СИСТЕМА ПРОГРЕВА МАНЕВРОВОГО ТЕПЛОВОЗА ПРИ ДЛИТЕЛЬНОМ ГОРЯЧЕМ ПРОСТОЕ

Полезная модель относится к специальному оборудованию для тепловозов с двигателем внутреннего сгорания, а именно, к автоматизированным системам для прогрева и поддержания в течение длительного времени предпусковых температурных условий дизелей маневровых тепловозов путем поддержания необходимой температуры охлаждающей жидкости и масла в картере дизеля и прогрева воздуха в кабине машиниста и аккумуляторном отсеке.
Известна автоматизированная система прогрева тепловозов при горячем простое, где тепловозы имеют аккумуляторные батареи, водяную систему охлаждения дизеля, масляную и топливную системы, топливные баки, имеющая обогреватели, водяные контуры которых подключены - один к системе охлаждения дизеля, другой к масляной и топливной системам тепловоза, датчики контроля теплового режима в контурах системы охлаждения дизеля, масляной и топливной систем, датчик контроля напряжения на аккумуляторных батареях, которые подключены через блок преобразования и стабилизации напряжения к диспетчерскому пульту с процессорной системой управления режимами обогревателей с блоками звуковой и световой сигнализации на пульте и тепловозе и с передатчиком радиосигналов о штатном и аварийном режимах работы обогревателей для оповещения дежурного персонала станции (описание к патенту на изобретение RU 2324826 МПК F01M 5/02 (2006.01), F02N 17/04 (2006.01), B60K 11/00 (2006.01), опубликовано 20.05.2008).
Недостатком известной системы является отсутствие автономности от штатных систем тепловоза.
Известна автономная автоматическая система подогрева и поддержания предпусковых температурных условий двигателей внутреннего сгорания большой мощности, содержащая два жидкостных подогревателя с электронным управлением микропроцессорным контроллером, которые подключены к основной магистрали штатной системы охлаждения двигателя, дополнительный масляный насос, вход которого с помощью дополнительного масляного трубопровода подключен к картеру двигателя, а выход с помощью второго дополнительного масляного трубопровода подключен к головке блока цилиндров двигателя через специально проделанные отверстия к технологическим каналам сброса излишков масла, датчик температуры масла, установленный в нижней точке картера двигателя, два датчика температуры теплоносителя, пульт управления, микропроцессорный контроллер с записанной программой управления, приемно-передающий модуль GSM и автономный источник электропитания, подключенный к контроллеру и двум жидкостным подогревателям (описание к патенту на полезную модель RU 70693 МПК F02M 7/06 (2006.01)).
Существенным недостатком известной системы является подключение по питанию топливом обогревателей системы к топливному баку тепловоза. В топливе штатной системы тепловоза содержатся пузырьки воздуха, что негативно сказывается на работе отопительных блоков и надежности системы в целом.
Кроме того, отсутствие возможности поддержания рабочей температуры воздуха в отсеке размещения автономного источника электропитания при температуре окружающей среды до минус -50°С снижает ресурс последнего.
Задача полезной модели - создание надежной системы подогрева тепловоза маневрового для прогрева и поддержания предпусковой температуры охлаждающей жидкости и масла дизеля тепловоза, а также воздуха в кабине машиниста и отсеке источника электропитания.
Технический результат - повышение ресурса, мобильности и автоматизации процессами управления работы системы.
Технический результат достигается тем, что система прогрева маневрового тепловоза при длительном горячем простое, включающая, блок подогрева охлаждающей жидкости с двумя обогревателями и блок подогрева масла, которые подключены к штатной системе охлаждения и масляной системе дизеля тепловоза соответственно, блок контроля и управления, состоящий из датчиков температуры охлаждающей жидкости и масла, субблока управления блоками подогрева, контролера управления, оповещения и связи, пульта управления и субблока приема-передачи данных по беспроводному каналу GSM, и источник электропитания, дополнительно содержит бак для подачи топлива на обогреватели блока подогрева охлаждающей жидкости и блока отопления кабины машиниста, выполненный с возможностью заполнения от основной топливной магистрали за счет избыточного давления, создаваемого в ней во время работы дизеля, при этом блок контроля и управления дополнительно содержит субблок управления питающих напряжений источника электропитания, выполненного с возможностью заряда от генератора тепловоза и источника переменного напряжения внешнего источника электропитания.
Бак для подачи топлива на обогреватели блока подогрева охлаждающей жидкости и блока отопления кабины машиниста подключен к основной и обратной топливной магистрали дизеля тепловоза через дроссель, обратный клапан и штуцеры и выполнен с возможностью заполнения топливом сверху.
Обогреватель блока отопления кабины машиниста может быть выполнен в виде воздушного отопителя с возможностью отопления отсека источника электропитания.
На фиг.1 изображена схема размещения элементов системы прогрева маневрового тепловоза при длительном простое (вид сбоку); на фиг 2. - вид сверху; на фиг.3 - схема размещения бака для подачи топлива на обогреватели блока подогрева охлаждающей жидкости и блока отопления кабины машиниста и отсека источника электропитания размещения источника питания.
Показаны: 1 - субблок управления блоками подогрева; 2 - датчик движения; 3 - датчик температуры масла; 4 - датчик температуры радиатора; 5 - блок подогрева охлаждающей жидкости; 6 - контроллер управления, оповещения и связи; 7 - блок отопления кабины машиниста и отсека источника электропитания; 8 - блок подогрева масла; 9 - бак для подачи топлива на обогреватели блока подогрева охлаждающей жидкости и блока отопления кабины машиниста; 10 - аккумуляторы источника питания; 12, 13 - обогреватели блока подогрева охлаждающей жидкости; 14 - обогреватель кабины машиниста; 15 - топливный бак тепловоза; 16 - дизель.
