Система самопрогрева дизельного подвижного состава

Полезная модель относится к машиностроению, конкретнее к двигателестроению, и может быть использована для систем прогрева дизельного подвижного состава.
Известна стационарная установка для прогрева систем тепловозных дизелей, содержащая бойлер с системой нагрева воды от энергии котельной установки, центробежный насос, соединенный с бойлером и напорной магистралью, а также гибкие рукава для подвода и отвода воды из системы охлаждения дизеля в бойлер, отличающаяся тем, что сливная магистраль соединена с бойлером через перепускной вентиль и дополнительно через дугообразный отвод, вершина которого размещена на уровне воды в расширительном баке системы охлаждения дизеля, и перед основным водяным насосом дизеля во всасывающем трубопроводе установлен промежуточный патрубок с дисковой заслонкой, переводящей систему в положения "Открыто" и "Закрыто", а также дополнительно установлены подводящий и отводящий патрубки, оборудованные перепускными вентилями и соединительными головками. Установка, по п. 1, отличающаяся тем, что энергообеспечение штатной системы прогрева дизельного топлива и подзарядка аккумуляторной батареи осуществляются путем подключения низковольтной электрической цепи тепловоза к внешнему источнику электроэнергии постоянного тока, [патент изоб. РФ №2244154, МПК: F02N 17/06, опубликовано: 10.01.2005 г, автор Володин А.И. и др. «Стационарная установка для прогрева систем тепловозных дизелей».]
Недостатками данного устройства является то, что не предусматривается поддержание необходимого уровня воды в системе охлаждения дизеля и не обеспечивается полная циркуляция горячей воды через блок дизеля и особенно через системы, удаленные от основного контура охлаждения дизеля, например, через калорифер обогрева кабины тепловоза. Снижение полноты циркуляции воды через блок дизеля объясняется тем, что в известных установках /1/ циркуляция горячей воды происходит по контуру "Бойлер - Секции холодильника -Расширительный бак - Бойлер". Также, за счет размещения бойлера ниже уровня заправочного патрубка, наблюдается сброс воды в бойлер, что требует постоянного контроля уровня воды в системе охлаждения и дозаправку после прогрева.
Известна система самопрогрева дизельного подвижного состава, содержащая аккумуляторную батарею, устройство отключения аккумуляторной батареи от бортовой сети (БС) тепловоза, электростартер, в качестве которого используется тяговый генератор, контакты пускового контактора, через которые напряжение при запуске поступает на электростартер, емкостной накопитель энергии, выполненный в виде параллельно или параллельно-последовательно соединенных конденсаторов, в цепь заряда которого включен токоограничивающий резистор, и диод, шунтирующий токоограничивающий резистор при протекании тока разряда емкостного накопителя энергии, дополнительный контактор с замыкающими контактами, которые подключают аккумуляторную батарею к емкостному накопителю энергии перед запуском дизеля тепловоза, отличающаяся тем, что содержит дополнительный контактор отключения емкостного накопителя энергии от аккумуляторной батареи, причем параллельно емкостному накопителю энергии установлен дополнительный резистор, в цепь токоограничивающего резистора включен тиристор заряда, который управляется через резистор контактором, при этом система включает в себя блок управления, в который поступает информация о температуре воды с термосопротивления и о температуре масла с термосопротивления, установленных в водяной и масляной соответственно системах охлаждения дизеля тепловоза, а также информация о расходе дизельного топлива с датчиков топлива, установленных в баке тепловоза. Система по п. 1, отличающаяся тем, что снабжена датчиком напряжения заряда емкостного накопителя энергии и датчиком напряжения пробоя, по которым осуществляется контроль целостности цепи, [патент пм. РФ №138111, МПК: F02M 5/02, F02N 19/04, В60K 11/00; опубликовано: 27.02.2014 г, автор Абрамов О.В. и др. «Система самопрогрева дизельного подвижного состава».]
Недостатками системы является высокий расход топлива и низкий ресурс аккумуляторной батареи.
Данное техническое решение выбрано авторами в качестве прототипа.
Техническим результатом является снижение расхода топлива на самопрогрев дизеля и повышение ресурса аккумуляторной батареи.
Технический результат достигается тем, что в системе самопрогрева дизельного подвижного состава, содержащей аккумуляторную батарею, устройство отключения аккумуляторной батареи от бортовой сети (БС) тепловоза, электростартер, в качестве которого используется тяговый генератор, контакты пускового контактора, через которые напряжение при запуске поступает на электростартер, емкостной накопитель энергии, выполненный в виде параллельно или параллельно последовательно соединенных конденсаторов, в цепь заряда которого включен токоограничивающий резистор, и диод, шунтирующий токоограничивающий резистор при протекании тока разряда емкостного накопителя энергии, дополнительный контактор с замыкающими контактами, которые подключают аккумуляторную батарею к емкостному накопителю энергии перед запуском дизеля тепловоза, содержит дополнительный контактор отключения емкостного накопителя энергии от аккумуляторной батареи, причем параллельно емкостному накопителю энергии установлен дополнительный резистор, в цепь
токоограничивающего резистора включен тиристор заряда, который управляется через резистор контактором, при этом система включает в себя блок управления, в который поступает информация о температуре воды с термосопротивления и о температуре масла с термосопротивления, установленных в водяной и масляной соответственно системах охлаждения дизеля тепловоза, а также информация о расходе дизельного топлива с датчиков топлива, установленных в баке тепловоза, отличающаяся тем, что в систему дополнительно установлены два двухпозиционных переключателя, которые установлены на выходе с бортовой сети, датчик температуры, четыре датчика гидростатического давления, четыре гидростатических измерителя массы топлива, которые установлены в топливном баке подвижной единицы и соединены электрически через блок измерений с блоком управления.
