БЛОЧНЫЙ КОМПРЕССОРНЫЙ АГРЕГАТ ДЛЯ ПНЕВМАТИЧЕСКИХ СИСТЕМ ПОДВИЖНОГО СОСТАВА ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА

Разработка относится к подвижному составу железнодорожного транспорта и касается систем снабжения сухим сжатым воздухом пневматических устройств подвижного состава железнодорожного транспорта.
Известна передвижная блочно-модульная компрессорная станция (см. RU 2261403, МПК F25J 3/00, F04B 41/00, дата публикации: 27.09.2005), содержащая размещенные на раме воздушный поршневой многоступенчатый компрессор с приводным двигателем и размещенный на отдельной раме, шарнирно прикрепленной к базовой раме мембранный газоразделительный модуль, причем выход третьей ступени сжатия воздушного компрессора через холодильник и отделитель влаги соединен с входом газоразделительного модуля через блок фильтров, а выход газоразделительного модуля - с входом четвертой ступени сжатия воздушного компрессора.
Модульная структура станции позволяет обеспечить более высокую мобильность станции, однако, шарнирное соединение модулей требует применения для технологических связей между модулями группы гибких трубопроводов, что приводит к снижению срока службы компрессорной станции, а также к увеличению размера блочной компрессорной станции.
В известной системе модульных элементов компрессорной станции разбиение на модули не целесообразное (рациональное). Сохраняется сложность доступа к конструктивным элементам, что дополнительно приводит к увеличению размера блочной компрессорной станции усложнению изготовления модульных элементов, сборки разборки, проведению ремонта и замены и регламентного обслуживания.
Известен блочный компрессорный агрегат для сжатия газа или газожидкостной смеси (RU 2391557, F04B 19/06, F04B 19/04, дата публикации: 10.06.2010) который содержит, по меньшей мере, два модуля, состоящих из привода и поршневого компрессора с запорной арматурой на всасывающих и нагнетательных, трубопроводах, обеспечивающих соответственно введение в рабочую зону компрессора и выведения из нее газа или газожидкостной смеси посредством соответственных трубопроводов низкого и высокого давления, узел смазки компрессора, и охладитель сжимаемого газа, причем модули соединены последовательно и выполняют роль, по меньшей мере, двух ступеней сжатия газа или газожидкостной смеси, причем рабочая зона поршневого компрессора первого модуля через его нагнетательный клапан и трубопровод высокого давления соединена с рабочей зоной поршневого компрессора последующего модуля через его всасывающий клапан с обеспечением в дальнейшем подачи сжатого газа или газожидкостной смеси в трубопровод высокого давления последующего модуля.
В указанной системе модульных элементов последующий дополнительный модуль, по сути, повторяет первый модуль и решает только проблему регулирования параметров сжатия. При этом модульные элементы соединены только линиями коммуникаций. Выполнение модульных элементов в указанной конструкции блочного компрессорного агрегата приводит к традиционной сложности доступа к конструктивным элементам при изготовлении модульного элемента блочного компрессорного агрегата, что в свою очередь приводит к увеличению размера всего блочного компрессорного агрегата. При этом отдельное размещение модульных элементов на рабочей площадке также приводит к увеличению размера всего блочного компрессорного агрегата.
Известен блочный компрессорный агрегат (RU 2262600 МПК E21F 5/00, А62С 3/02, дата публикации: 20.10.2005) который содержит несколько модулей, при чем базовый модуль содержит привод и компрессор с запорной арматурой на всасывающих и нагнетательных, трубопроводах, обеспечивающих соответственно введение в рабочую зону компрессора и выведения из нее газа и установленный на выходе адсорбер, а дополнительные модули, размещенные на отдельных передвижных платформах представляют собой мембранные газоразделительные блоки, которые через разделитель потока сжатого воздуха из базового модуля, подключены к магистрали отвода сжатого воздуха из базового модуля.
В указанной системе модульных элементов последующие дополнительные модульные элементы являются функциональным продолжением базового модуля, однако по сути, решают проблему регулирования производительности функции газоразделения. Как и в предыдущих аналогах, выполнение модульных элементов в указанной конструкции блочного компрессорного агрегата приводит к традиционной сложности доступа к конструктивным элементам при изготовлении модульного элемента блочного компрессорного агрегата, что в свою очередь приводит к увеличению размера всего блочного компрессорного агрегата. При этом отдельное размещение группы параллельных модульных элементов на рабочей площадке также приводит к увеличению размера всего блочного компрессорного агрегата.
