Отопление и водоснабжение пассажирских вагонов

ОТОПЛЕНИЕ

Система отопления служит для поддержания нормального температурного режима внутри вагона независимо от изменения температуры наружного воздуха. Согласно техническим условиям МПС на проектирование и постройку пассажирских вагонов температура воздуха:

· в вагоне должна быть не менее 18 °С при наружной температуре –40 °С,

· в предтамбурных коридорах и туалетных — не менее 16 °С;

· в вагонах с электрическим отоплением автоматическое управление должно обеспечивать температуру в пределах 20 ± 2 °С, а при скорости движения 160 км/ч отклонение температуры не должно превышать ± 3 °С.

Кроме того, система отопления должна подогревать воздух, подаваемый вентиляционной установкой, обеспечивать подогрев воды в системе горячего водоснабжения, а в вагонах последних лет постройки также обогрев головок водоналивных и сливных труб.

Приборы отопления любой системы должны быть безопасны в пожарном отношении, просты в обслуживании, надежны в работе и экономичны в эксплуатации. Температура поверхности нагревательных приборов не должна превышать 70 °С.

Воздух нагревается в вагоне при работе системы отопления в том случае, если имеется разность температур между нагревательными приборами и воздухом. Тогда тепло передается от приборов отопления, имеющих более высокую температуру, в воздух вагона, т.е. происходит теплообмен.

В зависимости от способа получения тепла для обогрева пассажирских вагонов применяют три системы отопления: угольно-водяную, комбинированную (электроугольную) и электрическую.

В первых двух теплоносителем служит вода, которая подогревается в котле углем (угольно-водяная система), углем или электронагревательными элементами, опущенными в котел (комбинированная система). При электрическом отоплении воздух в вагоне подогревается непосредственно электропечами.

Во всех вагонах с водяным отоплениемпомещения обогреваются с помощью обогревательных труб, в которых циркулирует горячая вода. Устройство и действие водяного отопления основаны на физическом законе, согласно которому при нагревании в котле объем частиц воды увеличивается, а плотность уменьшается, поэтому они как более легкие устремляются вверх. В то же время находящиеся в трубах частицы воды охлаждаются, объем их уменьшается, а плотность увеличивается, вследствие чего они как более тяжелые опускаются вниз. Таким образом, благодаря различию плотности воды в котле и обогревательных трубах, происходит непрерывная циркуляция воды в системе отопления по замкнутому кольцу: котел — обогревательные трубы — котел. Помимо естественной циркуляции применяется искусственная с помощью насосов.

Электрическое отоплениекак основное применяется в межобластных, открытых вагонах и вагонах-ресторанах постройки Польши, Германии.

При электрической системе отопления вагон обогревается с помощью электрических печей, расположенных на полу в пассажирских помещениях, коридорах, служебном отделении и туалетах, а также с помощью электрокалорифера.

В вагоне в зависимости от его типа устанавливают от 30 до 52 печей общей мощностью до 26 кВт, разделенных на три группы и более.

Электрический калорифер, выполняется двухсекционным общей мощностью 22 кВт, несмотря на заниженное напряжение, имеет конструкцию, аналогичную конструкции нагревательных элементов, но увеличенные размеры. Схема включения от предохранителя перегрева воздуха этого калорифера предусматривает разрыв цепи питания калорифера при повышении температуры в зоне калорифера выше 70 °С.

Нагревательные приборы электрического отопления получают питание от подвагонной высоковольтной магистрали, подключаемой через электровоз к контактной сети постоянного тока напряжением 3000 В или переменного однофазного тока напряжением 25000 В. Во втором случае на электровозе устанавливают трансформатор, понижающий напряжение с 25 до 3 кВ.

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 неэлектрифицированных. Отопительное оборудование вагонов унифицировано.

Доступ к котлу отопительной установки возможен как со стороны тамбура, так и со стороны коридора через специальную дверь. Водяная рубашка 8 (рис) котла выполнена несколько уширенной; в ней размещены двадцать четыре высоковольтных нагревательных элемента 5, которые укреплены на кольце 7. Высоковольтные нагревательные элементы закрыты защитным кожухом 3. Предусмотрено заземление котла на корпус вагона.

На защитном кожухе смонтировано блокировочное устройство 4, отключающее высокое напряжение с нагревательных элементов при демонтаже кожуха под напряжением. Для осмотра элементов необходимо поднять кожух вверх, предварительно отвернув болты 1 крепления, и закрепить его на предохранительных цепях 2. Уплотнение 6 защитного кожуха предохраняет нагревательные элементы от прикосновения к ним обслуживающего персонала и от механических повреждений.

