|
Дипломная работа Модернизация топливного отделения депо Гомель. 5.Пояснительная записка 15. Так же в данном дипломном проекте раскрыты такие вопросы, как основные
Выбор вентилятора производим по двум его основным характеристикам. Подача вентилятора составляет
Lв Lс , (2.33)
где  – коэффициент запаса на подсосы воздуха; 1,1;
L – суммарный расход воздуха системой вентиляции, м3/ч; L 6000 м3/ч.
с с
L 1,1 6000 6600 м3/ч.
в
Принимаем вентилятор В–Ц4–70–5, технические характеристики приведены в таблице 2.7.
Таблица 2.7 – Техническая характеристика вентилятора
|
|
Индекс вентилятора
|
Подача воздуха, м3/ч
|
Давление, Па
|
КПД, %
|
Масса (без электродвигателя),
кг
|
|
В–Ц4–70–5
|
6600
|
843
|
79
|
76
|
Выбор электродвигателя производим по установочной мощности
Nуст kNпотр , (2.34)
где k– коэффициент запаса мощности; k 1,15 ;
Nпотр – потребная мощность на валу электродвигателя, кВт.
N Lв Pв , (2.35)
потр 3600 1000
в п
где Pв – давление создаваемое вентилятором, Па; Pв 81,4 Па;
в – КПД вентилятора; в 0,80 ;
п – КПД передачи; п 0,99 .
N 6600 81,4 0,19 кВт.
потр 0,80 0,99 3600 1000
| |
|
|
|
|
|
|
Лист
|
|
|
|
|
|
55
| |
Изм.
|
Лист
|
№ докум.
|
Подпись
|
Дата
|
       