Известен блочный компрессорный агрегат (RU 2007141343, МПК В61К 11/00, дата публикации заявки: 20.05.2009) содержащий контейнер, размещенную в нем компрессорную установку с приводом, устройство для осушки сжатого воздуха, устройство дистанционного управления, и устройство зарядки и опробования тормозов подвижного состава железнодорожного транспорта.
Недостатком такого блочного компрессорный агрегата является то, что он имеет единый модульный корпус. Выполнение конструкции в виде указанного моноблока приводит к сложности доступа к конструктивным элементам при изготовлении блочного компрессорного агрегата, что в свою очередь приводит к увеличению размера блочного компрессорного агрегата. Указанное также усложняет разборку, проведение ремонта и замены и регламентного обслуживания, например средств для осушки сжатого воздуха.
Задачей заявляемого технического решения является создание блочного компрессорного агрегата для пневматических систем подвижного состава железнодорожного транспорта, в котором за счет применения новых конструктивных элементов и характера связи между ними обеспечивается устранение указанных недостатков, упрощение доступа к конструктивным элементам при изготовлении блочного компрессорного агрегата, что в свою очередь приводит к уменьшению габаритов блочного компрессорного агрегата, упрощению сборки, разборки, проведения ремонта и замены и регламентного обслуживания конструктивных элементов агрегата, например средств для осушки сжатого воздуха.
Для решения указанной задачи блочный компрессорный агрегат для пневматических систем подвижного состава железнодорожного транспорта включает размещенные на раме компрессор с приводным двигателем, последовательно размещенными на напорной магистрали компрессора, охладитель воздуха, два подсоединенных параллельно адсорбера для осушки сжатого воздуха с отсечными клапанами на входе и клапанами продувки в их нижней части, управляемыми электромагнитными вентилями и линию подачи сжатого воздуха потребителю.
Новым в блочном компрессорном агрегате является то, что тем, что он выполнен в виде размещенных на одной платформе разъемных модулей, при этом базовый модуль содержит размещенные на раме приводной двигатель, винтовой компрессор и подключенный к напорной магистрали компрессора маслоотделитель, выполненный в виде модуля с фильтром сепаратором линии отвода воздуха, охладитель воздуха, охладитель масла с общим для обоих охладителей диффузором с размещенным в нем колесом лопастного вентилятора, установленным на конце оси приводного двигателя компрессорного агрегата, размещенной противоположно месту подключения компрессора к оси приводного двигателя, а второй модуль содержит два подсоединенных параллельно адсорбера подключенные к напорной магистрали компрессора, с трубопроводной обвязкой, и с электроуправляемой запорной арматурой, обеспечивающей возможность периодической работы каждого из адсорберов, при этом все технологические конструктивные элементы, расположенные в базовом модуле связаны с установленными на нем модулями через разъемные соединения, а сами модули зафиксированы на базовом модуле с помощью соединительных зон, при этом соединительные зоны базового модуля и установленного на нем модуля согласованы друг с другом с обеспечением возможности замены, по меньшей мере, одного модуля на, по меньшей мере, другой модуль аналогичного назначения.
Применение в конструкции блочного компрессорного агрегата новой модульной структуры существенно упрощает доступ к его конструктивным элементам в связи с обеспечением возможности доступа со всех сторон к монтируемому в блоке элементу оборудования компрессорной станции. При последующем монтаже уже собранного модуля на базовом модуле появляется возможность разместить конструктивные элементы соседних модулей с минимальным зазором, что обеспечивает возможность уменьшения габаритов блочного компрессорного агрегата.
В новой системе модульных элементов упрощены изготовление модульных элементов, сборка, разборка, проведение ремонта и замены и регламентного обслуживания конструктивных элементов блочного компрессорного агрегата. Кроме того, преимуществами блочного компрессорного агрегата являются повышенный КПД, вследствие сокращения длины трубопроводов, компактность, пониженный уровень шума из-за размещения шумящих элементов внутри конструкции и ограждения их модулями.