Наибольшая температура воды в котле допускается 90— 95 °С. При более высокой температуре нижние обогревательные трубы системы отопления будут нагреваться выше 70 °С и осаждающаяся на их поверхности пыль будет подгорать.

Для обеспечения контроля за режимом работы нагревательных элементов в зависимости от температуры и уровня воды в котле имеются предохранительный термостат и специальный прибор. В случае нагрева воды в котле выше 95 °С или снижения уровня ее ниже допустимого нагревательные элементы автоматически выключаются.

ВОДОСНАБЖЕНИЕ

Система водоснабжения пассажирских вагонов удовлетворяет потребности пассажиров в питьевой воде, обеспечивает нормальное функционирование санитарно-технического оборудования туалетов, а также пополнение водой системы отопления вагонов.

Каждый вагон оборудован индивидуальной системой водоснабжения, состоящей из баков, разводящей и подводящей систем трубопроводов.

Вместимость баков системы водоснабжения зависит от типа вагона (пассажирский, почтовый, багажный, ресторан) и числа пассажирских мест.

У пассажирских вагонов она определяется также назначением вагона (предназначен данный вагон для дальнего следования или межобластного сообщения).

Общая вместимость системы водоснабжения в вагонах составляет 1 м 3 .

В период отопительного сезона подогрев воды осуществляется от котла отопления с помощью специального змеевика, а в летнее время — от дымовой трубы плиты.

Система отопления пассажирских вагонов.

Система отопления служит для поддержания нормального температурного режима внутри вагона независимо от изменения температуры наружного воздуха. Согласно техническим условиям на проектирование и постройку пассажирских вагонов температура внутри вагона должна быт 22 +-2 0 С при наружной температуре до -40 0 С и при скорости движения 160 км/ч, при этом отклонение температуры от указанной по высоте и по длине вагона не должна превышать 3 0 С. Кроме того, система отопления должна подогревать воздух, подаваемый вентиляционной установкой, обеспечивать подогрев воды в системе горячего водоснабжения, а в вагонах последних лет постройки также обогрев головок водоналивных и сливных труб.

Приборы отопления любой системы должны быть безопасны в пожарном отношении, просты в обслуживании, надежны в работе и экономичны в эксплуатации. Температура поверхности нагреваемых приоров не должна превышать 70 0 С, с тем чтобы создавалась умеренная лучистая теплота и не было пригорания пыли.

Во всех вагонах с водяным отоплением помещения обогреваются с помощью обогревательных труб, в которых циркулирует горячая вода. Устройство и действие водяного отопления основаны на физическом законе, согласно которому при нагревании в котле объем частиц воды увеличивается, а плотность уменьшается, поэтому они, как более легкие, устремляются вверх. В тоже время находящиеся в трубах частицы воды охлаждаются, объем ох уменьшается, а плотность увеличивается, вследствие чего они, как более тяжелые, опускаются вниз. Таким образам, благодаря различию плотности воды в котле и обогревательных тру, происходит непрерывная циркуляция воды в системе отопления по замкнутому кольцу котел — обогревательные трубы — котел.

Устройство и работа системы отопления пассажирского вагона.

Контрольные приборы позволяют производить контроль за температурой и уровнем воды в системе. Контроль за температурой воды в котле при работе его на угле осуществляется с помощью дистанционного термометра, приёмник которого вставляется в коллектор и крепится накидной гайкой. Указатель прибора выведен в служебное отделение. Управление работой котла на электроэнергии и контроль за ней осуществляется 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. Принцип работы системы отопления основан на естественной циркуляции, однако при понижении температуры наружного воздуха до -35С можно повысить интенсивность циркуляции ручным насосом (24), для этого необходимо открыть вентили 2, 3, 5, 8, 18, 23, 25, а остальные закрыть. Конструкцией предусмотрена возможность отключения при необходимости от системы отопления дизельного или служебного помещения. Такая возможность позволяет в зимний период времени перед пустом дизелей быстрее создавать необходимую температуру в дизельном помещении и не отапливать его в период длительной работы дизелей. Для отключения отопления помещения, для отдыха бригады надо закрыть вентили 18, 19. Для отключения отопления в дизельном помещении — вентиль 25, для отключения отопления кухни — салона, кабины управления и дизельного помещения — вентили 22 и 23. Нагрев воды в котле отопления свыше 90С не рекомендуется, так как сокращается срок службы котла и увеличивается непроизводительный расход топлива. При достижении предельной температуры, которая контролируется ртутным термометром, установленным на котле, уменьшается подача топлива и система прокачивается ручным насосом.

