УСТРОЙСТВО ОХЛАЖДЕНИЯ КОМПРЕССОРА НА ГОРОЧНЫХ КОМПЛЕКСАХ (ВАРИАНТЫ)

Заявляемое устройство относится к железнодорожному транспорту, а именно к устройствам охлаждения компрессоров на горочных комплексах железных дорог.
Известно устройство для охлаждения измерительных приборов, которое может быть использовано в установках жидкостного охлаждения аппаратуры. Известное устройство содержит контур системы циркуляции теплоносителя, включающий бак теплоносителя, насос, связанный трубопроводом с баком и через вентиль с разъемом на входе блока измерительных приборов. Выходной разъем блока трубопроводами через вентиль связан с баком. Замкнутый контур холодильной системы содержит испаритель, выход которого связан с компрессором, который связан со входом конденсатора, выход которого через ресивер и через терморегулируемый вентиль связан со входом испарителя, расположенного внутри бака. Внутри бака расположен также уровнемер. Устройство, кроме того, содержит питающую линию, содержащую вентиль, связанный своим входом со стационарной линией циркуляции теплоносителя - водопроводной линией - (А.С. СССР №1762321, МПК 5: G12B 15/00, публ. 15.09.92 г. БИ №34) - аналог.
Недостатком известного решения по первому варианту является невозможность его применения для охлаждения компрессоров на горочных комплексах железных дорог.
Известно использование открытой системы (устройства) охлаждения компрессоров на горочных комплексах с циркуляцией воды содержащей, компрессорное оборудование, в том числе охладители, ресиверы и градирни (Пособие по проектированию промышленных железнодорожных станций к СНиП 2.05.07-85, утверждено приказом №200 Союзпромтрансниипроекта от 14.10.1986 г, п.7.33) - аналог.
Недостатком известного устройства является то, что оно требует сложной регулировки температуры, поступающей к электродвигателю компрессора, охлаждающей воды, которая зависит не только от переменной нагрузки электродвигателя компрессора (группы компрессоров), но и от постоянно изменяющихся температуры и влажности окружающего воздуха, влияющих на процессы испарения воды в градирне. Кроме того, требуется постоянная подпитка воды для компенсации значительных потерь при испарении, что также влияет на температуру охлаждающего контура. При этом тепловая энергия, отводимая посредством теплообменника от электродвигателя компрессора, не используется, а рассеивается в окружающей среде.
Техническим результатом, на достижение которого направлено заявляемое решение по первому варианту является повышение эффективности охлаждения, стабилизация температурного режима компрессора (компрессоров) и использование отводимой от них низкопотенциальной тепловой энергии для нужд зданий горочного комплекса в случае, когда тепловая энергия, отводимая от компрессора (компрессоров), значительно превышает тепловую нагрузку систем отопления и горячего водоснабжения зданий горочного комплекса.
Указанный технический результат по первому варианту достигается тем, что устройство охлаждения компрессора на горочных комплексах, характеризующееся тем, что содержит, по меньшей мере, один компрессор и циркуляционный насос, градирню и систему трубопроводов, выполненную с возможностью подвода к устройству воды типа «вода-вода» с «холодным» и «горячим» контурами, причем «холодный» контур через теплообменник включен в систему трубопроводов между выходом из градирни и входом в компрессор, а «горячий» контур через бак накопитель связан с системой отопления и горячего водоснабжения горочного комплекса.
Для повышения надежности работы теплового насоса типа «вода-вода», а, следовательно, и всего устройства в целом, бак накопитель может быть связан с системой отопления и горячего водоснабжения горочного комплекса через дополнительный теплообменник.
Контур с установленным в нем дополнительным теплообменником позволяет, в том числе, и улучшить качество очистки используемой в устройстве воды.
Устройство, характеризующееся тем, что выполнено с возможностью регулирования расхода воды через градирню, например, путем подачи управляющего сигнала циркуляционным насосам, выполненным с возможностью плавного регулирования расхода воды через градирню.
Известно устройство для охлаждения измерительных приборов, которое может быть использовано в установках жидкостного охлаждения аппаратуры. Известное устройство содержит контур системы циркуляции теплоносителя, включающий бак теплоносителя, насос, связанный трубопроводом с баком и через вентиль с разъемом на входе блока измерительных приборов. Выходной разъем блока трубопроводами через вентиль связан с баком. Замкнутый контур холодильной системы содержит испаритель, выход которого связан с компрессором, который связан с входом конденсатора, выход которого через ресивер и через терморегулируемый вентиль связан с входом испарителя, расположенного внутри бака. Внутри бака расположен также уровнемер. Устройство, кроме того, содержит питающую линию, содержащую вентиль, связанный своим входом со стационарной линией циркуляции теплоносителя -водопроводной линией - (А.С. СССР №1762321, МПК 5: G12B 15/00, публ. 15.09.92 г. БИ №34) - аналог.