Первичное охлаждение воздуха и конструктивных элементов компрессорного агрегата осуществляется маслом, при этом охлаждение последовательно начинается в нале процесса сжатия и продолжается в течение совместного перемещения воздуха и масла до их разделения. Применение жидкого вещества в качестве теплоносителя существенно повышает эффективность процесса сжатия и существенно уменьшает поверхности теплообмена в компрессорном агрегате и соответственно габариты компрессорного агрегата.
В частных вариантах реализации блочного компрессорного агрегата для пневматических систем подвижного состава железнодорожного транспорта охладитель воздуха, охладитель масла с общим для обоих охладителей диффузором выполнены в виде отдельного модуля с общей рамой, разъемно установленной на базовом модуле.
Применение такого модульного элемента упрощает изготовление блочного компрессорного агрегата, упрощает сборку, разборку узла охладителей. При последующем монтаже уже собранного модуля на базовом модуле появляется возможность разместить конструктивные элементы соседних модулей с минимальным зазором, а именно с частичным входом конструктивных элементов базового модуля (колеса лопастного вентилятора) в модуль охладителей, что обеспечивает возможность дополнительного уменьшения габаритов блочного компрессорного агрегата.
В частных вариантах реализации блочного компрессорного агрегата для пневматических систем подвижного состава железнодорожного транспорта модуль адсорберов дополнительно содержит входной и выходной фильтры очистки сжатого воздуха.
Применение указанных средств обеспечивает повышение эффективности работы агрегата за счет обеспечения движения в установке очищенного воздуха повышение эффективности работы конструктивных элементов агрегата и их долговечность. Использование указанных средств также приводит к повышению срока службы питаемых установкой пневматических устройств локомотива и поезда, повышает экономичность перевозочного процесса. При этом установка указанных фильтров очистки сжатого воздуха в модуле упрощает изготовление блочного компрессорного агрегата, сборку, разборку, проведение ремонта, замены и регламентного обслуживания фильтров блочного компрессорного агрегата.
На фиг.1 изображен фронтальный вид компрессорного агрегата для пневматических систем подвижного состава железнодорожного транспорта, на фиг.2 изображен фронтальный вид компрессорного агрегата без модуля адсорберов,, на фиг.3 фронтальный вид модуля адсорберов, на фиг.4 вид сбоку на модуль адсорберов, на фиг.5 вид сверху на модуль адсорберов, на фиг.6 вид сбоку на модуль охладителей, на фиг.7 вид на модуль охладителей со стороны обращенной к базовому модулю, на фиг.8 фронтальный вид модуля маслоотделителей, на фиг.9 вид сверху на модуль модуля маслоотделителей, на фиг.10 изображена схема блочного компрессорного агрегата для пневматических систем подвижного состава железнодорожного транспорта.
Изображенный на графических материалах блочный компрессорный агрегат для пневматических систем подвижного состава железнодорожного транспорта содержит базовый модуль включающий размещенные на раме, на платформе 1, винтовой компрессор 2, с приводным двигателем 3, колесо 4, лопастного вентилятора, установленное на конце оси приводного двигателя, противоположно месту подключения компрессора к оси приводного двигателя, трубопровод подачи воздуха в компрессор содержащий фильтр воздуха 5.
На напорной магистрали компрессора, последовательно размещены маслоотделитель 6, выполненный в виде модуля который включает фильтр сепаратор 7, и клапан минимального давления 8.
Далее на напорной магистрали компрессора, последовательно размещены охладитель воздуха 9, и две подсоединенные параллельно колоны адсорберов 10 для осушки сжатого воздуха с фильтрами 11, на входе в колонны; фильтром 12, на выходе из колонн адсорберов; клапанами 13, входа в колонны адсорберов и клапанами 14, выхода из колонн адсорберов; продувочным дросселем 15, продувочными клапанами 16, колонн адсорберов и глушителями на продувочных патрубках.
Колоны адсорберов с трубопроводной обвязкой, и с указанной арматурой, обеспечивающей возможность периодической работы каждого из адсорберов, выполнены в виде отдельного модуля при этом модуль адсорберов установлен на базовом модуле, с помощью соединительной зоны в виде площадки 17.
