Водяное отопление пассажирских вагонов. Общие сведения
Система водяного отопления всех пассажирских вагонов предназначена для обеспечения требуемого температурного режима внутри вагона независимо от температуры наружного воздуха. При температуре снаружи -40 °С температура внутри вагона должна быть не ниже 18 «С при отоплении твердым топливом и в пределах (20 ± 2) °С при отоплении электрической энергией. Верхний предел температуры при отоплении твердым топливом не регламентируется, однако необходимо стремиться, чтобы она не превышала 22. 23 «С, так как в комплексе с относительной влажностью воздуха 30 . 60 %, скоростью воздуха в зоне головы спящего пассажира около 0,25 м/с, запыленностью не более 1 мг/м3 эта температура создает наиболее комфортные условия пребывания пассажира в вагоне.
В случае отопления вагона электрической энергией температура регулируется с помощью приборов, которые поддерживают ее в пределах 18. 22 °С.
Система водяного отопления любого пассажирского вагона состоит из водогрейного котла с верхней и нижней разводкой труб с ребристыми теплообменниками (радиаторами) для обогрева помещений вагона и калорифера (водяного или электрического) с вентилятором для подогрева поступающего в вагон наружного воздуха. Если принять теплопроизводительность котла за 100%, то по трубам передается 65% количества теплоты, а от калорифера 35 %. Поэтому для обеспечения необходимой температуры внутри вагона во время сильных морозов при отоплении твердым топливом проводник должен обязательно контролировать работу вентилятора, подающего по воздуховоду воздух, обдувающий водяной или электрический калорифер.
Водогрейный котел может работать либо на твердом топливе (углем), либо за счет электрической энергии благодаря расположенным внутри котла электрическим нагревательным элементам. Когда для нагрева воды применяется только твердое топливо, систему отопления называют водяной, если же для работы котла используют и твердое топливо, и электроэнергию, систему называют комбинированной, хотя теплоносителем в ней также является вода. И при водяном, и при комбинированном отоплении в пути следования вагона водяной или электрический калорифер должен работать постоянно, чтобы был обеспечен требуемый температурный режим.
Система отопления купейного и некупейного вагонов постройки ТВЗ предназначена для поддержания в вагоне температуры не ниже 18 «С, подогрева воздуха, подаваемого вентиляционной установкой, и нагрева воды в системе горячего водоснабжения.
Принцип действия системы следующий: вода нагревается в котле и через коллектор поступает в верхние разводящие трубы сети и стояки, затем в нижние обогревательные трубы, где, отдавая теплоту окружающему воздуху, охлаждается и вследствие разности температур в котле и стояках возвращается в котел. Образующийся пар отводится в расширитель.
Система водяного отопления включает в себя отопительный котел с расширителем и коллектором, сеть отопления, ручной насос, электронасос (циркуляционный насос с электроприводом), соединительные трубопроводы, наливную трубу, водяные обогреватели наливных труб системы водоснабжения, возвратную трубу с пробкой, трубопроводы для выпуска воздуха, контрольные приборы, арматуру для регулировки и управления системой. Отопительный котел, ручной и циркуляционный насосы, часть трубопроводов, арматуры и приборов расположены в котельном помещении.
Отопительный котел служит для нагрева воды, циркулирующей в системе отопления и ветви калорифера. Вода в котле нагревается за счет электронагрева или сгорания в топке твердого топлива. Отопительный котел (рис. 3.9) состоит из наружной рубашки 9, внутри которой расположены газоход 10 и топочная камера 12. В нижней части камеры имеются колосниковые решетки 13 и зольник 1. В верхней части котла расположены прерыватель тяги 7, дымовая труба 5, расширитель 4 и коллектор 6. Верхняя часть газохода закрыта кожухом 8. Пространство между наружной рубашкой и топочной камерой с газоходом заполняется водой. Загрузка топлива на колосниковые решетки производится через люк топки 3. Воздух под колосниковую решетку подается через люк зольника 1. Над люком зольника расположен шуровочный люк 2 для прочистки колосниковых решеток и удаления образующихся шлаков. На конусе котла со стороны коридора предусмотрен люк для очистки газохода от сажи.
Для нагрева воды при помощи электроэнергии в водяную рубашку котла вертикально вмонтированы 24 высоковольтных трубчатых нагревателя 11, которые распределены по всему периметру котла, за исключением зоны, где расположены люки топки, зольника и шуровочного люка. Нагреватели крепятся к фланцу топки котла через прокладки из паронита.