Недостатком известного решения по второму варианту является невозможность его применения для охлаждения компрессоров на горочных комплексах.
Известно использование открытой системы (устройства) охлаждения компрессоров на горочных комплексах с циркуляцией воды содержащей, компрессорное оборудование, в том числе охладители, ресиверы и градирни (Пособие по проектированию промышленных железнодорожных станций к СНиП 2.05.07-85, утверждено приказом №200 Союзпромтрансниипроекта от 14.10.1986 г, п.7.33) - аналог.
Недостатком известного устройства является то, что оно требует сложной регулировки температуры поступающей к электродвигателю компрессора охлаждающей воды, которая зависит от переменной нагрузки электродвигателя компрессора (группы компрессоров). Кроме того, требуется постоянная подпитка воды в систему для компенсации значительных потерь при испарении, что также влияет на температуру охлаждающего контура. При этом тепловая энергия, отводимая посредством теплообменника от электродвигателя компрессора, не используется, а рассеивается в окружающей среде.
Техническим результатом, на достижение которого направлено заявляемое решение по второму варианту является повышение эффективности охлаждения, стабилизация температурного режима компрессоров и использование отводимой от них низкопотенциальной тепловой энергии для нужд зданий горочного комплекса в случае, когда тепловая энергия, отводимая от компрессора (компрессоров) равна или несколько меньше тепловой нагрузки систем отопления и горячего водоснабжения зданий горочного комплекса.
Указанный технический результат по второму варианту достигается тем, что устройство охлаждения компрессора на горочных комплексах, характеризующееся тем, что содержит, по меньшей мере, один компрессор, циркуляционный насос и систему трубопроводов, выполненную с возможностью подвода к устройству воды извне, дополнительно содержит циркуляционные насосы и тепловой насос типа «вода-вода» с «холодным» и «горячим» контурами, причем «холодный» контур через теплообменник включен в систему трубопроводов до входа в компрессор, а «горячий» контур через бак накопитель связан с системой отопления и горячего водоснабжения горочного комплекса.
Устройство, характеризующееся тем, что для повышения надежности и долговечности работы, бак накопитель связан с системой отопления и горячего водоснабжения горочного комплекса через дополнительный теплообменник, что позволяет, в том числе, и осуществлять дополнительную очистку воды, поступающей в тепловой насос.
Охлаждение компрессоров, как электродвигателей, так и сжимаемого в компрессоре воздуха, является обязательным условием их эффективной работы. Чем больше мощность электродвигателя компрессора, тем более результативным должно быть его охлаждение (воздушное или водяное), в противном случае компрессор будет работать в нерасчетном режиме, что приведет к его выходу из строя.
Для жидкостных систем охлаждения могут применяться как открытые, так и закрытые устройства охлаждения.
Открытые системы без циркуляции воды являются наиболее простыми и доступными, так как охлаждение компрессоров в них происходит путем периодического наполнения систем водой (водопроводной или из водоемов) и сливом ее по мере нагревания компрессора, однако имеют большое количество недостатков в работе, вызванных, в том числе и сложной регулировки температуры поступающей к электродвигателю компрессора охлаждающей воды.
Охлаждение компрессоров в закрытых системах, как и в заявляемом решении, происходит за счет непрерывной циркуляции воды между компрессором и охладителем, а сам охладитель поддерживает необходимую температуру за счет водяного контура, включающего в себя циркуляционные насосы, трубопроводы и водо-воздушные теплообменники и, при необходимости, установки системы принудительной вентиляции или, как в данном случае, поддержание требуемой температуры происходит за счет теплового насоса.
