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 контур на 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:

1, 2, 4, 6, 9, 10, 11, 15, 16, 18, 20, 21, 23, 24, 25, 31, 34, 35, 38, 39, 40, 42, 45 - трубопроводы;
3 - отапливаемая ступенька; 5 - калорифер; 7 - охладитель наддувочного воздуха; 8 - турбонагнетатель; 12 - водомасляный теплообменник; 13, 47, 50 - патрубки; 14 - коллектор горячей воды; 17, 26 - правая и левая емкости расширительного бака; 19 - заливочная горловина;
22, 28 - верхние коллекторы секций; 27 - водомерное стекло; 29, 37 - водяные секции;
30, 36 - нижние коллекторы секций; 32 - сигнальная труба; 33 - ручной водяной насос;
41 - рукав; 43 - вспомогательный водяной насос; 44 - основной водяной насос; 46 - напорный коллектор; 48 - топливоподогреватель; 49 - втулка цилиндра; 51 - крышка цилиндра;
52 - блок цилиндров.

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:

А – (400, 401, 403, 404, 405, 406, 409) - экипировка тепловоза водой под давлением через приемный (сливной) трубопровод 42;

Б – (402, 403, 404, 405, 406, 409) - аварийная экипировка с помощью ручного насоса 33;

В – (403, 404, 405, 406, 409) - работа системы в холодное время года (включен калорифер);

Г – (403, 405, 409) - работа системы в теплое время года (калорифер отключен);

Д – (400, 401, 403, 404, 405, 406, 407, 408, 409) - слив воды из системы;

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 емкос ть 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.