Расширитель 4 служит для сбора расширившейся при работе системы воды. Коллектор 6 предназначен для подсоединения трубопроводов и установки приборов.
Наибольшая температура воды в котле 90. 95 С.
Прерыватель тяги 7 автоматически обеспечивает примерное постоянство расхода воздуха через топку котла. Принцип работы прерывателя тяги основан на использовании разности давлений внутри и снаружи котла. Уменьшение давления внутри дымовой трубы, возникающее при движении вагона, приводит к приоткрыванию заслонки прерывателя. При этом к верхней части дымовой трубы подсасывается воздух из котельного отделения, что приводит к снижению тяги в самом котле. При выравнивании давления заслонка прерывателя возвращается в исходное положение.
Для поддержания в вагоне температуры не ниже 18 «С режим топки котла должен быть таким, чтобы обеспечивалась соответствующая зависимость температуры воды на выходе из котла /в от температуры наружного воздуха tи (рис. 3.10). Проводник обязан наблюдать при этом, чтобы вода в котле не кипела, а уровень воды в расширителе был на уровне кромки трубы водопробного крана для проверки уровня воды в котле. На вагонах, оборудованных системой программного управления работой котла, указанная зависимость обеспечивается автоматически при работе электронагревателей.
Сеть отопления состоит из верхних разводящих труб, расположенных над потолком по коридорной стороне, стояков и нижних обогревательных труб, образующих две ветви. Соединение труб фланцевое. Для доступа к фланцевым соединениям предусмотрены люки в потолке. Нижние обогревательные трубы выполнены с
ребрами. Отопительные трубы закрыты щитками. В летний период система отопления (хотя и не работает) должна быть заполнена водой во избежание интенсивной коррозии труб изнутри.
Ручной насос поршневого типа предназначен для пополнения системы отопления водой из системы водоснабжения.
Электронасос, установленный на полу котельного помещения, состоит из циркуляционного насоса и электродвигателя. Циркуляционный насос служит для усиления циркуляции воды в системе, когда естественная циркуляция воды не обеспечивает нагрев воздуха в вагоне до необходимой температуры при низких температурах наружного воздуха. Он состоит из всасывающего и нагнетательного корпусов, крыльчатки с валиком.
Соединительные трубопроводы соединяют отдельные составные части системы между собой.
Наливная труба с наливной (заправочной) головкой и запорным вентилем предназначена для заполнения системы отопления водой от водоразборной колонки на станционных путях. Концы наливных труб оборудованы водяными обогревателями, предохраняющими трубы от замерзания в зимнее время.
Обогреватель состоит из корпуса, через который проходит наливная труба, заканчивающаяся наливной головкой, трубы, подающей горячую воду из системы отопления, и трубы, удаляющей ее в систему отопления, а также сливной пробки с прокладкой. В зоне пола обогреватель заполнен теплоизоляцией и закрыт кожухом.
Возвратная труба с пробкой служит для соединения обогревательного трубопровода со стороны служебного отделения с котлом, а также для сбора и удаления механических примесей, находящихся в воде.
Трубопроводы для выпуска воздуха, выведенные под вагон, предназначены для удаления воздуха при заполнении системы и при эксплуатации во избежание образования воздушных пробок и самопроизвольного отключения приборов и трубопроводов.
Контрольные приборы позволяют производить контроль за температурой и уровнем воды в системе.
Контроль температуры воды в котле при работе его на угле осуществляется с помощью дистанционного термометра, приемник которого вставляется в коллектор и крепится накидной гайкой.
Указатель прибора выведен в служебное отделение.
Управление работой котла на электроэнергии и контроль за ней осуществляются автоматически с помощью системы температурной автоматики.
Защитные функции при работе системы обеспечивают вмонтированные в коллектор реле температуры и жидкостный выключатель, реагирующий на падение уровня воды в системе.
Арматура для регулировки и управления системой включает в себя различные клапаны и краны, с помощью которых можно производить подключение различных приборов и трубопроводов. Для системы отопления применяется арматура с корпусами, изготовленными из стали, ковкого чугуна или цветных сплавов. Для удобства обслуживания к створке ниши кипятильника прикреплена табличка со схемой системы отопления, в которой указаны основные операции при работе с ней.