3. Компрессоры холодильных установок: назначение, устройство, работа.
Хладагент из воздухоохладителя всасывается компрессором, проходит через автоматический запорный вентиль во всасывающую полость картера, далее через всасывающие клапаны поступает в три цилиндра низкого давления, где сжимается и затем поступает в четвертый цилиндр высокого давления. После сжатия в цилиндре высокого давления горячий хладагент нагнетается из компрессора через автоматический запорный вентиль в конденсатор.

Картер компрессора, корпус электродвигателя 7 и крышка 3 корпуса для снижения массы отлиты из газонепроницаемого алюминиевого сплава, который подвергнут диффузионному отжигу и искусственному старению. Картер отлит за одно целое с блокам цилиндров. В каждом блоке цилиндров имеются два цилиндра, в которые запрессованы гильзы 6. С одного торца картера крепится крышка 3, через которую обеспечивается доступ к кривошипно-шатунному механизму и маслонасосу 1, с фильтром 11, а с другого торца —корпус электродвигателя 7. На картере имеется смотровое стекло для контроля уровня масла, угловой вентиль для заправки маслом и две маслоспускные пробки 10. Внутри картера предусмотрены ребра жесткости. Под картером расположены электронагревательные элементы 12 масляной ванны. В корпусе 7 размещен трехфазный асинхронный электродвигатель 8. Статор запрессован в корпус электродвигателя 7, а ротор крепится на консольной части коленчатого вала 4.

Кривошипно-шатунный механизм состоит из коленчатого вала, шатунно-поршневой группы 5, коренного 9 и опорного 2 подшипников с упорными шайбами.

Шатунно-поршневая группа.Шатун 7 стальной, штампованный, состоит из верхней головки, в которой размещен игольчатый подшипник 6, стержня двутаврового сечения и нижней разъемной головки с парой стальных вкладышей 8, залитых свинцовооловянистой бронзой. От проворачивания и смещения вкладыши удерживаются штифтом. Нижняя крышка шатуна 9 прикреплена двумя шатунными болтами 11 с предохранительными пластинами 10. Момент затяжки шатунного болта 4,5 кг ⋅м. Игольчатый подшипник 6 установлен в верхнюю головку шатуна без сепаратора.Поршень 3 отлит из алюминиевого сплава, непроходной, имеет два компрессионных кольца 1 прямоугольного сечения и одно маслосъемное кольцо 2 с браслетной пружиной. В бобышках поршня

установлен полый стальной палец 5, который фиксируется стопорными кольцами 4 от осевых перемещений.Смазочная система компрессора комбинированная: часть трущихся деталей смазывается под давлением от смазочного насоса, а другая — разбрызгиванием.1цилиндр;2палец (для крепления поршня с шатуном);3шатунные подшипники;4коренные подшипники;5трубопровод;6всасывающий фильтр;7магнитный фильтр;8редукционный клапан;

9вихревое колесо;10насос;11коренной подшипник;12манометр;

4. Теплообменные аппараты холодильных установок.Теплообменные аппараты обеспечивают возможность реализации цикла холодильной машины, т.е. отвод тепла из охлаждаемого помещения и передачу его окружающей среде.Конденсаторы.Конденсаторы паровых холодильных машин обеспечивают охлаждение перегретых паров хладагента, а затем их конденсацию при давлении, соответствующем степени повышения давления в цикле холодильной машины. Конструктивно конденсаторы представляют собой рекуперативные системы кожухотрубного, трубного, змеевикового или листотрубного типа.Испарители.— основной элемент паровых холодильных машин. В них жидкий хладагент, получая теплоту от охлаждаемого объекта, кипит и в виде паров отсасывается компрессором.

5. Вспомогательные аппараты:Ресивер — это цилиндрический сосуд, на нем установлены выходной патрубок с вентилями. Ресивер снабжен смотровыми стеклами для наблюдения за количеством хладагента. Емкость ресивера выбирается из расчета заполнения его хладагентом при работе установки на 3/4 объема.Фильтр-грязеуловитель (механический фильтр) предназначен для защиты компрессора от попадания окалины и других загрязнений. В цилиндрическом металлическом корпусе фильтра имеются штуцера для входа и выхода паров холодильного агента, расположенные под прямым углом один к другому. Внутрь корпуса вставлена двойная металлическая сетка с мелкими ячейками. Загрязненную сетку вынимают для промывки, сняв глухую крышку на торце корпусаФильтр-осушитель С12-120 служит для поглощения влаги, содержащейся в хладагенте, а также для его очистки от механических примесей. (. )Магнитный вентиль — электромагнитный запорный вентиль устанавливается на жидкостной линии холодильной установки и предназначен для перекрытия жидкостного трубопровода при неработающем компрессоре с целью предотвращения перетекания жидкого хладагента из ресивера в испаритель и его переполнение, опасное при очередном пуске компрессора в связи с возможностью возникновения гидравлического удара.

