Комбинированная система водяного отопления

Система отопления некупейных вагонов, построенных после 1974 г.,отличается от системы ранее построенных вагонов в основном тем, что вода в котле нагревается либо электронагревателями, либо при сгорании в топке твердого топлива. Схема системы отопления таких вагонов показана на рисунке 33.

(нумерация приборов соответствует принятой в документации завода–изготовителя).

1– водогрейный котел, 2– патрубок для аварийного наполнения системы водой, 3– ручной насос, 4 – вестовая труба расширителя, 5 – гидрометр, 6 – расширитель, 7 – поддувало, 8 – топка, 9– калорифер, 10, 45 – дистанционные термометры, 13– запасный бак, 14, 15, 16 – вентили для выпуска воды из ветвей отопления, 19, 20, 22 – запорные вентили, 21 – соединительный трубопровод от системы водоснабжения, 23 – спускная пробка котла, 24, 26 – краны бойлера, 25 – вентиль минимального уровня воды в расширителе, 27– циркуляционный насос УП-50, 28, 36 – передняя и задняя дроссельные заслонки, 29 – запорный вентиль системы водоснабжения, 30, 31, 33 – вентили заполнения системы водой от стационарных (станционных) источников водоснабжения, 32 – воздушный кран, 34 – воронка, 38 – рычаги дроссельных заслонок, 39 – спускной вентиль запасного бака, 40, 44 – грязевики, 41, 42 – запорные вентили ветви калорифера, 43 – спускной вентиль ветви калорифера, 46, 49 – запорные вентили бойлера, 47 – огневая плитка, 48 – бойлер, 63 – уравнительный трубопровод, 64, 67 – вентиляционный трубопровод, 65 – статический трубопровод, 66 – обратный клапан, 68 .- термостат помещения, 69 – температурное реле, 70 – термостат приточного воздуха, 71 – термостат наружного воздуха, 72. – высоковольтный подвагонный ящик, 73 – магнитный клапан, 74,75.76. – высоковольтные междувагонные электрические соединения, 77 – распределительный шкаф, 78 – высоковольтный нагревательный элемент, 79 – жидкостный выключатель, 80 – запорный кран, 81 – фланец отводящего трубопровода

Рисунок 33. Схема комбинированной системы водяного отопления

В данной системе водяного отопления установлен расширитель 6, совмещенный с водогрейным котлом 1, производительность которого составляет 36кВт. Объем воды в котле 350 л (0,35 м 3 ), а в трубах — 505 л (0,505 м 3 ). Отопительный котел, установленный в котельном помещении, оборудован высоковольтными нагревательными элементами, укрепленные на специальном фланце по периметру котла. Всего установлено 24 нагревательных элемента 78 мощностью по 2 кВт каждый. Номинальное рабочее напряжение всей системы отопления составляет 3000В. Нагревательные элементы распределены по всему периметру котла, за исключением пространства над люком топки для твердого топлива, и крепятся к фланцу топки котла через прокладки. Номинальное рабочее напряжение одного нагревательного элемента составляет 500 В. Элементы соединены последовательно в секции по 6 штук.

Общий вид нагревательного элемента и схема его подключения в комбинированной системе отопления пассажирского вагона приведены на рисунке 34.

1 – клемма, 2 – нагревательная спираль, 3 – керамический стержень, 4 – провод спирали, 5 – кварцевый кожух, 6 – графитовый кожух, 7 – стальной кожух

Рисунок 34. Общий вид нагревательного элемента и схема его включения

Конструктивно нагревательный элемент включает: клемму для подвода электричества 1, нагревательную спираль 2 навитую на составной керамический сердечник 3, сердечник со спиралью помещен в кварцевый трубчатый кожух 5. Зазор между кварцевым кожухом и стальным защитным кожухом 7 заполнен хорошо уплотненным порошкообразным графитом 6. В верхней части стального кожуха имеется фланец, при помощи которого кожух крепиться в отопительном котле. От внешних воздействий нагревательная спираль защищена стальным кожухом внутри которого, располагается кварцевая втулка. Для улучшения теплопередачи пространство между кожухом и втулкой заполнено графитовым порошком. Клеммы нагревательных элементов защищены кожухом 83. Для подвода электрической энергии к нагревательным элементам предусмотрены высоковольтные междувагонные электрические соединения 74, 75 и 76.