После ознакомления с принципиальным устройством системы отопления перейдем к более конкретному рассмотрению ее работы на каждом из типов вагонов.
5.4.3 Система отопления
Система отопления в пассажирских вагонах бывает двух видов: водяная и электрическая. Водяная система применяется на всех типах пассажирских вагонов локомотивной тяги, оснащенных автономной системой электроснабжения от подвагонных генераторов и аккумуляторных батарей. Электрической системой оборудованы вагоны локомотивной тяги, имеющие централизованное питание от вагона-электростанции или от контактной сети через электровоз.
Система водяного отопления (рис. 5.17) включает в себя котел 1, расширитель-воздухоподогреватель 10, нагревательные трубы 2, питательный насос 8, баки 6 и 7 для воды и топлива, вентили 5, 9, грязевик 5 и кран 4 для спуска воды из котла.
Циркуляция воды в системе отопления (показано стрелками) происходит непрерывно из-за разности температур в различных ее частях. Предусмотрена и искусственная циркуляция воды с помощью циркуляционного насоса, установленного на трубопроводе, подводящем воду к котлу, подача которой включается в тех случаях, когда температура наружного воздуха ниже расчетной или когда необходим ускоренный нагрев вагона после отстоя.
При комбинированной (электроугольной) системе отопления (рис. 5.18) вода в котле подогревается расположенными в водяной рубашке высоковольтными нагревательными элементами, а при отсутствии электроэнергии — за счет теплоты сжигаемого твердого топлива — угля).
Питание нагревательных элементов осуществляется по однопроводной поездной линии с номинальным напряжением 3000 В постоянного или однофазного переменного тока частотой 50 Гц в пути следования от локомотивов, а в пунктах отстоя — от стационарных устройств.
Системой водяного отопления с комбинированным котлом оснащены вагоны различных типов. Эта система состоит из котла с расширителем и отопительных приборов. Котел (рис. 5.19) с электроугольным отоплением имеет обычную угольную топку 4 и водяную рубашку 2, в которой на опорном фланце 11 расположены 24 высоковольтных нагревательных элемента 3.
Для увеличения поверхности нагреваемой воды в коническую часть топки установлены циркуляционные трубы 6, 7, и 8. В нижней части топки расположены колосниковая решетка 1 и наклонный лист зольника 14. Уголь загружается в котел через топочное отверстие 12, через него же извлекается шлак. Зола и мелкий шлак удаляются через отверстие зольника 13. На опорном фланце в зоне топки размещены три изолятора 9, через которые высоковольтные провода подводятся к нагревательным элементам котла. В целях обеспечения электробезопасности кожух 5 котла заземляется. Для этого в его нижней части предусмотрен специальный болт, к которому присоединяется заземляющий провод.
Нагревательные элементы закрыты защитным кожухом 10, на котором установлена блокировка, разрывающая цепь катушек высоковольтных контакторов при подъеме кожуха и наличии высокого напряжения. В поднятом положении для осмотра нагревательных элементов кожух подвешивается на цепях. Объем воды в системе 855 л, из которых 370 л находятся в котле и расширителе.
Схема отопления, нагревательные элементы и другое высоковольтное оборудование у различных типов вагонов одинаковое. Высоковольтные нагревательные элементы имеют общую мощность 48 кВт и разделены на две параллельные группы, каждая из которых состоит из двух параллельных ветвей, включающих по шесть последовательно соединенных нагревательных элементов. Для защиты котла предусмотрено тепловое реле, отключающее электронагревательные элементы при повышении температуры воды в котле выше 90 °С, и реле минимального уровня, отключающее их при понижении уровня воды в расширителе более чем 200 мм. В вагонах с кондиционированием воздуха используются дополнительные низковольтные электрические печи и калорифер, которые питаются от автономной системы электроснабжения напряжением ПО В постоянного тока. В пассажирских вагонах межобластного и пригородного сообщений наиболее распространено отопление с помощью электрических печей и калориферов.
В системах водоснабжения и водяного отопления современных пассажирских вагонов находят широкое применение пластмассы для изготовления многих деталей и узлов. Из стеклопластика на основе полиэфирной смолы выполняют водяные баки, умывальные раковины и унитазы, из полиэтилена низкой плотности — трубы, фитинги, вентили, втулки, тройники, а также другие соединительные и регулирующие детали. В туалетах пол настилают из стеклопластика вместо цементного, покрытого метлахской плиткой. Применение пластмасс обеспечивает снижение собственной массы вагона, продление срока службы, уменьшение трудоемкости и затрат при изготовлении и ремонте систем водоснабжения, отопления и внутреннего оборудования.
