Система охлаждения тепловоза 2ТЭ116.

 

Система охлаждения имеет два самостоятельных контура, объединенных общим расширительным баком.

 

 

Рис. 40 Схема системы охлаждения:

1, 21 – секции радиатора(по 20щт с каждой стороны); 2 – соединительная головка; 3 – бонка для электротермометров; 4 – бак для воды санузла; 5 – подогреватель топлива; 6 – штуцер для манометров; 7 – патрубки для ртутных термометров; 8 – реле уровня; 9 – расширительный бак; 10 – паровоздушный клапан; 11 – водомерное устройство; 12 – штуцер для регулятора разрежения; 13 – пробки для слива из полости привода насосов; 14 – пробки для слива; 15 – дизель-генератор; 16 – отопительно-вентиляционный агрегат; 17 – штуцерный вентиль для выпуска воздуха;

18 – обратные клапаны; 19 – ручной насос; 20 – бонки для датчиков-реле температуры; 22-37 – вентили;

38- 40 – краны (номера вентилей и кранов соответствуют номерам на бирках, прикрепленных к ним)

 

Контур охлаждения дизеля предназначен для охлаждения втулок и крышек цилиндров, турбокомпрессора и выпускных коллекторов, подогрева топлива, воды в баке санузла, обогрева кабины машиниста. Этот контур предусматривает как высокотемпературное, так и низкотемпературное охлаждение, причем переход на высокотемпературное охлаждение допускается при давлении в расширительном баке не менее 0,3 кг/см². переход осуществляется вручную установкой тумблера на шкафу аппаратной камеры в положение «104ºС». При этом отключается реле, обеспечивающее снятие нагрузки дизель-генератора при температуре охлаждающей жидкости 96ºС.

Правый по ходу тепловоза водяной насос нагнетает охлаждающую жидкость в охлаждающие полости дизеля. Нагретая жидкость отводится от дизеля в верхний коллектор холодильника тепловоза, проходит через секции радиатора и из нижнего коллектора поступает во всасывающую полость насоса. Трубопровод на всасывании соединен через обратный клапан 18 с расширительным баком, что обеспечивает подпитку контура.

От контура охлаждения дизеля предусмотрен отбор горячей воды через вентиль 25 на подогрев топлива. При открытом вентиле 22 охлаждающая жидкость подогревает воду в баке санузла. При открытом вентиле 32 охлаждающая жидкость поступает в отопительно-вентиляционный агрегат. Для выпуска охлаждающей жидкости из отопительно-вентиляционного агрегата необходимо открыть вентиль 30 и краны 37, 38. Кроме того, кран 38 служит для выпуска воздуха при заправке системы. Его необходимо также открывать перед каждым пуском дизеля после длительного простоя во избежание образования воздушной «пробки» и замерзания воды в трубопроводе.

Контур охлаждения масла и наддувочного воздуха имеет свой водяной насос (левый по ходу тепловоза), который нагнетает охлаждающую жидкость в секции радиатора холодильника тепловоза, откуда она подводится к охладителю масла. Охладив масло, жидкость идет на охлаждение наддувочного воздуха и к всасывающей полости насоса. Всасывающая полость насоса этого контура также соединяется с расширительным баком через трубу с обратным клапаном 18. Параллельно этому клапану установлен вентиль 28, который открывают при заправке и сливе охлаждающей жидкости из системы. На трубопроводе данного контура имеются штуцера для манометров и патрубки для ртутных термометров.

В холодное время при работе дизель-генератора на малых позициях надувочный воздух бывает холоднее, чем охлаждающая жидкость, и происходит обратный процесс передачи тепла от охлаждающей жидкости к надувочному воздуху. В результате возникает опасность переохлаждения жидкости. Поэтому в системе предусмотрен вентиль 26, при открытии которого часть охлаждающей жидкости, выходящей из дизеля, попадает во всасывающую полость водяного насоса вспомогательного контура.

Паровоздушный клапан.

1-гайка; 2- нижняя шайба; 3- пружина прямого действия; 4- шток; 5- верхний изолятор;

6,7- нижняя и верхняя тарелки; 8- шплинтовочная проволока; 9- уплотнительное кольцо;

10- пружина обратного действия; 11- колпак; 12- грибок; 13,14,15,17- прокладки;

16,18-корпуса; 19,20- опорные шайбы; 21- нижний изолятор; 22- контровочная шайба;

А- отверстие для выпуска воздуха.