Тогда
Nуст 1,15 0,19 0,22 кВт.
Принимаем электродвигатель типа AIS62B2, технические характеристики приведены в таблице 2.8.
Таблица 2.8 – Техническая характеристика электродвигателя
|
|
Тип электродвигателя
|
Номинальная мощность на валу,
кВт
|
Напряжение, В
|
Скорость вращения, при полной
нагрузке, об/мин
|
Масса, кг
|
|
AIS62B2
|
0.25
|
380
|
2700
|
4
|
| |
|
|
|
|
|
|
Лист
|
|
|
|
|
|
56
| |
Изм.
|
Лист
|
№ докум.
|
Подпись
|
Дата
|
2.4 Исследовательский раздел
Аккумуляторные системы подачи топлива в цилиндры дизеля.
Требования по увеличению топливной экономичности двигателей внутрен- него сгорания (ДВС), снижению шумности и выброса токсичных компонентов с отработавшими газами не могут более выполняться при использовании традици- онных топливных систем с гидромеханическими регуляторами частоты вращения и механическими узлами топливной аппаратуры. Реализовывать перечисленные требования возможно только с применением очень высокого давления впрыска, сочетающегося с определенной характеристикой подачи и точным дозированием топлива. Это соответствует возможностям аккумуляторных топливных систем с электронным блоком управления (ЭБУ) и электромагнитными клапанами (ЭМК), установленными непосредственно в корпусе каждой форсунки или в промежутках между форсунками и аккумулятором высокого давления. Вариант, при котором электромагнитный клапан установлен между форсункой и аккумулятором, являет- ся одноконтурным: аккумулятор – электромагнитный клапан – нагнетательный трубопровод – форсунка.
В настоящее время одноконтурные системы с электронным управлением, например «Common Rail», имеют практическое применение на транспортных ди- зелях с топливной аппаратурой фирмы «Bosch». К недостаткам такой системы следует отнести то, что форсунки со встроенными электромагнитными клапанами являются практически неремонтопригодными. Применение такой системы ограни- чено для высокооборотных дизелей с двухфазным процессом впрыска. Такое ограничение, в основном, связано с недостаточным быстродействием электромаг- нитных клапанов.
Для расширения области использования аккумуляторных топливных систем и обеспечения их ремонтопригодности в ОмГУПСе разработана и испытана двух- контурная система (патент РФ № 2288372). Она включает в себя аккумуляторы высокого (АВД) и низкого давления (АНД). Функционирование такой системы предусмотрено по контурам: аккумулятор высокого давления – электромагнитный
| |
|
|
|
|
|
|
Лист
|
|
|
|
|
|
57
| |
Изм.
|
Лист
|
№ докум.
|
Подпись
|
Дата
|
клапан – нагнетательный топливопровод – форсунка и аккумулятор низкого дав- ления – нагнетательный трубопровод или по контурам: аккумулятор высокого давления – электромагнитный клапан – нагнетательный топливопровод – форсун- ка и аккумулятор низкого давления – электромагнитный клапан – нагнетательный трубопровод. При этом в аккумуляторе АВД предусматривается поддержание дав- ления на уровне остаточного, которое на 20–30 % должно быть ниже давления впрыска топлива.
Схема компоновки двухконтурной аккумуляторной системы с однофазным процессом впрыска топлива представлена на шестом листе графической части ди- пломного проекта, а с двухфазным процессом впрыска – на седьмом листе графи- ческой части дипломного проекта.
Двухконтурная система, кроме известных узлов и элементов, включает в се- бя аккумулятор низкого давления 13, электромагнитные клапаны в системе высо- кого давления 10, датчики «стоп» подачи топлива 11, пружинные гидродемпферы 8, обратные клапаны 12, установленные в топливопроводе перед форсунками, и редукционный клапан 14, поддерживающий давление в АНД на уровне остаточно- го перед запуском дизеля и после каждого впрыска топлива. Такое условие обес- печивается благодаря гидросвязи АНД с нагнетательными топливопроводами че- рез обратные клапаны 12.
Особенность конструкции электромагнитных клапанов состоит в том, что обеспечена высокая герметичность соединительных элементов, предусмотрено от- крытие перепускных клапанов посредством пружинного привода, размещение ка- тушек снаружи корпуса клапана, а также предусмотрена возможность регулирова- ния величины подъема перепускного клапана. При такой конструкции достигается условие ремонтопригодности форсунок, сокращение энергозатрат на создание магнитодвижущей силы и необходимое быстродействие ЭМК при рабочих давле- ниях до 100 МПа и более.
Для управления процессами функционирования системы в автоматическом режиме предусмотрен электронный блок управления ЭБУ, связанный с датчиком частоты вращения вала дизеля и фиксации внешней мертвой точки (в.м.т.), и за-
| |
|
|
|
|
|
|
Лист
|
|
|
|
|
|
58
| |
Изм.
|
Лист
|
№ докум.
|
Подпись
|
Дата
|
дающий блок режимов работы дизеля. В качестве задающего блока для тепловоз- ных дизелей предусматривается использование контроллера машиниста.
Двухконтурная система с однофазным процессом впрыска топлива функци- онирует в следующем порядке. Первоначально посредством ЭБУ по цепям управ- ления обеспечивается поочередное, в порядке работы цилиндров, срабатывание электромагнитных клапанов 10, а затем, через определенные промежутки времени, клапаны также поочередно отключаются и тем самым обеспечивается поочередная отсечка подачи топлива в цилиндры дизеля. При этом длительность цикловых по- дач i , i формируется блоком ЭБУ в зависимости от частоты вращения и режи- мов нагрузки дизеля.
Характеристики а) и б), представленные на восьмом листе графической ча- сти дипломного проекта, изменения тока в катушках электромагнитных клапанов Iк f ( ) , давления в нагнетательном топливопроводе Рн f ( ) и подъема- посадки иглы форсунки hи f ( ) для однофазного процесса впрыска приведены. Анализ этих характеристик показывает, что длительность подъема-посадки иглы форсунки зависит только от длительности промежутков между включением и от- ключением электромагнитных клапанов.
Для осуществления двухфазного процесса подачи топлива требуется мини- мальная длительность предварительного впрыска топлива в пределах 1,2–1,5 мс. Выполнение этого условия практически достигается путем постановки дополни- тельных электромагнитных клапанов 15, которые гидравлически связаны с акку- мулятором низкого давления 13, а также с нагнетательными полостями клапа- нов 10. При этом управление процессом срабатывания клапанов 15 предусматри- вается так же, как клапанов 10 от одного блока ЭБУ [характеристики в) и г)]. То есть в период предварительной фазы первоначально, в порядке работы цилиндров, срабатывают клапаны 10 и через 1,2–1,5 мс срабатывают дополнительные клапаны 15, тем самым обеспечивается быстродействие отсечки подачи топлива. Далее, в период основной фазы впрыска топлива, двухконтурная аккумуляторная система будет функционировать по ранее изложенному порядку.
| |
|
|
|
|
|
|
Лист
|
|
|
|
|
|
59
| |
Изм.
|
Лист
|
№ докум.
|
Подпись
|
Дата
|
 