Блог об энергетике
энергетика простыми словами
Система отопления пассажирского вагона поезда
Система водяного отопления (рис. 5.17) включает в себя котел 1, расширитель-воздухоподогреватель 10, нагревательные трубы 2, питательный насос 8, баки 6 и 7 для воды и топлива, вентили 5, 9, грязевик 5 и кран 4 для спуска воды из котла.
Циркуляция воды в системе отопления (показано стрелками) происходит непрерывно из-за разности температур в различных ее частях. Предусмотрена и искусственная циркуляция воды с помощью циркуляционного насоса, установленного на трубопроводе, подводящем воду к котлу, подача которой включается в тех случаях, когда температура наружного воздуха ниже расчетной или когда необходим ускоренный нагрев вагона после отстоя.
При комбинированной (электроугольной) системе отопления (рис. 5.18) вода в котле подогревается расположенными в водяной рубашке высоковольтными нагревательными элементами, а при отсутствии электроэнергии — за счет теплоты сжигаемого твердого топлива — угля).
Питание нагревательных элементов осуществляется по однопроводной поездной линии с номинальным напряжением 3000 В постоянного или однофазного переменного тока частотой 50 Гц в пути следования от локомотивов, а в пунктах отстоя — от стационарных устройств.
Системой водяного отопления с комбинированным котлом оснащены вагоны различных типов. Эта система состоит из котла с расширителем и отопительных приборов. Котел (рис. 5.19) с электроугольным отоплением имеет обычную угольную топку 4 и водяную рубашку 2, в которой на опорном фланце 11 расположены 24 высоковольтных нагревательных элемента 3.
Для увеличения поверхности нагреваемой воды в коническую часть топки установлены циркуляционные трубы 6, 7, и 8. В нижней части топки расположены колосниковая решетка 1 и наклонный лист зольника 14. Уголь загружается в котел через топочное отверстие 12, через него же извлекается шлак. Зола и мелкий шлак удаляются через отверстие зольника 13. На опорном фланце в зоне топки размещены три изолятора 9, через которые высоковольтные провода подводятся к нагревательным элементам котла. В целях обеспечения электробезопасности кожух 5 котла заземляется. Для этого в его нижней части предусмотрен специальный болт, к которому присоединяется заземляющий провод.
Нагревательные элементы закрыты защитным кожухом 10, на котором установлена блокировка, разрывающая цепь катушек высоковольтных контакторов при подъеме кожуха и наличии высокого напряжения. В поднятом положении для осмотра нагревательных элементов кожух подвешивается на цепях. Объем воды в системе 855 л, из которых 370 л находятся в котле и расширителе.
Схема отопления, нагревательные элементы и другое высоковольтное оборудование у различных типов вагонов одинаковое. Высоковольтные нагревательные элементы имеют общую мощность 48 кВт и разделены на две параллельные группы, каждая из которых состоит из двух параллельных ветвей, включающих по шесть последовательно соединенных нагревательных элементов. Для защиты котла предусмотрено тепловое реле, отключающее электронагревательные элементы при повышении температуры воды в котле выше 90 °С, и реле минимального уровня, отключающее их при понижении уровня воды в расширителе более чем 200 мм. В вагонах с кондиционированием воздуха используются дополнительные низковольтные электрические печи и калорифер, которые питаются от автономной системы электроснабжения напряжением ПО В постоянного тока. В пассажирских вагонах межобластного и пригородного сообщений наиболее распространено отопление с помощью электрических печей и калориферов.
В системах водоснабжения и водяного отопления современных пассажирских вагонов находят широкое применение пластмассы для изготовления многих деталей и узлов. Из стеклопластика на основе полиэфирной смолы выполняют водяные баки, умывальные раковины и унитазы, из полиэтилена низкой плотности — трубы, фитинги, вентили, втулки, тройники, а также другие соединительные и регулирующие детали. В туалетах пол настилают из стеклопластика вместо цементного, покрытого метлахской плиткой. Применение пластмасс обеспечивает снижение собственной массы вагона, продление срока службы, уменьшение трудоемкости и затрат при изготовлении и ремонте систем водоснабжения, отопления и внутреннего оборудования.