 

Если давление в баке 0,5-0,75 кгс/см², грибок 12 парового клапана, преодолев сопротивление пружины 3, поднимается вверх. После поднятия грибка образуется кольцевой зазор между прокладкой 14 и посадочной поверхностью грибка. Через этот зазор пар начинает выходить из бака по пароотводящей трубе в атмосферу. При установившемся нормальном давлении в баке усилие пружины 3, которая своим нижним концом давит на шток 4 через опорную шайбу 20, нижний изолятор 21, шайбу 2, контровочную шайбу 22, и гайку 1, станент достаточно для того, чтобы грибок 12, жёстко закреплённый в верхней части штока, опустился вниз и прижался к прокладке14. Это обеспечит герметичность бака и дальнейшее понижение давления в нём прекратится.

При охлаждении воды в расширительном баке образуется разряжение. Когда оно достигает 0.02-0.08 кгс/см², верхняя тарелка 7 воздушного клапана под действием избыточного атмосферного давления опустится, сжав пружину 10. При этом внутренняя полость бака окажется сообщённой с атмосферой через отверстие А. Как только давление в баке сравняется с атмосферным, пружина 10 снова прижмёт верхнюю тарелку 7 к грибку 12. Герметичность закрытия обеспечивается уплотнительным кольцом 9.

 

 

Выпускные коллекторы.

 

Коллектор состоит из двух секций. Между секциями установлена прокладка из асбостального листа. Каждая секция представляет собой сваренные из листовой стали двухстенные трубы, внутрь которых вставлены трубы из жаропрочной стали. Между наружной и промежуточной трубами образуется полость для охлаждающей воды. Вода для охлаждения коллектора поступает из крышек цилиндров через отверстия во фланцах коллектора. Коллектор к крышкам крепится болтами. Стыки между крышками цилиндров и фланцами выпускного коллектора уплотняются прокладками из асбостального листа. Сверху во фланцах имеются резьбовые отверстия, закрытые пробками, для установки термопар.

Для отвода воздуха и пара на патрубки каждого цилиндра установлены трубки. Вода от коллектора отводится в верхней части газовыпускных труб через фланец. На газовыпускных трубах установлены съемные компенсаторы, закрытые изоляцией из асбестовой ткани и стеклоткани. Наличие жаровых труб в коллекторах позволяет значительно снизить отвод

тепла от выпускных газов в воду.

 

 

Рис. 21 Выпускные коллекторы:

1, 4 – секции коллектора; 2 – трубки для отвода пара; 3 – рукав; 5, 8, 14 – патрубки для перетока воды; 6 – фланец для отвода воды; 7 – компенсатор; 9 – пробка; 10 – водяной коллектор; 11 – отверстие с пробкой для установки термопары; 12 – жаровая труба; 13 – полость охлаждения выпускного коллектора.

 

Турбокомпрессор 6ТК.

Служит для подачи воздуха в цилиндры под давлением. Расположен на кронштейне у переднего торца дизеля. Состоит из осевой турбины и одноступенчатого центробежного компрессора. Особенность – консольное расположение колеса нагнетателя и колеса турбины (подшипники ротора расположены между рабочими колесами).

Остов турбокомпрессора состоит из корпуса компрессора, среднего корпуса и корпуса турбины, соединенных между собой болтами. Правильное расположение корпусов обеспечивается центрирующими буртами. Средний корпус образован верхней и нижней половинами, которые скрепляются болтами, и служит для размещения в нем подшипников и деталей системы уплотнений.

К корпусу компрессора присоединен двухзаходный патрубок, по которому воздух всасывается в компрессор. Патрубок соединен с воздухоочистителями, установленными на боковых стенках кузова тепловоза. В патрубок вмонтирована труба, по которой газы отсасываются из картера дизеля. Корпус компрессора и проставок образуют так называемую воздушную улитку, по которой сжатый воздух поступает в охладитель надувочного воздуха и далее в воздушный ресивер. Между рабочим колесом компрессора и улиткой расположен лопаточный диффузор.

