиаторов. По трубкам горячая вода подводится к топливоподо-гревателю 18 и калориферам 12 обеих кабин.

Для предотвращения переохлаждения воды и размораживания секций второго контура в холодное время года горячий и холодный контуры могут быть связаны между собой вентилями 10 и 46. Чтобы предупредить переохлаждение масла в холодное время года, на тепловозе имеется возможность отключать часть секций установкой заглушек на трубопроводах.

Тепловоз ТЭМ2. Водяные системы (рис. 144) также состоят из двух са мостоятельных контуров. Вода первого контура охлаждает втулки и крышки цилиндров, блок, газовую часть турбокомпрессора. К первому контуру подключены топливоподогреватель 20, калорифер 7, батарея для обогрева ног машиниста 10. Второй контур служит для охлаждения воздуха в воздухоохладителе 30.

Горячая вода из дизеля собирается в коллекторе 1, откуда через соединительный рукав по трубе а поступает к секциям радиаторов 33. Охладившись в них, вода попадает в нижние коллекторы секций и по трубе б она вводится в дизель в его торцовой части. Охлажденная вода проходит по каналу, отлитому в блоке дизеля, к водяному насосу 2, который всасывающей полостью подсоединен к фланцу на боковой поверхности блока. Нагнетательный патрубок насоса соединен с трубой, подводящей воду в блок дизеля с его заднего торца. Поступив в блок, вода по колодцу опускается в нижнюю часть блока и подходит к цилиндрам. Омывая цилиндры, вода поднимается вверх, охлаждает их и че рез отверстия в блоке поступает в охлаждающие полости крышек цилиндров. Из цилиндровых крышек по патрубкам вода перетекает в водяной коллектор 1 дизеля, а из него в радиаторные секции, замыкая круг циркуляции. От трубы а отводится часть горячей воды для подогрева топлива в топли-воподогревателе 20 и воды в бачке 18 санузла.

В калорифер 7 и батарею 10 для подогрева ног горячая вода поступает через вентиль 5(52), а отводится через вентили 5(58). Эжектор 12 на отводящей трубе отсасывает из калорифера воздух, создавая условия для циркуляции воды. Слив воды из этой системы осуществляют через краны 53, 54, 55. Просочившаяся вода через неплотности турбокомпрессора из сальника водяного насоса сливается по трубкамв воронку 13 и периодически выпускается через кран 57 наружу. Вода, охлажденная в секциях 29 второго контура, засасывается водяным насосом 21 и нагнетается в воздухоохладитель 30, а из него снова в секции 29.

Приборы контроля температуры. Для контроля температуры предусмотрены электротермометры, устанавливаемые в кабине машиниста. Для защиты дизеля от перегрева воды в системе устанавливается термореле, которое воздействует на систему регулирования и снижает нагрузку дизеля при достижении максимальной температуры воды. Температуру воды в системе охлаждения наддувочного воздуха контролируют по капиллярному аэротермометру, который установлен на приборном щитке в дизельном помещении. Температуру воды в системе Рис. 145. Водяной насос (дизель Д100):

43. Водяные системы тепловозов

1 - всасывающая головка; 2 - корпус: 3 - рабочее колесо: 4 - сальник; 5 - хромированная втулка; 6 - отражательная втулка; 7 - подшипники; в - станина: 9 - гнездо; 10 - вал; И - распорная втулка; 12 -

шестерняподдерживают 65-80 °С. Допустимая температура 90-95°С.

Водяные насосы. Насосы обеспечивают необходимую интенсивность циркуляции воды в системе. В основном на тепловозах применяются насосы центробежно-лопастного типа. Принцип действия этих насосов одинаков. Отличаются они размерами и подачей. На тепловозе 2ТЭ10М насос первого контура циркуляции имеет подачу 150 м3/ч, а второго- 100 м3/ч. Подача насосов дизеля 5Д49 - 80 м3/ч. На тепловозе ТЭМ2 подача насоса первого контура циркуляции 90 м3/ч, а насоса второго контура - 20 м3/ч.

Водяной насос дизеля 10Д100 (рис. 145) состоит из корпуса 2, станины 8 и всасывающей головки 1, выполненных из чугуна. Вал 10 насоса, приводимый в действие от нижнего колен чатого вала через зубчатую передачу, вращается в шариковых подшипниках 7. Между подшипниками установлена распорная втулка 1/. Рабочее колесо 3 из бронзы с загнутыми назад лопатками закреплено на хвостовике вала гайкой левой резьбой. Водяная полость отделена от подшипниковой части сальником 4, состоящим из колец, изготовленных из графитизиро-ванного промасляного шнура и поджимаемых периодически нажимной втулкой. Для защиты вала от изнашивания под сальником на его шейку напрессована стальная хромированная втулка 5. От попадания масла из станины 8 насос защищают отражательная втулка и уплотнительное разрезное кольцо. Просочившиеся воду и масло удаляют через штуцер в дренажную трубку.

i ->ава w ОХЛАЖДАЮЩИЕ УСТРОЙСТВА И ПРИВОДЫ ВЕНТИЛЯТОРОВ

⇐ | Масляные системы | | Тепловозы: Механическое оборудование: Устройство и ремонт | | Назначение и принцип действия охлаждающих устройств | ⇒