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 и направлена на повышение технических данных и расширение эксплуатационных возможностей передвижных компрессорных станций, применяемых на железнодорожном транспорте.
Известен компрессорный агрегат для пневматических систем подвижного состава железнодорожного транспорта (RU 76874, МПК В60Т 13/26 В60Т 17/02, дата публикации: 10.10.2008) который содержит компрессор с приводом, на выходе которого последовательно установлены обратный клапан, охладитель, размещенный в резервуаре-аккумуляторе регенерационного воздуха, адсорбер, в нижней части которого установлен клапан продувки, а его выходной патрубок подключен к линии подачи сжатого воздуха потребителю, на которой установлен аккумулятор воздуха.
Заложенный в принципе работы установки повторно-кратковременный режим работы требует существенного увеличения мощности компрессора и двигателя, что увеличивает габариты установки, ее вес и снижает ее КПД что неприемлемо для передвижной транспортной компрессорной установки. Габариты установки увеличивают два резервуара-аккумулятора. Процесс подачи в линию подачи потребителю не увязан, и в принципе не может быть увязан с осушкой тк подача потребителю может потребоваться в период работы адсорбера в режиме регенерации вследствие чего пневмосистемы локомотива и поезда остаются без воздуха. Это создает аварийную ситуацию, и непосредственно угрожает безопасности движения. В такой установке не решены многие другие актуальные вопросы ее надежной работы. Так, например, вследствие перемещения по технологическим линиям установки неочищенного воздуха загрязняется адсорбент и идет ускоренный износ конструктивных элементов установки, что также приводит к снижению срока службы питаемых установкой пневматических устройств локомотива и поезда, снижает экономичность перевозочного процесса.
Известен компрессорный агрегат для пневматических систем подвижного состава железнодорожного транспорта (RU 2266221, МПК В60Т 17/02 дата публикации: 20.12.2005), который содержит поршневой компрессор с приводным двигателем, управляемым реле давления установленном в напорной магистрали компрессора, два адсорбера с верхним, нижним и боковым входами, напорную магистраль, соединяющую через отсечные клапаны компрессор с адсорберами, питательную магистраль, соединяющую верхние входы в адсорберы с группой резервуаров, служащих для естественного охлаждения воздуха и снабженных сепаратором-накопителем конденсата с клапаном продувки, магистраль сухого воздуха, подключенную через другие отсечные клапаны к адсорберам, блок управления, выполненый с возможностью подачи от компрессора горячего воздуха в один из адсорберов в каждом цикле работы установки, при этом магистраль сухого воздуха подсоединена через нормально открытые отсечные клапаны к боковым входам в адсорберы, а напорная магистраль соединяет компрессор с нижними входами в адсорберы через нормально закрытые отсечные клапаны, при этом установка снабжена двумя ветвями байпасной магистрали с аварийным предохранительным клапаном в каждой ветви, вторым реле давления с замыкающим контактом, релейной группой с мигающей контрольной лампой, причем одна ветвь байпасной магистрали подключена параллельно отсечным клапанам, соединяющим компрессор с нижними входами в адсорбер, а выход из аварийного предохранительного клапана подключен в питательную магистраль после одного из адсорберов на вход в группу резервуаров, другая ветвь байпасной магистрали соединяет выход из группы резервуаров со входом во второй предохранительный клапан, выход из которого подключен к магистрали потребителя, релейная группа с мигающей лампой, сигнализирующей об аварийной ситуации, подключена к замыкающему контакту второго реле давления, подсоединенного параллельно аварийному предохранительному клапану первой ветви байпасной магистрали.
Недостатком такой установки является то, что в качестве охладителей газа применяется группа последовательно соединенных резервуаров, которые, при входной температуре воздуха 160°С и охлаждении естественным путем (кондуктивным теплообменом внутри резервуара) не обеспечивает достаточного охлаждения в них сжатого воздуха. Вследствие этого в адсорбер на осушку поступает перегретый воздух, эффективность осушки которого существенно ниже эффективности осушки охлажденного воздуха. Кроме этого в установке применяются адсорберы с тремя входами: верхним нижним и боковым, в последний из которых и подается осушаемый воздух вследствие чего только половина работающего в режиме осушки адсорбера работает на осушку подаваемого потребителю воздуха. При этом применение воздуха с температуре 160°С для регенерации увлажненного адсорбента приводит к ускоренному разрушению гранул адсорбента в результате динамического воздействия на гранулы возникающей внутри гранул при резком нагреве до 160° паровой фазы и прогрессирующему уменьшению его пористости, проницаемости и к последующей слеживаемости адсорбента, увеличению насыпной плотности адсорбента, увеличению перепада давления на адсорбере и повышению уносов адсорбента, что снижает стабильность работы установки и требует ускоренной замены адсорбента. При этом в установке не решен вопрос замены адсорбента, что снижает ее ремонтопригодность.