В устройстве в соответствии с первым и вторым вариантом применяется тепловой насос типа «вода-вода», например, на основе спирального фреонового компрессора, содержащий как минимум по одному водофреоновому теплообменнику с образованием «горячего» и «холодного» контуров (на «горячей» и «холодной» стороне). Внешняя теплопередающая поверхность промежуточного теплообменника малого водяного контура на «холодной» стороне теплового насоса («холодный» контур) при помощи циркуляционных насосов включена посредством системы трубопроводов в водяной контур между градирней, охлаждающей, по меньшей мере, один воздушный компрессор железнодорожного горочного комплекса (сортировочной станции) и до входа в компрессор. Бак-накопитель малого водяного контура «на горячей» стороне («горячий» контур) посредством циркуляционных насосов включен в систему отопления и горячего водоснабжения бытовых и производственных помещений (зданий) железнодорожной сортировочной станции (горочного комплекса). Бак-накопитель по сути является тепловым аккумулятором для выравнивания температур при смене режимов работы компрессоров и их переходе на холостой ход.
Заявляемое устройство конкретизировано на фиг 1-4, где на фиг.1 представлена схема устройства по первому варианту без дополнительного теплообменника, на фиг.2 - схема устройства по первому варианту с дополнительным теплообменником, на фиг.3 - схема устройства по второму варианту без дополнительного теплообменника, на фиг.4 - схема устройства по второму варианту с дополнительным теплообменником.
Устройство по первому варианту содержит, по меньшей мере, один компрессор 1, установленные в системе трубопроводов циркуляционные насосы 2, 3, 4 и 5, теплообменники 6 и 7, тепловой насос 8, градирню 9 и бак-накопитель 10, включенный в системы отопления и горячего водоснабжения зданий горочного комплекса.
Устройство по второму варианту содержит компрессор 11, размещенные в системе трубопроводов циркуляционные насосы 12, 13 и 14, теплообменники 15 и 16, тепловой насос 17 и бак-накопитель 18.
Устройство по первому варианту (когда тепловая энергия, отводимая от компрессора или компрессоров значительно превышает тепловую нагрузку систем отопления и горячего водоснабжения зданий горочного комплекса) работает следующим образом.
Вода из компрессора 1 на выходе из него разделяется на два потока, объемы которых определяются в зависимости от количества компрессоров, из мощности, характеристик теплового насоса и т.д. и определяются для каждого конкретного случая. Основная часть ее (один поток) проходит через теплообменник 6 и тепловой насос 8. Тепловой насос 8 отбирает тепловую энергию от охлаждающей воды («холодный» контур) и после теплообменника 6 она возвращается в компрессор. Тепловой насос преобразует воспринятую тепловую энергию первого потока и через «горячий» контур она поступает в бак-накопитель 10, включенный в системы отопления и горячего водоснабжения зданий горочного комплекса.
Избыточная тепловая энергия компрессора (второй поток воды из компрессора), которая не может быть воспринята и обработана тепловым насосом, рассеивается в градирне по стандартной схеме.
В случае, если качество воды, используемой для охлаждения компрессора (компрессоров) мало приемлемо, то устройство может дополнительно содержать контур с дополнительным теплообменником 7, который включен к линии из системы отопления и горячего водоснабжения до и после бака-накопителя, и к линии подающей воду к системе отопления и горячего водоснабжения зданий горочного комплекса после бака-накопителя.
Устройство по второму варианту, когда тепловая энергия, отводимая от компрессора (компрессоров) равна или несколько меньше тепловой нагрузки систем отопления и горячего водоснабжения зданий горочного комплекса, работает следующим образом.
В данном варианте вся отводимая от компрессора тепловая энергия может быть воспринята и обработана тепловым насосом, поэтому весь объем воды из компрессора 11 проходит через циркуляционный насос 12, теплообменник 15 и тепловой насос 17. Тепловой насос 17 отбирает тепловую энергию от охлаждающей воды («холодный» контур) и после теплообменника 15 она возвращается в компрессор. Тепловой насос преобразует воспринятую тепловую энергию потока и через «горячий» контур она поступает в бак-накопитель 18, включенный в системы отопления и горячего водоснабжения зданий горочного комплекса.
В случае, если качество воды, используемой для охлаждения компрессора (компрессоров) мало приемлемо и может привести к поломке теплового насоса, то устройство может дополнительно содержать контур с дополнительным теплообменником 16, который включен в линию из системы отопления и горячего водоснабжения до и после бака-накопителя 18, и к линии подающей воду к системе отопления и горячего водоснабжения зданий горочного комплекса после бака-накопителя 18 и предназначен для дополнительной обработки воды, в том числе, и для ее очистки и охлаждения.
Данная схема (по второму варианту) применима, например, в отопительный период.
Применение заявляемого устройства охлаждения компрессора или группы компрессоров в соответствии с обоими вариантами значительно Энергетически и экономически эффективнее типовой схемы охлаждения, используемой на горочных комплексах в настоящее время.