АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА ОТОПЛЕНИЯ ПАССАЖИРСКОГО ВАГОНА

Полезная модель относится к области транспортного машиностроения и предназначена для систем отопления железнодорожных, преимущественно пассажирских, вагонов.
Известна система отопления в железнодорожном вагоне (RU, №2259291, B61D 27/00, 27.08.2005), состоящая из взаимосвязанных контуров циркуляции теплоносителя и содержащая водогрейный котел с подающими и возвратными трубопроводами отопления, проложенными вдоль боковых стен вагона, расширительный бак, водонагреватель, калорифер, циркуляционный насос и трубу-перемычку, соединяющую окончания возвратных трубопроводов отопления. Труба-перемычка выполнена в виде трубопровода, поднимающегося вверх возле боковой стены вагона, например, в туалетном помещении котловой стороны вагона, проходит над потолком коридора, опускается вниз в котельном отделении вагона и служит дополнительным источником обогрева туалетного помещения котловой стороны вагона.
Невысокий КПД водогрейного котла и необходимость использования автономного циркуляционного насоса приводят к низкому КПД всей системы отопления, что является ее недостатком.
Известна система отопления пассажирского вагона (RU, №78747, B61D 27/00, 10.12.2008), выбранная в качестве прототипа, содержащая теплогенерирующий блок, выход которого соединен через напорные трубы с калорифером и со входом расширителя; выходы которого соединены с отопительными ветвями купейной и коридорной сторон с нагревательными трубами, которые другими своими концами подсоединены к входу теплогенерирующего блока, теплогенерирующий блок выполнен в виде статора асинхронного двигателя, в пазах магнитопровода которого уложена первичная обмотка переменного тока, в расточке статора расположена вращающаяся короткозамкнутая вторичная обмотка, представляющая собой полый цилиндр, вращающаяся вторичная обмотка и магнитопровод разделены дополнительным теплоизолирующим элементом из антифрикционного неэлектропроводящего материала, выполняющего функцию радиально-упорного подшипника скольжения и составляющего единое целое с магнитопроводом и первичной обмоткой, на внутренней поверхности вторичной обмотки сформированы и жестко связаны с ней напорные лопасти.
При запитывании первичной обмотки переменного тока, последняя создает вращающееся магнитное поле, которое, в конечном счете, приводит в движение и нагревает теплоноситель.
Основным недостатком прототипа является недостаточно высокий КПД системы отопления, обусловленный неуправляемостью работой теплогенерирующего блока, что приводит неоправданным потерям тепловой энергии.
Задачей заявляемой полезной модели является повышение КПД системы отопления пассажирского вагона за счет использования в качестве теплогенерирующего блока управляемого теплогенерирующего электромеханического преобразователя, что позволяет регулировать скорость движения и нагрева теплоносителя в зависимости от разности между требуемой температурой нагрева воздуха в вагоне и ее текущим значением.
Технический результат достигается тем, что в автоматизированной системе отопления пассажирского вагона, содержащей теплогенерирующий блок с первичной обмоткой переменного тока, выход которого с помощью напорных труб соединен с калорифером, который в свою очередь с помощью напорных труб соединен со входом расширителя, выход расширителя присоединен к отопительными ветвями купейной и коридорной сторон с нагревательными трубами, отопительные ветви другими своими концами подсоединены к входу теплогенерирующего блока, в отопительные ветви встроены измерительные датчики, выходы которых соединены со входом сумматора, выход которого соединен с входом блока управления, а выход блока управления соединен с теплогенерирующим блоком.
7
7
Схема автоматизированной системы отопления пассажирского вагона показана на чертеже. Автоматизированная система отопления пассажирского вагона содержит выход 1 теплогенерирующего блока 2, выполненного в виде управляемого теплогенерирующего электромеханического преобразователя (RU Пат. №50741 МПК Н05В 6/10, F25В 29/00; опубл. 20.01.2006. Бюл. №16), с помощью напорных труб 3 соединен с калорифером 4, который в свою очередь с помощью напорных труб 3 соединен со входом 5 расширителя 6, который предназначен для восприятия увеличивающегося при нагревании объема теплоносителя, например, воды. Выход 7 расширителя 6 соединен с отопительными ветвями 8 купейной и коридорной сторон с нагревательными трубами 9. Отопительные ветви 8 другими своими концами подсоединены к входу 10 теплогенерирующего блока 2. В отопительные ветви 8 встроены измерительные датчики 11, 12 (например, один из них измеряет температуру воздуха в вагоне, а второй - давление теплоносителя в отопительных ветвях 8), выходы 13, 14 которых соединены со входом 15 сумматора 16. Выход 17 сумматора 16 соединен с входом 18 блока управления 19, например по патенту РФ №50741 МПК Н05В 6/10, F25В 29/00; опубл. 20.01.2006. Бюл. №16. Блок управления 19, построенный на основе нейронной сети и/или нечеткой системы, своим выходом 20, присоединено к первичной обмотке переменного тока (на чертеже не показана) теплогенерирующего блока 2.
Работа автоматизированной системы отопления осуществляется следующим образом.
При подключении теплогенерирующего блока 2, выполненного в виде управляемого теплогенерирующего электромеханического преобразователя, к сети переменного тока последний начинает нагревать теплоноситель, одновременно приводя его в движение. Теплоноситель по напорным трубам 3 поступает в калорифер 4, а затем в расширитель 6, в котором происходит компенсация увеличения объема теплоносителя, связанного с его нагревом. В калорифере 4 происходит нагрев воздуха, проходящего через калорифер 4. Из расширителя 6 теплоноситель поступает в отопительные ветви 8 купейной и коридорной сторон, где в нагревательных трубах 9 происходит теплообмен между теплоносителем и воздухом купе и коридоров. В процессе работы сигналы измерительных датчиков 11, 12, пропорциональные температуре воздуха в купе и давлению в отопительных ветвях 8, поступают на блок управления 19, которое содержит оптимальный регулятор. В блоке управления 19 происходит сравнение текущих значений сигналов измерительных датчиков 11, 12 с их требуемыми значениями, которые вводятся в базу данных блока управления 19 заранее. После указанного сравнения бок управления 19 вырабатывает сигнал в виде управляющего напряжения u, который через выход 20 поступает на первичную обмотку переменного тока теплогенерирующего блока 2. В результате процесс нагрева происходит в соответствии с заданным алгоритмом управления, обеспечивающим требуемый температурный режим воздуха в пассажирском вагоне.
Таким образом, заявляемая автоматизированная система отопления пассажирского вагона по сравнению с прототипом характеризуется более высоким значением КПД, т.к. здесь нагрев теплоносителя осуществляется в зависимости от разности между требуемой температурой нагрева воздуха в вагоне и ее текущим значением.