Для подогрева воздуха, поступающего в вентиляционные каналы, служит пластинчатый калорифер 9 (см. Рис 33). Над котлом установлен дефлектор, обеспечивающий лучшее разрежение в дымоходе. Для улучшения циркуляции воды в системе применяется электрический центробежный насос 27. Ручной поршневой насос 3 служит для пополнения системы отопления водой из запасного бака 13 и в необходимых случаях для улучшения циркуляции воды в системе. Для измерения температуры воды в котле и бойлера установлены дистанционные термометры 10,45, шкалы которых выведена в служебное отделение. При работе отопительной системы количество воды в ней постепенно уменьшается за счет испарения ее в атмосферу, часть воды идет на промывку унитазов. Поэтому за уровнем воды в расширителе котла необходимо внимательно следить с помощью вестовой трубы расширителя 4. Управление работой системы отопления осуществляется с помощью температурного реле 69 и термостатов 68, 70 и 71, расположенных соответственно в помещении вагона и в каналах приточной вентиляции. Для усиления циркуляции воды в системе нужно периодически пользоваться циркуляционным насосом 27. Рекомендуемые температуры воды в котле, в зависимости от температуры наружного воздуха приведены в таблице 8.

Рекомендуемые температуры воды в котле,

в зависимости от температуры наружного воздуха

Температура Наружного воздуха, ºС (K)	Температура воды в котле, °С (K)	Температура наружного воздуха, 0°С (K)	Температура Воды в котле, °С (K)
Плюс 10 (283)	Не выше плюс 35 (308)	Минус 20 (253)	Плюс 55-70 (328-343)
Плюс 5 (278)	Плюс 30-40 (303-313)	Минус 30 (243)	Плюс 65-80 (338-353)
Плюс 35-50 (308-323)	минус40 (233)	Не ниже плюс 95 (368)
Минус 10 (263)	Плюс 45—60 (318-333)

Пассажирские вагоны последних лет постройки, например, вагон-салон, предназначенный для поездок руководства железных дорог (модели 61-9941); пассажирский купейный штабной (модели 61-4188); пассажирский некупейный (модели 61-4194) оснащены комбинированной системой отопления с нагревом незамерзающего теплоносителя (антифриз) электронагревателями.

Комбинированная система отопления пассажирского вагона

8.2. Отопление и водоснабжение пассажирских вагонов

Комбинированное отопление пассажирских вагонов

Комбинированное отопление широко внедряется на электрифицированных участках. С 1975 г. все новые вагоны оборудуют такой системой. Вагоны с комбинированной системой отопления можно эксплуатировать как на электрифицированных участках, так и на не-электрифицированных. Отопительное оборудование вагонов унифицировано. Работы по внедрению электроотопления на неэлектрифи-цированных участках сдерживаются из-за отсутствия тепловозов с генератором отопления и необходимостью реконструкции устройств СЦБ на этих участках.

Наиболее распространенным типом водогрейного вагонного котла (рис. 8.3) является котел, совмещенный с расширителем 8. Отопительный котел состоит из наружной рубашки 5, внутри которой расположены огневая коробка 6 и топочная камера 11. В нижней части камеры имеются колосниковые решетки 2 и зольник. В верхней части котла над огневой коробкой расположена дымовая труба 7. В огневую коробку вварены циркуляционные трубы 9 для увеличения поверхности нагрева котла. Пространство между наружной рубашкой и топочной камерой, огневой коробкой и дымовой трубой заполняется водой. Топливо загружается на колосниковые решетки через люк топки 3. Воздух подается под колосниковую решетку через люк зольника 1. Для нагрева воды с помощью электроэнергии в водяную рубашку котла вертикально вмонтированы 24 нагревательных элемента (общей мощностью 48 кВт) 10, которые распределены по всему периметру котла, за исключением пространства над люком топки для твердого топлива, и крепятся к фланцу топки котла через прокладки из паронита.

Клеммы нагревательных элементов защищены кожухом 4, который можно поднять и зафиксировать на цепочках, при-

варенных к расширителю 8 котла, при необходимости проведения работ по монтажу нагревательных элементов и ухода за ними. Наибольшая расчетная температура воды в котле 90—95 °С. При более высокой температуре нижние трубы отопления нагреваются до 70 °С и выше и осаждающаяся на их поверхности пыль подгорает. В качестве дополнительного электрическое отопление применяется на вагонах ряда типов с кондиционированием воздуха. Режим работы системы отопления устанавливает проводник в зависимости от температуры наружного воздуха и внутри вагона, от населенности вагона и времени года.

Комбинированное отопление вагонов

В комбинированной (электроводяной) системе отопления теплоносителем является вода, нагрев которой осуществляется электрическими нагревателями, установленными в котле. Котел имеет обычную угольную топку и уширенную в нижней части водяную рубашку. На специальном кольцевом опорном фланце закреплены 24 высоковольтных нагревательных элемента общей мощностью 48кВт. На фланце установлены три изолятора, через которые высоковольтные провода подводятся к нагревательным элементам котла. Для обеспечения безопасности кожух котла заземляется, а нагревательные элементы закрыты защитным кожухом.