 

Рис. 19 Турбокомпрессор:

1 – колесо компрессора; 2 – опорно-упорный подшипник; 3 – проставок; 4 – входной патрубок; 5 – корпус компрессора; 6 – лопаточный диффузор; 7 – корпус средний; 8 – улитка газовая; 9 – корпус турбины; 10 – патрубок выпускной; 11 – колесо турбины; 12 – сопловой аппарат; 13 – обод; 14 – опорный подшипник; 15, 16 – трубы; Б, В – полости.

 

К корпусу турбины прикреплены болтами обод и выпускной патрубок. Сопловой аппарат и турбинное колесо расположены внутри обода, образуя проточную часть газовой турбины. Газовая двухпоточная улитка присоединена болтами к среднему корпусу. К ней поступают отработавшие газы из выпускных коллекторов дизеля через жаровые трубы, вмонтированные в отверстия корпуса. Газовая улитка и жаровые трубы предохраняют алюминиевый корпус от соприкосновения с горячими газами.

В полостях среднего корпуса и корпуса турбины циркулирует вода, которая подводится из системы охлаждения дизеля. Выпускной патрубок отлит из стали и покрыт теплоизоляционным асбестовым слоем и стеклотканью.

Вал ротора изготовлен из легированной стали и имеет две опорные шейки. Колесо компрессора изготовлено из дюралюминия, насажено на шлицы вала и закреплено гайкой. Колесо турбины выполнено из жаропрочной стали, посажено на вал с натягом и зафиксировано штифтами. Рабочие лопатки газового колеса укреплены на диске турбинного колеса при помощи елочных замков.

Для предотвращения утечек воздуха и проникновения газов в масляную полость подшипников при повышенных нагрузках или масла в воздушную и газовую полости при малых нагрузках служат лабиринтные и упругие кольца. Лабиринтные уплотнения расположены на торцовой части колеса компрессора и внутренней стороне диска турбинного колеса.

Каждый подшипник состоит из двух половин, изготовленных из бронзы. Масло для их смазки поступает из системы дизеля по каналам в корпусе.

Отработавшие газы через жаровые трубы, газовую улитку поступают на лопатки соплового аппарата и далее на лопатки рабочего колеса турбины, заставляя ее вращаться. В сопловом аппарате газам придается нужное направления и увеличивается их скорость. При вращении ротора вращается и рабочее колесо компрессора, которое засасывает воздух, сжимает его и через диффузор вытесняет в улитку, откуда воздух поступает в охладитель и далее в цилиндры дизеля.

Помпаж турбокомпрессора

Глухие удары во всасывающем патрубке, вибрация стенок ФНД вызваны пульсацией воздушного потока из-за рассогласования режимов работы дизеля и турбокомпрессора.

Несколько причин помпажа дизеля:

¨ Произошел прогар или обрыв клапанов цилиндровой крышки.

¨ Нарушена регулировка впускных клапанов, клапаны не закрываются.

¨ Выпали или перепутаны местами штанги привода клапанов (обычно с 9-10 поз.).

¨ Мал монтажный зазор между диффузором и лопатками колеса компрессора, что увеличивает давление наддува.

¨ Провернулась жаровая труба выпускного коллектора.

¨ Забито проходное сечение охладителя наддувочного воздуха,

¨ Произошел проворот кулака газораспределения на распределительном валу.

¨ Распущены гайки крепления оси рычагов выпускных клапанов.

¨ Забиты фильтры ФНД (перейти на забор воздуха из дизельного помещения).

Система вентиляции картера

Система вентиляции картера создает разрежение в картере дизеля путем отсоса газов турбокомпрессором. Разрежение предотвращает вытекание масла и просачивание газов через зазоры у валов, выходящих наружу, а также через не плотности в соединениях.

 

 

Рис. 32 Система вентиляции картера:

1,2 – корпуса; 3 – мембрана; 4,12 – гайки; 5 – шток; 6 – кран; 7 – накладка; 8 – кожух; 9,10 – тяги; 11 – рычаг;

13 – валик; 14 – шкала; 15,17 – подшипники; 16 – заслонка; 18,21 – крышки; 19 – кольцо; 20 – прокладка;

22 – ролик; 23 – шпилька; 24 – серьга; 25 – штифт; 26 – пружина; 27 – втулка; Г – полость для подвода воды.