По характеристикам в) и г), приведенным на восьмом листе графической ча- сти проекта, видно, что длительность предварительной фазы впрыска топлива со- храняется постоянной независимо от длительности основной фазы. Такой резуль- тат является вполне приемлемым для дизелей с двухфазным процессом подачи топлива.
При использовании двухфазного процесса впрыска топлива достигается улучшение эффективности сгорания топлива. Вследствие этого наблюдается сле- дующее:
за счет начала горения в период предварительного впрыска давление сжа- тия газов несколько увеличивается, что приводит к уменьшению периода задержки воспламенения после основного впрыска;
в результате уменьшения максимального давления сгорания процесс сго- рания основной порции топлива будет протекать более мягко, т.е. жесткость рабо- ты дизеля снизится.
В качестве конечного результата при использовании двухфазного процесса впрыска топлива ожидается снижение шума при работе дизеля, уменьшение удельного расхода топлива и выброса вредных веществ в атмосферу. Однако сле- дует отметить, что удельный расход топлива может увеличиваться или умень- шаться в зависимости от угла опережения основного впрыска и от длительности промежутков i пр и i пр между предварительным и основным впрысками. Опти- мальности этих параметров следует добиваться опытным путем в процессе стен- довых испытаний дизелей.
Принцип функционирования двухконтурной аккумуляторной системы, воз- можно, использовать не только для двухфазного, но и для однофазного процесса впрыска топлива. То есть первоначально, в порядке работы цилиндров дизеля, по цепям управления от ЭБУ осуществляется включение электромагнитных клапанов 10, а затем через определенные промежутки времени обеспечивается срабатывание ЭМК 15. Для наглядности на характеристиках д) и е) на восьмом листе графиче- ской части проекта, показаны моменты начала впрыска топлива, моменты отсечки
| |
|
|
|
|
|
|
Лист
|
|
|
|
|
|
60
| |
Изм.
|
Лист
|
№ докум.
|
Подпись
|
Дата
|
 
подачи топлива, длительности цикловых подач топлива iи iи длительности срабатывания электромагнитных клапанов в контурах низкого и высокого давле- ния. При этом временные промежутки iи iмежду моментами включения элек- тромагнитных клапанов соответствуют длительности цикловых подач, которые в зависимости от режимов работы дизеля задаются блоком управления ЗБ. Эффек- тивность такого исполнения состоит в том, что быстродействие функционирова- ния двухконтурной системы обеспечивается промежутками i прп , i прп между мо- ментами включения ЭМК, что во многом упрощает конструкцию электромагнит- ных клапанов и в целом повышает надежность работы аккумуляторной топливо- подающей системы.
В заключение следует отметить, что эффективность двухконтурной аккуму- ляторной системы достигается за счет поддержания постоянства разности давле- ний между давлением впрыска и остаточным при любых режимах работы дизеля, обеспечения необходимого остаточного давления перед запуском дизеля, а также благодаря обеспечению ремонтопригодности узлов системы и сохранению типо- вой конструкции дизельных форсунок.
Эффективность аккумуляторных топливных систем практически подтвер- ждена зарубежными фирмами. В основном, она достигается за счет снижения се- бестоимости узлов топливной системы относительно штатной, повышения эконо- мичности работы дизелей, снижения выбросов в атмосферу вредных веществ и, как следствие, увеличивается моторесурс дизелей.
Высокая эффективность аккумуляторной системы также ожидается при ис- пользовании альтернативных видов топлива: метана, пропана, биотоплива и, осо- бенно, диметилового эфира, который обладает высокими эксплуатационными и экологическими свойствами.
| |
|
|
|
|
|
|
Лист
|
|
|
|
|
|
61
| |
Изм.
|
Лист
|
№ докум.
|
Подпись
|
Дата
|
   