Схема отопления, нагревательные элементы и другое высоковольтное оборудование для всех типов вагонов одинаковы. Высоковольтные нагреватели котла разделены на две группы, каждая из которых состоит из двух параллельных ветвей. Каждая ветвь включает шесть последовательно соединенных нагревательных элементов (номинальное напряжение элемента 500В). Нагреватели котла подсоединяются к электромагистрали с напряжением 3000В через главный разъединитель, предохранитель, высоковольтный контактор, дифференциальное реле. Высоковольтная коммутационная аппаратура (главный разъединитель, предохранители, контакторы) сконцентрированы в высоковольтном подвагонном ящике, крышка которого сблокирована с главным разъединителем. Ящик можно открыть только специальным ключом отопления.

Дифференциальное реле предназначено для защиты от тока короткого замыкания нагревательных элементов на корпус вагона. Реле имеет две обмотки, намотанные навстречу друг другу с одинаковым количеством витков. При протекании по обмоткам тока одинаковой величины суммарный магнитный поток обмоток равен нулю. При замыкании нагревательного элемента на корпус котла ток в одной из обмоток становится меньше (или совсем отсутствует). В реле появляется магнитный поток, реле срабатывает и разрывает цепь питания катушки контактора, который снимает напряжение с нагревателей котла. Для сигнализации о работе отопления предназначено специальное реле, включенное на напряжение 3000В через делитель напряжения и выпрямитель. При наличии напряжения на нагревателях реле включает сигнальную лампу на пульте управления.

Комбинированное отопления имеет большую массу и габаритные размеры, а также худшие энергетические показатели, чем смешанное воздушное отопление. Однако возможность перехода на угольное отопление котла делает систему универсальной, что и обусловило ее широкое применение.

12. Устройство системы комбинированного отопления пассажирских вагонов.

Система отопления служит для поддержания нормально­го температурного режима внутри вагона независимо от из­менения температуры наружного воздуха.

В зависимости от способа получения тепла для обогрева вагонов системы отопления подразделяются на следующие виды:

-водяная система с котлом на твердом топливе (не применяется);

-элект­рическая система (переходное отопление), состоящая из электропечей, установленных по купейной стороне, и электрокалорифера для подогрева воздуха, распо­ложенного в нагнетательном воздуховоде;

-комбинированная система с подогревом воды в котле сжиганием твердого топ­лива или электронагревательными элементами;

-смешанная система, состоящая из комбинированной и электрической систем.

Устройство и принцип работы системы отопления

Система отопления состоит из котла 1, расширителя 6, отопительных труб, стояков, бойлера 48, водяного калорифера 9, запасного бака 13, ручного 3 и циркуляционного 27насосов.

Во всех вагонах с водяным отоплением верхняя и нижняя ветви сети отопления собраны из труб с фланцами. Соединение фланцевое болтовое, через проклад­ки. Для доступа к фланцевым соединениям верхней ветви в потолке предусмотрены люки. Система водяного отопления куп. вагона типа 47Дк в ос­новном аналогична системе отопления плацкартного вагона (расширитель совмещен с котлом). В купейных вагонах расширитель 6 (рис.) установлен отдельно от котла 1. Пластинчатый калорифер 9 разме­шен несколько ниже расширителя и соединен с нижней частью котла, что обеспечивает лучшую циркуляцию воды в калорифере. Особенностью этой системы являет­ся наличие специального подводящего колена 6а от кот­ла в расширитель. В это колено внутри расширителя вварены верхние трубы отопления, благодаря чему горя­чая вода из верхней части котла поступает непосред­ственно в трубы, обеспечивая лучший обогрев вагона.

Теплая вода поступает в расширитель через уравнитель­ный трубопровод 63. Для удаления скапливающегося в ка­лорифере, котле и трубопроводе воздуха от котла к расши­рителю предусмотрены вентиляционные трубопроводы 64 и 67. Бойлер 48 оборудован дистанционным термометром 45. Когда котел не работает, для подогрева воды топят кухонную плиту 47.

На котле закреплен ручной насос 3, и дистанционный термометр со шкалой для контроля за температурой воды в котле и гидрометр 5. Максимально допустимая температура воды в котле (90-95°С) на шкале термометра отмечена красной стрелкой или красной чертой.

Принцип работы системы отопления: из котла горячая вода поступает в расши­ритель, который пред­назначен для приема из­бытка воды в системе, образующегося вследствие увеличе­ния ее объема при нагревании, и для текущего восполнения потерь воды в результате испарения. От расширителя идут две ветви отопи­тельных труб. Каждая ветвь, отходящая от расширителя, идет поверху до противо­положного конца вагона, затем спускается вниз, образуя стояки. Oт стояков понизу вдоль стен проходят нижние обогревательные трубы, которые присоединяются к нижней части котла. Таким образом происходит непре­рывная циркуляция воды в системе отопления по замкнуто­му кольцу: котел — обогревательные трубы — котел.