Блоки 5, 7, 8 подогрева предназначены для подогрева охлаждающей жидкости и масла в дизеле тепловоза, а также воздуха в кабине машиниста и аккумуляторном отсеке. Использование воздушного обогревателя в блоке 5 упрощает возможность одновременного отопления кабины машиниста и отсека размещения аккумуляторов источника питания.
Подача топлива на обогреватели 12, 13 и 14 блоков 5 и 7 соответственно производится от дополнительного топливного бака 9, который размещается в моторном отсеке тепловоза для исключения замерзания топлива в циклах прогрева. Заполнение бака происходит автоматически (самозаполнением) от основной топливной магистрали за счет избыточного давления, создаваемого в ней в интервалы времени, когда дизель тепловоза работает. С этой целью бак 9 подключен к основной и обратной топливным магистралям локомотива через дроссель, обратный клапан и штуцеры, а топливо подается через верхнюю часть бака. Избытки топлива подаются через топливопровод к штатному топливоподогревателю (не показан).
Субблок 1 управления блоками подогрева обеспечивает коммутацию и защиту системы, а именно:
- автоматическое включение второго обогревателя блока 5 при необеспечении поддержания температуры охлаждающей жидкости и температуры масла одним обогревателем при заглушенном дизеле 16 тепловоза в заданных пределах;
передачу текстовых SMS-сообщений и GPRS-данных по каналам GSM-связи одного или трех операторов сотовой связи в зонах их действия и в роуминге о возникающих в системе неисправностях на, заранее записанные, номера мобильных телефонов обслуживающего персонала;
автоматический переход на работу от аккумуляторов тепловоза (не показаны) при разряде аккумуляторов 10 источника питания;
автоматический переход на зарядку аккумуляторов 10 источника питания при работающем дизеле 16 тепловоза или подаче напряжения внешней сети ~220 В 50 Гц мощностью не менее 1200 Вт (формирование питающих напряжений, а также преобразование напряжений внешних источников питания осуществляется субблоком электропитания);
автоматический контроль функционирования контроллера 6 управления, оповещения и связи, блоков 5, 7 с выдачей речевых и текстовых сообщений об отказах в кабине машиниста на контроллер 6 и текстовых SMS-сообщений и GPRS-данных на 5 заранее записанных в памяти субблока номеров мобильных телефонов обслуживающего персонала;
автоматическое отключение контроллера 6 управления, оповещения и связи, блоков 5, 7 и 10 по силовым питающим цепям (не показаны) в случае возникновения отказов функционирования элементов или коротких замыканий в цепях их электропитания с выдачей аудио, текстовых визуальных и SMS-сообщений;
автоматическую самодиагностику исправности основных элементов в режиме ОТКЛ с выдачей результатов на текстовое табло и аудиовыход при нажатии на 5 секунд кнопки на контроллере 6 «Контроль состояния»;
автоматический запрет на включение системы при работающем двигателе тепловоза.
Контроллер 6 управления оповещения и связи размещается в кабине машиниста и обеспечивает:
дистанционное управление включением - отключением обогревателей блоков 5, 7 через субблок 1;
отображение текущих значений напряжения на аккумуляторах 10 источника питания и температур масла в картере и блоке цилиндров (не показаны) дизеля 16;
отображение текстовых сообщений на текстовом табло о техническом состоянии элементов системы и протекающих в них процессах прогрева;
воспроизведение аудио речевых сообщений о техническом состоянии элементов системы и протекающих процессах прогрева;
отображение информационных сообщений о работе блока 8, разряде аккумуляторов 10, заряде последних, снижении температуры радиатора - 4 ниже плюс 12°С;
включение режима самодиагностики и отображения технического состояния системы и ее элементов кнопками на пульте управления (не показан) «контроль состояний», «сброс предупреждений»;
контроль работы обогревателей системы по светодиодным индикаторам;
управление всеми элементами системы при сборе, документировании, передаче контролируемых данных на удаленный сервер.
Для сбора информации о текущих температурах используются датчики на основе терморезисторов ММТ-4. Для получения информации о движении/стоянке тепловоза используется СВЧ датчик. Они обеспечивают надежность работы системы.
Основными режимами работы системы являются:
режим поддержания предпусковой температуры дизеля тепловоза;
режим обогрева кабины машиниста и отсека источника электропитания тепловоза;
режим восстановления заряда аккумуляторов источника питания;
режим диагностики изделия.
Для поддержания предпусковой температуры дизеля тепловоза включение обогревателей будет происходить при соблюдении следующих условий:
тепловоз находится на стоянке более 5 минут;
дизель тепловоза заглушен.
Если дизель тепловоза не заглушен, но выполняется другое условие, то система переходит в режим выдачи визуальных и звуковых предупреждений о необходимости глушения дизеля тепловоза и включения обогревателей.
При функционировании системы в режиме обогрева кабины и отсека источника электропитания тепловоза обеспечивается подогрев воздуха для создания комфортных условий труда машиниста и поддержания положительной температуры воздуха с целью предотвращения замерзания электролита аккумуляторных батарей.
Функционирование системы в режиме восстановление заряда аккумуляторных батарей источника питания осуществляется автоматически во время движения локомотива, его стоянки с включенным дизелем, а также при подключении изделия к внешнему источнику питания с переменным напряжением 220 В, частотой 50 Гц.
Режим диагностики изделия предназначен для контроля технического состояния основных элементов изделия и отображения результатов контроля на соответствующих индикаторах.
При работе системы во всех перечисленных выше режимах дополнительно производится автоматический контроль уровня заряда аккумуляторных батарей и передача информации о состоянии основных элементов изделия на удаленный сервер.