2.5 Энерго- и ресурсосбережение
Баланс потребления топливно-энергетических ресурсов.
Топливным отделением по ремонту топливной аппаратуры локомотивного депо Гомель за четыре месяца (январь – апрель) 2012 года было израсходовано 6,4 т у.т.
Структура потребления топливно-энергетических ресурсов в топливном от- делении представлена в таблице 2.9.
Таблица 2.9 – Структура потребления топливно-энергетических ресурсов в топливном отделении
|
|
Вид энергоресурса
|
Расход энергоресурса за четыре месяца (январь – апрель) 2012
|
Расход энергоресурса за четыре месяца (январь – апрель) 2012
|
|
т у.т.
|
%
|
Тепловая энергия, Гкал
|
30,6
|
5,4
|
84,4
|
Электроэнергия, тыс. кВт·ч
|
3,5
|
1,0
|
15,6
|
Итого
|
6,4
|
100
|
Баланс потребления топливно-энергетических ресурсов в процентном соот- ношении, представлен на рисунке 2.2.
15,6%
84,4%
– Тепловая энергия; – Электроэнергия
Рисунок 2.2 – Баланс потребления топливно-энергетических ресурсов
| |
|
|
|
|
|
|
Лист
|
|
|
|
|
|
62
| |
Изм.
|
Лист
|
№ докум.
|
Подпись
|
Дата
|
  
Как видно из диаграммы наибольшая доля потребление топливно- энергетических ресурсов приходится на тепловую энергию, состоящую из 84,4 %, и лишь 15,6 % потребления топливно-энергетических ресурсов приходится на электроэнергию.
Структура потребления тепловой энергии в топливном отделении представ- лена в таблице 2.10.
Таблица 2.10 – Структура потребления тепловой энергии в топливном отделении
|
|
Вид потребления
|
Расход тепловой энергии
за четыре месяца (январь – апрель) 2012
|
|
Гкал
|
т у.т.
|
%
|
Отопление
|
22,0
|
3,9
|
72,2
|
Горячее водоснабжение
|
2,8
|
0,5
|
9,3
|
Прочие потребители
|
5,8
|
1,0
|
18,5
|
Итого
|
30,6
|
5,4
|
100
|
Баланс потребления тепловой энергии в процентном соотношении, пред- ставлен на рисунке 2.3.
9,3% 18,5%
72,2%
Отопление; – Горячее водоснабжение;
Прочие потребители
Рисунок 2.3 – Баланс потребления тепловой энергии
| |
|
|
|
|
|
|
Лист
|
|
|
|
|
|
63
| |
Изм.
|
Лист
|
№ докум.
|
Подпись
|
Дата
|
  
Как видно из диаграммы наибольшие доли потребление тепловой энергии приходится на отопление 72,2 %, горячее водоснабжение 9,3 %, прочие потребите- ли 18,5 %.
Структура потребления электроэнергии в топливном отделении представле- на в таблице 2.11.
Таблица 2.11 – Структура потребления электроэнергии в топливном отделении
|
|
Вид потребления
|
Расход электроэнергии
за четыре месяца (январь – апрель) 2012
|
|
тыс. кВт
|
т у.т.
|
%
|
Освещение
|
1,9
|
0,5
|
50,0
|
Оборудование
|
1,4
|
0,4
|
40,0
|
Прочие потребители
|
0,2
|
0,1
|
10,0
|
Итого
|
3,5
|
1,0
|
100
|
Баланс потребления электроэнергии в процентном соотношении, представ- лен на рисунке 2.4.
40,0% 10,0%
50,0%
– Освещение; – Оборудование; – Прочие потребители
Рисунок 2.4 – Баланс потребления электроэнергии
| |
|
|
|
|
|
|
Лист
|
|
|
|
|
|
64
| |
Изм.
|
Лист
|
№ докум.
|
Подпись
|
Дата
|
   