 

Система вентиляции состоит из трубопроводов, маслоотделительного бачка, управляемой заслонки и дифференциального манометра. Газы отсасываются из картера и лотка по трубам через маслоотделительный бачок, а затем поступают во всасывающую полость турбокомпрессора.

Управляемая заслонка обеспечивает разрежение в картере дизеля в заданных пределах. При повышении частоты вращения коленчатого вала дизеля и, следовательно, увеличении давления воды, воздействующей на мембрану, заслонка поворачивается против часовой стрелки, уменьшая проходное сечение трубы, а при уменьшении частоты вращения заслонка поворачивается по часовой стрелке и увеличивает проходное сечение. Это позволяет поддерживать необходимый диапазон разрежения в картере при работе дизеля под нагрузкой и на холостом ходу.

Измерительным элементом узла является мембрана, к которой через кран под давлением подводится вода из системы дизеля. К мембране прикреплен шток, в который упираются две тяги, ввернутые друг в друга и связанные с рычагом заслонки. Рычаг связан с корпусом через пружину и регулировочную втулку, ввернутую в корпус. Вворачивая или выворачивая втулку, регулируют начало поворота заслонки. Угол поворота заслонки зависит от плеча пружины, длина которого регулируется вращением ролика. На угол установки заслонки влияет общая длина двух тяг.

В последнее время на дизели типа Д49 устанавливают систему регулирования разрежения в картере, принцип действия которой основан на использовании давления масла. Система состоит из датчика разрежения и управляемой заслонки, соединенных трубопроводом.

Рис. 33 Управляемая заслонка:

1,12 – корпусы; 2 – дроссель; 3 – штуцер; 4,6 – диски; 5 – сопло; 7 – пружина; 8,9 – прокладки; 10 – крышка;

11 – мембрана; 13 – угольник; 14 – упор; 15 – кольцо проставочное; 16 –диафрагма; 17 – втулка; А – полость.

 

Датчик разрежения установлен на приливе заднего корпуса привода насосов с левой стороны. Он является чувствительным элементом системы и преобразует разрежение в картере в пропорциональное ему давление масла. Датчик состоит из алюминиевого корпуса и крышки, соединенных шпильками. Между ними зажата мембрана с наклеенными с обеих сторон и склепанными вместе с дисками из алюминиевого сплава. На внутренний диск наклеена уплотнительная прокладка. Мембрана поджата к соплу пружиной, стабилизирующей ее начальное положение. В корпус ввернут дроссель, в котором собран пакет из чередующихся 25-ти диафрагм с отверстиями диаметром 1,5+0,25 мм и 26-ти проставочных колец. С одной стороны пакет упирается во втулку, а с другой поджимается упором.

При работе дизеля масло от крана, установленного в масляной системе перед датчиком разрежения, через корпус поступает к дросселю. Проходя последовательно дроссельные отверстия в диафрагмах и камеры между ними, образованные проставочными кольцами, масло теряет напор и выходит из дросселя в канал в корпусе и к отверстию сопла с малой скоростью. Мембрана прокладкой прижимается к соплу. Кроме пружины на мембрану действует разрежение в картере. Это создает подпор масла в сопле и канале корпуса после дросселя. Масло воздействует на мембрану управляемой заслонки и поворачивает заслонку против часовой стрелки, уменьшая проходное сечение трубы.

При увеличении давления газов в картере мембрана датчика разрежения перемещается, преодолевая сопротивление пружины, и открывает сопло. Часть масла из канала в корпусе через сопло сливается в картер через привод насосов. Давление масла в канале корпуса датчика разрежения и в трубопроводе, идущем к корпусу управляемой заслонки, уменьшается. Уменьшается давление на мембрану, управляющую поворотом заслонки, и заслонка, поворачиваясь по часовой стрелке, увеличивает проходное сечение трубы, через которую газы отсасываются из картера дизеля турбокомпрессором. Разрежение в картере увеличивается и мембрана датчика разрежения вновь прижимается к соплу, прекращая слив масла из канала в корпусе.