Известен компрессорный агрегат для пневматических систем подвижного состава железнодорожного транспорта (RU 2309864 МПК В60Т 17/06, В60Т 13/26 дата публикации: 10.11.2007), содержащий поршневой компрессор с приводным двигателем, последовательно размещенными на напорной магистрали компрессора реле давления, обратный клапан, теплообменник, где воздух частично охлаждается и направляется для дальнейшего охлаждения в группу последовательно включенных резервуаров, размещенных наклонно к горизонтали и установленных после каждого из них и подключенных к нижней точке каждого резервуара воздухоочистителей, два подсоединенных параллельно адсорбера для осушки сжатого воздуха с отсечными клапанами на входе и клапанами продувки в нижней части, управляемыми электромагнитными вентилями и линию подачи сжатого воздуха потребителю, на которой установлен фильтр и аккумулятор воздуха
Заложенный в принципе работы установки повторно-кратковременный режим работы на резервуар-аккумулятор требует существенного увеличения мощности компрессора и двигателя, что увеличивает габариты установки, ее вес и снижает ее КПД, что нецелесообразно для передвижной транспортной компрессорной установки. Габариты установки увеличивают два резервуара-аккумулятора выполняющих функцию охладителей сжатого воздуха.Использование эффекта дросселирования для охлаждения воздуха на входе в резервуар-аккумулятор снижает эффективность работы компрессорного агрегата. Размещение указанных резервуаров-аккумуляторов под углом к горизонту и подключение к нижней точке их внутренней полости фильтров-сборников конденсата дополнительно усложняет компоновку оборудования установки. В такой установке не решены многие другие актуальные вопросы ее надежной работы. Например, вследствие подачи на вход установки неочищенного воздуха загрязняется адсорбент и идет ускоренный износ конструктивных элементов установки, что также приводит к снижению срока службы питаемых установкой пневматических устройств локомотива и поезда, снижает экономичность перевозочного процесса.
Задачей заявляемого технического решения является создание компрессорного агрегата для пневматических систем подвижного состава железнодорожного транспорта, в котором за счет применения новых конструктивных элементов и нового характера связи между ними обеспечивается устранение указанных недостатков, повышение эффективности работы агрегата в рабочем режиме и в период пуска, при этом за счет обеспечения движения в установке очищенного воздуха повышается эффективности работы конструктивных элементов агрегата и их долговечность, а за счет повышение эффективности процессов сжатия и охлаждения воздуха снижаются габариты агрегата.
Для решения указанной задачи компрессорный агрегат для пневматических систем подвижного состава железнодорожного транспорта включает приводной двигатель, компрессор с запорной арматурой на всасывающих и напорных магистралях, обеспечивающих соответственно введение в рабочую зону компрессора и выведение из нее газа последовательно размещенные на напорной магистрали компрессора охладитель воздуха, два подсоединенных параллельно адсорбера для осушки сжатого воздуха с отсечными клапанами на входе и клапанами продувки в нижней части, управляемыми электромагнитными вентилями и линию подачи сжатого воздуха потребителю, на которой установлен фильтр.
Новым в компрессорном агрегате для пневматических систем подвижного состава железнодорожного транспорта является то, что он содержит линию подачи воздуха в компрессор, содержащую фильтр воздуха и клапан всасывания с электромагнитным приводом заслонки, при этом компрессор выполнен винтовым, а на напорной магистрали компрессора расположен маслоотделитель со ступенью фильтра-сепаратора на линии отвода воздуха из маслоотделитель, клапан минимального давления, охладитель воздуха, два подсоединенных параллельно адсорбера для осушки сжатого воздуха с входными и выходными клапанами, а линия подачи масла из маслоотделителя содержит охладитель масла с байпасной линией, на которой установлен термоуправляемый клапан и через фильтр масла соединена с полостью всасывания винтового компрессора.
Применение указанной совокупности конструктивных элементов обеспечивает повышение эффективности работы агрегата в рабочем режиме и в период пуска, при этом за счет обеспечения движения в установке очищенного воздуха повышается эффективности работы конструктивных элементов агрегата и их долговечность, а за счет повышение эффективности процессов сжатия и охлаждения воздуха, снижаются габариты агрегата.
В частных вариантах реализации компрессорного агрегата для пневматических систем подвижного состава железнодорожного транспорта охладители снабжены средством обдува охлаждающих поверхностей, выполненным в виде колеса лопастного вентилятора с приводом колеса вентилятора от края оси привода компрессорного агрегата, размещенной противоположно месту подключения компрессора к оси привода.
Применение указанного характера связи составляющих компрессорного агрегата позволяет уменьшить габариты охлаждающих поверхностей, повысить эффективность охлаждения сред применяемых в работе агрегата, соответственно повысить эффективность процесса сжатия, воздуха, при этом в компрессорном агрегате исчезает необходимость применения дополнительного приводного двигателя.