Как видно из диаграммы наибольшие доли потребление электроэнергии приходится на освещение 50,0 %, оборудование 40,0 %, прочие потребители 10,0 %.
На основании баланса потребления топливно-энергетических ресурсов топ- ливным отделением по ремонту топливной аппаратуры в качестве мероприятия по экономии тепловой энергии рассмотрим замену оконных рам на оконные блоки ПВХ с двухкамерным стеклопакетом.
Экономический эффект от внедрения оконных блоков из ПВХ достигается за
счет:
увеличения термосопротивления оконных блоков и уменьшения расхода тепловой энергии на компенсацию потерь тепла;
увеличения коэффициента воздухопроницания и уменьшения расхода теп- ловой энергии на нагревание наружного воздуха, поступающего путем инфиль- трации через щели оконных проемов;
увеличения срока службы и отсутствия эксплуатационных затрат (оклейка, покраска).
Для того чтобы посчитать экономию энергоресурсов после установки окон ПВХ, нам необходимо знать площадь отделения.
Основной годовой расход тепловой энергии на компенсацию потерь тепла через ограждающие конструкции оконных проемов до модернизации рассчитыва- ется по формуле
Q Fо (t t) nT 10 6 , (2.36)
от R в н от
т
где F – площадь ограждающих конструкций оконных проемов, м2;
о
Rт – сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций оконных про- емов, м2·°С·ч/ккал; R 0,29 м2·°С·ч/ккал;
т
tв – расчетная температура воздуха внутри помещения, °С; tв 18 °С;
tн – расчетная температура наружного воздуха, °С; tн 24 °С;
| |
|
|
|
|
|
|
Лист
|
|
|
|
|
|
65
| |
Изм.
|
Лист
|
№ докум.
|
Подпись
|
Дата
|
 
n– коэффициент, зависящий от положения наружной поверхности ограж- дающих конструкций оконных проемов по отношению к наружному воздуху; n0,9 ;
Tот – длительность отопительного периода, сут.; Tот 194 сут.
Определяем площадь ограждающих конструкций оконных проемов по фор-
муле
Fо ab, (2.37)
где a – высота оконного проема, м; a 4,0 м; b– ширина оконного проема, м; b3,5 м. Тогда
F 4 3,5 14 м2.
о
Так как в отделении два оконных проема, то площадь ограждающих кон- струкций оконных проемов будет
F 14 2 28 м2.
о
Отсюда
Q 28 (18 ( 24)) 0,9 194 10 6 0,71 Гкал.
от 0,29
Добавочный годовой расход тепловой энергии на нагревание наружного воздуха, поступающего путем инфильтрации через щели ограждающих конструк- ций оконных проемов рассчитывается по формуле
Qи 0,24 АGFо (tв tн ) Tот 10 6 , (2.38)
где А– коэффициент, учитывающий влияние встречного теплового потока, для окон со спаренными переплетами; А 1,0 ;
| |
|
|
|
|
|
|
Лист
|
|
|
|
|
|
66
| |
Изм.
|
Лист
|
№ докум.
|
Подпись
|
Дата
|
 
G– количество воздуха, поступающего в помещения зданий путем инфиль- трации через окна, кг/(м2·ч).
G Р, (2.39)
Rи
где P– разность давления воздуха у наружной и внутренней поверхностей ограждающих конструкций оконных проемов, Па;
R – сопротивление воздухопроницанию оконных блоков; м2·ч·Па/кг;
и
R 0,13 м2·ч·Па/кг.
и
Р 0,55 Н( н в ) 0,03 н V2 , (2.40)
ср
где Н – высота здания от поверхности земли до верха карниза, м; Н 5,5 м;
3
н – удельный вес наружного воздуха, Н/м ;
3
в – удельный вес внутреннего воздуха, Н/м ;
V2 – максимальная из средних скоростей ветра по румбам за январь, повто-
ср
ряемость которых составляет 16 % и более, м/с; V2 4,1 м/с.
ср
3463 , (2.41)
273 t
3463 13,908 Н/м3,
н 273 ( 24)
3463 11,900 Н/м3.
н 273 18
Тогда
Р 0,55 5,5 (13,908 11,900) 0,03 13,908 4,1 7,78 Па.
| |
|
|
|
|
|
|
Лист
|
|
|
|
|
|
67
| |
Изм.
|
Лист
|
№ докум.
|
Подпись
|
Дата
|
          
