НАГРУЗОЧНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ТРАНСПОРТНЫХ ДИЗЕЛЬНЫХ УСТАНОВОК

Полезная модель относится к реостатным нагрузочным устройствам, предназначенным для испытания транспортных дизель-генераторных установок в стационарных условиях после проведения текущих, средних или капитальных ремонтов.
Известно нагрузочное устройство, выполненное в виде «жидкостного» реостата, состоящего из бака с водой, подвижных и неподвижных стальных электродов и электромеханического привода для поднятия и опускания подвижных электродов [Каталог оборудования локомотивных депо. Том III. М.: Транспорт, 1965 г., с.58-65].
Недостатком нагрузочного устройства является отсутствие возможности снижения токсичности выхлопных газов при проведении реостатных испытаний за счет утилизации вырабатываемой энергии.
Известно нагрузочное устройство для испытания транспортных дизель-генераторных установок, содержащее дизель, генератор, электровентилятор, конусные патрубки, поворотную заслонку, отводящие патрубки, камеру принудительного охлаждения с комплектом фехралевых резисторов, установленных с определенным шагом в разных горизонтальных плоскостях, камера оборудована армированными продольно-опорными изоляторами под каждым элементом фехралевых резисторов [патент РФ №66811, МПК G01M 15/00, опубл. 27.09.2007 г., БИ №43. «Нагрузочное устройство для испытания транспортных дизель-генераторных установок», авторы Данковцев В.Т. и др.].
Данное техническое решение выбрано в качестве прототипа.
Недостатком нагрузочного устройства является отсутствие возможности снижения токсичности выхлопных газов при проведении реостатных испытаний за счет утилизации вырабатываемой энергии.
Техническим результатом является снижение токсичности выхлопных газов дизеля при проведении реостатных испытаний и утилизация вырабатываемой энергии.
Технический результат достигается тем, что в нагрузочное устройство для испытания транспортных дизель-генераторных установок, содержащее дизель, генератор, сухой реостат, дополнительно введен многофункциональный теплообменник, емкостный накопитель, блок управления и дожигатель выхлопных газов, который установлен параллельно сухому реостату и выполнен с комплектом керамических токопроводящих нагревательных элементов, которые соединены в электрическую цепь по схеме нагружения на минимальной нагрузке, емкостный накопитель подсоединен параллельно генератору и через блок управления соединен с дожигателем, выхлопная труба дизеля соединена со входом в дожигатель, а выход дожигателя соединен со входом в многофункциональный теплообменник. В дожигателе комплект керамических токопроводящих нагревательных элементов соединен по схеме нагружения на максимальную нагрузку дизель-генераторных установок, либо по схемам нагружения на переходных режимах нагрузки дизель-генераторных установок.
Наличие дожигателя выхлопных газов и его выполнение в виде нагрузочного устройства с комплектом керамических токопроводящих нагревательных элементов и соединение выхлопной трубы дизеля со входом в дожигатель позволяет нагревать выхлопные газы то температуры самовоспламенения и дожигать продукты неполного сгорания топлива, тем самым снизить токсичность выхлопных газов.
Постановка в нагрузочное устройство емкостного накопителя с блоком управления позволяет нагревать токопроводящие керамические элементы дожигателя при испытании дизеля на холостом ходе.
Постановка многофункционального теплообменника после дожигателя и соединение выхода дожигателя со входом в теплообменник позволяет утилизировать тепло выхлопных газов без дополнительных затрат на нужды деповского хозяйства.
На фиг.1 представлено нагрузочное устройство для испытания транспортных дизель-генераторных установок, на фиг.2 - схема нагружения дожигателя на максимальной нагрузке, на фиг.3 - схема нагружения дожигателя на минимальной нагрузке, на фиг.4 - схемы нагружения дожигателя на переходных режимах нагрузки.
Нагрузочное устройство для испытания транспортных дизель-генераторных установок содержит дизель 1, генератор 2, сухой реостат 3, дожигатель 4 выхлопных газов дизеля с комплектом керамических токопроводящих нагревательных элементов 5, многофункциональный теплообменник 6, емкостный накопитель 7, блок управления 8.