6. Приборы для обеспечения автоматического регулирования ХУ и УКВ.(ТРВ, прессостат, термостат, дуостат )Терморегулирующие вентили (ТРВ) предназначены для автоматического регулирования количества хладона, поступающего в испаритель в зависимости от перегрева его паров, выходящих из испарителя (перегрев — это разность между температурой кипения хладагента в испарителе и температурой паров на выходе из него). Процесс регулирования сопровождается дросселированием хладагента от давления конденсации (жидкий хладон) до давления кипения, при котором хладон существует в жидком и парообразном состояниях.1регулировочная пружина2трубопровод3клапан4мембрана5капилярная трубка6уравнительная линия7термобалон8испаритель
При увеличении перегрева давление наполнителя термочувствительной системы возрастает и воздействует на мембрану, которая прогибается и, преодолевая противодавление испарения и пружины, открывает клапан для прохода хладагента в испаритель. Воздействуя на регулировочную пружину, можно изменять начало открытия клапана.Прессостаты (реле давления) служат для защиты холодильной машины от опасных или нежелательных давлений, а также для управления работой отдельных аппаратов. Прессостат — двухпозиционный прибор — замыкает или размыкает контакты в электрической цепи управления при определенных заранее заданных давлениях.1трубка;2сильфон;3электро-контакты;4пружина;5корпус;
Прессостат RT-1 фирмы «Данфосс» (рис. 3.13) применяется на рефрижераторных секциях ZB-5 для управления процессом оттаивания испарителя. Камера сильфона 1 соединяется трубо проводом со стороной всасывания холодильной установки. Подвижной стержень 2 находится под действием двух сил, направленных встречно: снизу действует давление хладагента на сильфон, сверху — сила нажатия пружины 5, регулируемая вращением ручки 8 с винтом 6. Гайка 7, являющаяся верхним упором пружины, перемещается по винту, вследствие чего сжатие пружины изменяется. Контактная группа состоит из двух неподвижных контактов 12 и одного подвижного 11, который всегда находится в замкнутом положении с одним из неподвижных под действием перекидной пружины 13. Контакты связаны с зажимами 10 для подключения электропроводов, которые вводят через втулку 9.

Термостаты (реле температуры) применяют при автоматизации холодильных машин и другого оборудования рефрижераторного подвижного состава для двухпозиционного регулирования температуры, для управления отдельными процессами, для защиты оборудования от высоких или низких температур. Прибор схож с прессостатом RT-1.
Дуостат устроен аналогично термостату, но в нем имеются два комплекта контактов 5 работающих последовательно друг за другом с определенным интервалом при изменении температуры в одном направлении.Рассмотрим работу дуостата, настроенного на температурный режим 4 °С (рис. 3.19, б). При понижении температуры в грузовом помещении вагона до 3 °С замыкаются контакты первой контактной группы и дают сигнал на включение электропечей. При достижении в вагоне температуры 4,5 °С электропечи отключаются: дальнейшее изменение ее зависит от погодных условий и вида перевози-мого груза. Если температура в вагоне продолжает повышаться, то при 6 °С включается холодильная установка. Когда температура понизится до 4°С, холодильная установка отключится.

7.Классификация и основные элементы приборов автоматики.По назначению приборы автоматики можно разделить на четыре основные группы: регулирования, защиты, контроля, сигнализации. Приборы автоматического регулирования обеспечивают включение или выключение холодильной установки и отдельных ее аппаратов, а также управляют процессами работы.Система автоматики предназначена для автоматического поддержания заданных температур в вагоне при работе систем охлаждения, вентиляции и отопления.

Приборы автоматики состоят из следующих основных частей: чувствительного элемента (датчика), передающего механизма, регулирующего (рабочего) органа, устройства для настройки (задатчика).

Приборы автоматики: ТРВ, прессостат, термостат, дуостат. (на экзамене нужно будет рассказать про 1 любой прибор, см. вопрос 6).