Тогда количество воздуха, поступающего в помещения зданий путем ин- фильтрации через окна, будет
G 7,78 59,85 кг/(м2·ч).
0,13
Отсюда
Qи 0,24 1,0 59,85 28 (18 ( 24)) 194 10 6 3,28 Гкал.
Определение расхода тепловой энергии на компенсацию потерь тепла через оконные проемы определяется по формуле
Q Qот Qи , (2.41)
Q 0,71 3,28 3,99 Гкал.
Далее производим расчет после установки оконных блоков. Расчет аналоги- чен, только при расчетах изменяются значения: R 0,56 м2·°С·ч/ккал; А 0,8 ;
т
R 0,53 м2·ч·Па/кг.
и
При этом основной годовой расход тепловой энергии на компенсацию по- терь тепла через ограждающие конструкции оконных проемов составил
Qот 0,37 Гкал.
А добавочный годовой расход тепловой энергии на нагревание наружного воздуха, поступающего путем инфильтрации составил
Qи 0,64 Гкал.
Тогда расхода тепловой энергии на компенсацию потерь тепла через окон- ные проемы будет
Q 0,37 0,64 1,01 Гкал.
| |
|
|
|
|
|
|
Лист
|
|
|
|
|
|
68
| |
Изм.
|
Лист
|
№ докум.
|
Подпись
|
Дата
|
  
Определение годовой экономии тепловой энергии от внедрения энергоэф- фективных оконных блоков из ПВХ
Q Qдо Qпосле , (2.42)
Q 3,99 1,01 2,98 Гкал.
Определение экономии топлива от снижения потребления тепловой энергии
Втэ Qbтэ , (2.43)
где bтэ – удельный расход топлива на производство тепловой энергии на тепло- источнике, т у.т.; bтэ 0,175 т у.т.
Втэ 2,98 0,175 0,52 т у.т.
Расчет срока окупаемости внедрения энергоэффективных оконных блоков из
ПВХ
Капиталовложения в мероприятие
К Cм Fо , (2.44)
2
где Cм – стоимость оконных блоков из ПВХ за 1 м , у.е.; Cм 50 у.е.
К 50 28 1400 у.е.
Определение срока окупаемости мероприятия за счет экономии топлива
Ср К , (2.45)
ок В С
тэ топл
где Cтопл – стоимость 1 т у.т., у.е.; Cтопл 210 у.е.
Ср 1400 12,8 лет.
ок 0,52 210
| |
|
|
|
|
|
|
Лист
|
|
|
|
|
|
69
| |
Изм.
|
Лист
|
№ докум.
|
Подпись
|
Дата
|
     
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В данном дипломном проекте был разработан технологический процесс и произведен подбор оборудования для ремонта ТНВД дизеля типа 10Д100, а так же ремонтного производства топливного отделения.
Произведен расчет контингента работников топливного отделения и произ- водственной программы ремонта, назначение данного отделения, определено ко- личество потребного оборудования и площадь отделения по ремонту топливной аппаратуры. Выполнен расчет энергетических ресурсов, разработан план отделе- ния и себестоимость ремонта.
Приведены маршрутные карты, технические инструкции и карты эскизов. Установлены опасные и вредные факторы в техническом процессе и разра-
ботаны мероприятия по их устранению.
| |
|
|
|
|
|
|
Лист
|
|
|
|
|
|
70
| |
Изм.
|
Лист
|
№ докум.
|
Подпись
|
Дата
| |
|
|
Скачать 0.99 Mb.