Введение в систему двухпозиционных переключателей на выходе бортовой сети позволяет повысить ресурс аккумуляторной батареи и снизить расход топлива, что обеспечивает самопрогрев дизельного подвижного состава при поддержании температуры, давления и массы топлива в баке. Также введенные в систему датчик температуры, датчики гидростатического давления, гидростатические измерители массы топлива, соединенные электрически через блок измерений с блоком управления, позволяют процесс самопрогрева перевести в автоматический режим управления.
На Фиг. 1. представлена схема системы самопрогрева дизельного подвижного состава.
Система содержит: аккумуляторную батарею 1; устройство отключения аккумуляторной батареи 1 от бортовой сети (БС) 2; электростартер, в качестве которого используется тяговый генератор 3; контакты пускового контактора 4; емкостной накопитель энергии 5; токоограничивающий резистор 6; диод 7; дополнительный контактор с замыкающими контактами 8; датчик напряжения заряда 13; датчик напряжения пробоя 17; дополнительный контактор 18; дополнительный резистор 19; тиристор заряда 20; резистор 21; контактор 22; блок управления 23; термосопротивление температуры воды 24; термосопротивление температуры масла 25; датчик топлива 26; датчик топлива 27; глобальную систему позиционирования (GPS/ГЛОНАС) 28; блок мобильной связи 29; пакетную передачу данных GPRS мобильной связи GSM 30; сервер 31, датчик температуры 32, двухпозиционный переключатель 33, датчики гидростатического давления 34, гидростатические измерители массы топлива 35, блок измерений 36.
Система самопрогрева дизельного подвижного состава в автоматическом режиме работает следующим образом:
блоком управления 23 (после проверки отключения дизеля - на рисунке не показан) аккумуляторная батарея 1 подключается к бортовой сети тепловоза с помощью устройства 2, в котором установлены двухпозиционные переключатели 33, которые позволяют работать через аккумуляторную батарею или в обход нее. Включается цепь питания дополнительного контактора 8, контакты которого, замыкаясь, подключают аккумуляторную батарею 1 к Системе. Проводится контроль целостности цепи емкостного накопителя энергии 5 по датчику напряжения 13 заряда емкостного накопителя энергии 5 и датчику напряжения пробоя 17, контроль температур охлаждения по термосопротивлению 24 о температуре воды и термосопротивлению 25 о температуре масла, установленных в водяной и масляной соответственно системах охлаждения дизеля тепловоза. При целостности цепи и снижении температуры охлаждающей жидкости (воды или масла) систем охлаждения дизеля тепловоза блок управления 23 включает дополнительный контактор 18, а также контактор 22, который через резистор 21 открывает (включает) тиристор заряда 20, происходит заряд емкостного накопителя энергии 5 через токоограничивающий резистор 6 до напряжения аккумуляторной батареи 1, одновременно работает маслопрокачивающий насос (на схеме не показан). После заряда емкостного накопителя энергии 5 размыкаются контакты контактора 22, отключая тиристор заряда 20. По окончании работы маслопрокачивающего насоса замыкаются контакты пускового контактора 4, через которые напряжение комбинированного источника питания в виде параллельно соединенных аккумуляторной батареи 1 и емкостного накопителя энергии 5 через диод 7 поступает на электростартер 3. После запуска дизеля контакты пускового контактора 4, контакты контактора 18 и контакты дополнительного контактора 8 размыкаются, отключая емкостной накопитель энергии 5 от электростартера 3 и от аккумуляторной батареи 1. Емкостной накопитель энергии 5 полностью разряжается через параллельно установленный дополнительный резистор 19. Постоянно в блок управления 23 поступает информация о расходе дизельного топлива с датчиков топлива 26, 27, установленных в баке тепловоза, а также дополнительно установленные датчик температуры 32, датчики гидростатического давления 34, гидростатические измерители массы топлива 35, данные с этих датчиков передаются на блок измерений 36, который в свою очередь передает информацию на блок управления 23. Информация от глобальной системы позиционирования (GPS/ГЛОНАСС) 28 о местоположении тепловоза и полученная информация о работе системы в режиме реального времени с помощью блока мобильной связи 29 передается с помощью пакетной передачи данных GPRS мобильной связи GSM 30 на сервер 31. Продолжается контроль блоком управления 23 целостности цепи емкостного накопителя энергии 5 по датчику напряжения 13 заряда емкостного накопителя энергии 5 и датчику напряжения пробоя 17, температуры воды термосопротивления 24 и температуры масла термосопротивления 25 водяной и масляной соответственно систем охлаждения дизеля тепловоза. При достижении предельно установленной температуры охлаждающей жидкости (воды или масла) систем охлаждения дизеля тепловоза блок управления 23 отключает дизель (на схеме не показан). Продолжается контроль блоком управления 23 целостности цепи емкостного накопителя энергии 5 по датчику напряжения 13 заряда емкостного накопителя энергии 5 и датчику напряжения пробоя 17, температуры воды термосопротивления 24 и температуры масла термосопротивления 25 водяной и масляной соответственно систем охлаждения дизеля тепловоза. Далее цикл повторяется по системе «старт - стоп» до момента отключения системы дизеля. После отключения системы происходит автоматическая проверка подтверждения отключения дизеля (на рисунке не показан), и блоком управления 23 аккумуляторная батарея 1 отключается от бортовой сети тепловоза с помощью двухпозиционных переключателей 33 устройства 2. Отключается цепь питания дополнительного контактора 8, контакты которого, размыкаясь, отключают аккумуляторную батарею 1 от системы.
Предложенное техническое решение по сравнению с прототипом позволяет снизить расход топлива на самопрогрев на 10-15%, повысить ресурс аккумуляторной батареи и обеспечивает автоматизированный режим прогрева.