Нагрузочное устройство для испытания транспортных дизель-генераторных установок работает следующим образом.
Соединяют выхлопную трубу дизеля 1 со входом в дожигатель 4 выхлопных газов, затем подключают клеммы блока управления 8 к дожигателю 4. После чего для режима минимального нагружения дизеля (режим холостого хода дизеля) собирают электрическую цепь из керамических токопроводящих нагревательных элементов 5, размещенных в дожигателе 4.
Запускают дизель, устанавливают минимальную частоту вращения коленчатого вала и производят испытания дизель-генераторной установки на всех режимах ее работы, начинают с минимальной частоты вращения коленчатого вала, заканчивают - максимальной.
При запуске дизеля и его испытании на холостом ходу генератор 2 отключен, и электрическая энергия не вырабатывается. Поэтому для осуществления работы дожигателя 4 на холостом ходу дизеля 1 в нагружающее устройство введен емкостный накопитель 7 и его блок управления 8.
При запуске дизеля емкостный накопитель 7 заряжен, клеммы дожигателя 4 и емкостного накопителя 7 отключены от генератора 2, клеммы сухого реостата 3 подключены к генератору, а клеммы емкостного накопителя 7 через блок управления 8 подключены к дожигателю 4.
При подключении емкостного накопителя 7 к дожигателю 4 происходит разряд емкостного накопителя 7 на керамические нагревательные токопроводящие элементы 5, размещенные в дожигателе 4.
Токопроводящие керамические нагревательные элементы 5, при прохождении через них электрического тока, нагреваются до температуры 1200°С. При прохождении выхлопных газов дизеля через керамические нагревательные элементы, нагретые до температуры 1200°С происходит самовоспламенение и дожигание продуктов неполного сгорания топлива в дожигателе, в результате чего уменьшается количество токсичных компонентов присутствующих в выхлопных газах и снижается выброс сажи.
Нагретые до высокой температуры и очищенные от токсичных компонентов выхлопные газы из дожигателя направляются в многофункциональный теплообменник 6, где происходит утилизация тепла выхлопных газов, например, для производства теплоносителя в паровом или водяном отоплении, для нагрева воздуха используемого в тепловых завесах и т.д.
Таким образом, осуществляют обезвреживание выхлопных газов при испытании дизеля на холостом ходу и отключенном генераторе.
Для испытания дизеля 1 совместно с генератором 2 отключают клеммы блока управления 8 от дожигателя 4 и подключают клеммы емкостного накопителя 7 и клеммы дожигателя 4 к генератору 2.
Таким образом, осуществляют обезвреживание выхлопных газов при испытании дизеля и генератора на режимах небольшой мощности нагружения дизель-генератора.
Для изменения режима испытания дизеля 1 и генератора 2 изменяют схему соединения токопроводящих керамических нагревательных элементов 5. При этом в схеме нагружения на переходных режимах нагрузки дизель-генератора для увеличение нагрузки на дожигатель достаточно изменить полярность схемы.
На режимах высокой нагрузки параллельно дожигателю 4 выхлопных газов подключают к генератору 2 клеммы штатного сухого реостата 3, при этом нагружают как дожигатель 4, так и сухой реостат 3.
Таким образом, осуществляют обезвреживание выхлопных газов при испытании дизеля и генератора на режимах высокой мощности нагружения дизель-генератора.
Предлагаемое нагрузочное устройство для испытания транспортных дизель-генераторных установок позволяет реализовывать нагрузки дизель-генератора на минимальных, максимальных и переходных режимах его работы, за счет переключения соединительных цепей керамических токопроводящих элементов.
Нагрузочное устройство для испытания транспортных дизель-генераторных установок позволяет снизить выбросы оксида углерода СО на 85%, диоксида углерода на 30%, сажи на 70% и несгоревших углеводородов на 75% и утилизировать энергию, вырабатываемую при проведении реостатных испытаний.