Устройство котла комбинированного отопления.

Отопительный котел со­стоит из наружной рубашки, внутри которой расположены ог­невая коробка и топочная камера. В нижней части камеры имеют­ся колосниковые решетки и зольник. В верхней части котла над огневой коробкой расположена дымовая труба. Пространство между наружной рубашкой н то­почной камерой, огневой короб­кой и дымовой трубой заполняет­ся водой. Топливо загружается на колосниковые решетки через люк топки. Воздух подается под ко­лосниковую решетку через люк зольника.

Для нагрева воды с помощью электроэнергии в водяную рубашку котла вертикально вмонтированы 24 нагрева­тельных элемента, которые распределены по всему пери­метру котла, за исключением пространства нал люком топ­ки для твердого топлива, и крепятся к фланцу топки котла через прокладки из паронита. Клеммы нагревательных эле­ментов защищены кожухом , который можно поднять и зафиксировать на цепочках, при необходимости проведения работ по монтажу нагревательных элементов и ухода за ними.

Проверка уровня воды в системе отопления и пополнение системы водой.

Красная неподвижная стрелка или красная черта на шкале гидрометра (расположен в котельном отделении) указывает наименьший допустимый уровень воды в котле, черная рабочая стрелка — действи­тельный уровень воды. Если черная стрелка опустилась ниже красной, значит воды в системе недостаточно. При этом не только прекращается циркуляция воды по тру­бам, но и могут сгореть прокладки между фланцами кот­ла. Когда черная стрелка совпадает с красной, вода в си­стеме находится на наименьшем допустимом уровне (доходит до середины расширителя).

Уровень воды в системе проверяют также периодичес­ки открывая водопробный кран 25.

Чтобы пополнить систему отопления водой необходимо открыть кран 33 и 22(качаем воду из запасного бака) или 29 (из системы водоснабжения), и качать воду ручным насосом до тех пор, пока не польется вода из вестовой трубы 4. Вода из крана и трубы поступает в воронку 34, а затем в запасной водяной бак 13.

Назначение циркуляционного насоса.

Циркуляционный насос служит для усиления циркуляции воды в системе, включается на щите, двигатель расположен под кипятильником.

Принудительная циркуляция воды в системе может быть выполнена циркуляционным или ручным насосом. Предварительно необходимо нагреть воду в котле до температуры не менее 50°С.

При применении циркуляционного насоса для усиления циркуляции воды во всей системе нужно обязательно зак­рыть дроссельные заслонки 28. 36. Если заслонки 28 и 36 не закрыты, насос будет забирать воду из котла и подавать ее снова туда же, т.е. улучшения циркуляции воды в системе отопления не про­изойдет, Передняя дроссельная заслонки 28, расположенная в котельном отделении, легко закрывает­ся или обрывается поворотом ручки. Задняя дроссельная заслонка 36, расположенная за котлом, открывается и закры­вается рычагом. Циркуляцию поды производят до тех пор, пока в вагоне не установится нормальная температура воздуха, после чего заслонки и вентили приводят в начальное положение.

При применении ручного насоса для усиления циркуля­ции воды ( при выходе из строя циркул. насоса) во всей системе также закрывают дроссельные заслонки 28 и 36. Краны 31 и 33 необходимо открыть.

Если требуется улучшить циркуляцию в трубах только купированной или коридорной стороны вагона, то закрывают соответственно вентиль 19 или 20.

Неисправности системы отопления:

-образование воздушных пробок из-за кипения воды в котле. Открыть кран 32 с нерабочей стороны в малом тамбуре, включить циркул.насос или произвести искусственную циркуляцию ручным насосом. Вода должна литься равномерно из крана;

-недостаточный обогрев вагона, зашлакованы колосники— почистить топку;

-частичное замораживание труб (замороженное место обложить ветошью и поливая на нее горячую воду, отогреть);

-кипение воды в котле (включить циркул. насос и пополнить систему водой. Временно закрыть поддувало);

-течь трубы: если невозможно приостановить течь, перекрыть верхний и нижний разобщительные краны (19 или 20) на отопительных трубах поврежденной ветви и полностью слить воду из этой ветви через краны 15 или 16. Отопление вести одной стороной, циркул. насос должен работать с небольшими перерывами;

-неудовлетворительная тяга дымовытяжной трубы— в пункте формирования проверить состояние труб и при необходимости почистить.