Охладитель воздуха, охладитель масла 18, выполнены с общим для обоих охладителей диффузором 19, с размещенным в нем колесом лопастного вентилятора. Охладитель воздуха, охладитель масла с диффузором выполнены в виде отдельного модуля с общей рамой 20, разъемно установленной на раме 1, базового модуля. Охладитель масла имеет байпасную линию с установленным перед ней термоуправляемым клапаном 21, поток масла после охладителя масла 18, направляется в винтовой компрессор 2, через масляный фильтр 22.
При изготовлении блочного компрессорного агрегата для пневматических систем подвижного состава железнодорожного транспорта монтируют на раме 1, базового модуля компрессор 2, с приводным двигателем 3, и колесо 4, лопастного вентилятора на оси приводного двигателя 3, и трубопровод подачи воздуха в компрессор, содержащий фильтр воздуха 5. Параллельно монтируют маслоотделитель 6, выполненный в виде модуля с фильтром сепаратором 7, и клапаном минимального давления 8. Отдельно также монтируют на раме 20 охладитель воздуха 9, охладитель масла 18, и диффузор 19.
Модуль маслоотделителя и модуль охладителей устанавливают на раме 1, базового модуля и все технологические конструктивные элементы, расположенные в базовом модуле связывают с технологическими конструктивными элементами, находящиеся на установленных на нем модулях через разъемные, в том числе трубопроводные соединения. Далее монтируют модуль адсорберов и устанавливают его на площадке 17.
Атмосферный воздух через воздушный фильтр 5 поступает в компрессор 2, где осуществляется его сжатие за счет использования крутящего момента от приводного двигателя 3. В полость сжатия компрессора 2 также подается по линии подачи масло из маслоотделителя 6 для смазки трущихся пар, уплотнения зазоров и отвода тепла, выделяющегося в процессе сжатия.
Сжатый воздух в смеси с маслом из компрессора поступает в маслоотделитель 6, где происходит отделение масла от воздуха за счет инерционных сил, вследствие чего от потока отделяется капельная жидкость. Оставшиеся в сжатом воздухе мелкие частицы масла отделяются в фильтре-сепараторе сепараторе 7.
2
Далее сжатый воздух поступает в клапан минимального давления 8. После пуска агрегата, когда давление сжатого воздуха в сети ниже давления, поддерживаемого клапаном минимального давления 8, поршень клапана минимального давления прижат к седлу корпуса пружиной. Вследствие небольшого объема маслоотделителя 6 давление перед клапаном устанавливается не менее 4 кгс/см за минимальный промежуток времени. При этом давлении возникает устойчивая циркуляция масла в масляной системе компрессора 2, исключающая перегрев и заклинивание винтового блока компрессора 2. Когда сила давления воздуха, действующая на поршень клапана минимального давления 8 превышает усилие пружины, клапан минимального давления 8 открывается и сжатый воздух поступает в охладитель воздуха 9.
Отделенное от сжатого воздуха масло из нижней части маслоотделителя 6, вследствие перепада давлений, подводится к термоуправляемому клапану 21 и далее через масляный фильтр 22 поступает в компрессор 2. При повышении температуры масла до установленного уровня термоуправляемый клапан 21 направляет поток масла к масляному фильтру 22 через охладитель масла 18.
Очищенный от масла сжатый воздух через клапан минимального давления 8, поступает в охладитель воздуха 9 теплообменные поверхности которого охлаждаются потоком наружного воздуха, который создает колесо лопастного вентилятора 4.
Охлажденный в теплообменнике с жатый воздух проходит через фильтры 11 и через впускной электромагнитный клапан 13 работающей колонны адсорбера подается на осушку. Осушка сжатого воздуха происходит за счет поглощения влаги содержащимся в адсорбере 10 оксидом алюминия. Далее осушенный воздух через выпускной электромагнитный клапан 14 работающей колонны адсорбера подается в фильтр 12, где очищается от частиц адсорбента. При этом в параллельной колонне адсорбера осуществляется регенерация адсорбента. В процессе регенерации адсорбента воздух через продувочный дроссель 15 подается в указанную колону адсорбера, а внутренняя полость колонны адсорбера соединяется с атмосферой через продувочные клапаны 16. Адсорбент освобождает водяной пар за счет продувки его сухим сжатым воздухом, объем которого регулируется дросселем 15 и отработанный воздух продувки сбрасывается через глушители в атмосферу, а очищенный воздух после фильтра подается потребителю.