На фиг.1 изображена схема компрессорного агрегата для пневматических систем подвижного состава железнодорожного транспорта, а на фиг.2 - приводной двигатель агрегата с размещенными на противоположных концах его оси колеса лопастного вентилятора и компрессора.
Компрессорный агрегат для пневматических систем подвижного состава железнодорожного транспорта содержит приводной двигатель 1, винтовой компрессор 2, линию 3 подачи воздуха в компрессор содержащую фильтр воздуха 4, и клапан всасывания 5, а на напорной магистрали 6, компрессора 2, расположен маслоотделитель 7, фильтр-сепаратор 8, на линии отвода воздуха 9, клапан минимального давления 10, охладитель воздуха 11, две подсоединенные параллельно колоны адсорбера 12, с фильтрами 13, на входе в колонны; фильтром 14, на выходе из колонн адсорберов; клапанами 15, входа в колонны адсорберов и клапанами 16, выхода из колонн адсорберов (в качестве которых могут быть применены обратные клапаны); продувочным дросселем 17, продувочными клапанами 18, колонн адсорберов глушителями 19, на продувочных патрубках, а линия 20, подачи масла из маслоотделителя содержит охладитель масла 21, с байпасной линей 22, термоуправляемый клапан 23, и через фильтр масла 24, соединена с полостью всасывания винтового компрессора. При этом охладители снабжены средством обдува охлаждающих поверхностей, выполненным в виде колеса 25 лопастного вентилятора с приводом колеса вентилятора от края оси привода компрессора, размещенной противоположно месту подключения компрессора к оси привода.
Работает компрессорный агрегат таким образом. Управление работой компрессорного агрегата осуществляется, например, от автоматики электровоза, которая при достижении нижнего (верхнего) значений рабочего давления обеспечивает перевод компрессорного агрегата на соответствующий режим работы. При подаче управляющего сигнала на клапан всасывания 5 открывается его заслонка и обеспечивается доступ атмосферного воздуха в компрессор 2. Компрессорный агрегат начинает работать в режиме нагнетания.
Атмосферный воздух через воздушный фильтр 4 компрессора и клапан всасывания 5 поступает в компрессор 2, где осуществляется его сжатие за счет использования крутящего момента от приводного двигателя 1. В полость сжатия компрессора 2 также подается по линии подачи 20 масло для смазки трущихся пар, уплотнения зазоров и отвода тепла, выделяющегося в процессе сжатия.
Сжатый воздух в смеси с маслом из компрессора 2 поступает в маслоотделитель 7, 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 воздушно-масляным сепараторе 8.
2
Далее сжатый воздух поступает в клапан минимального давления 10. После пуска агрегата, когда давление сжатого воздуха в сети ниже давления, поддерживаемого клапаном минимального давления 10, поршень клапана минимального давления прижат к седлу корпуса пружиной. Вследствие небольшого объема маслоотделителя давление перед клапаном устанавливается не менее 4 кгс/см за минимальный промежуток времени. При этом давлении возникает устойчивая циркуляция масла в масляной системе компрессора, исключающая перегрев и заклинивание винтового блока компрессора 2. Когда сила давления воздуха, действующая на поршень клапана минимального давления 10 превышает усилие пружины, клапан минимального давления 10 открывается и сжатый воздух поступает в теплообменник 11.
Отделенное от сжатого воздуха масло из нижней части маслоотделителя 7, вследствие перепада давлений, подводится к термоуправляемому клапану 23 и далее через масляный фильтр 24 поступает в компрессор 2. При повышении температуры масла до установленного уровня термоуправляемый клапан 23 направляет поток масла к масляному фильтру через теплообменник 21.
Очищенный от масла сжатый воздух через клапан минимального давления 10, поступает в теплообменник 11, который охлаждается потоком наружного воздуха, который создает колесо 25 лопастного вентилятора.
Охлажденный в теплообменнике 11 сжатый воздух проходит через фильтры 13 и через впускной электромагнитный клапан 15 работающей колонны адсорбера 12 подается на осушку. Осушка сжатого воздуха происходит за счет поглощения влаги содержащимся в адсорбере оксидом алюминия. Далее осушенный воздух через выпускной электромагнитный клапан 16 работающей колонны адсорбера 12 подается в фильтр 14, где очищается от частиц адсорбента. При этом в параллельной колонне 12 адсорбера осуществляется регенерация адсорбента. В процессе регенерации адсорбента воздух через продувочный дроссель 17 подается в указанную колону адсорбера, а внутренняя полость колонны адсорбера соединяется с атмосферой через продувочные клапаны 18. Адсорбент освобождает водяной пар за счет продувки его сухим сжатым воздухом, объемный расход которого регулируется дросселем 17 и отработанный воздух сбрасывается через глушители 19 в атмосферу, а очищенный воздух после фильтра 14 подается потребителю.