МАНЕВРОВЫЙ ЛОКОМОТИВ

Полезная модель относится к рельсовым транспортным средствам, в частности к маневровым локомотивам с первичными двигателями.
Известен маневровый локомотив с кабиной машиниста и кузовом капотного типа, содержащий дизель с турбокомпрессором и впускным коллектором, имеющий дополнительно под капотом между дизелем и кабиной машиниста установленный последовательно с первым турбокомпрессором второй турбокомпрессор, а также пароотделитель, генератор водорода с магистралью выхода пароводорода, работающий на гидролизе порошков алюминия с перегретым насыщенным водяным паром, который содержит систему подачи реагентов в генератор водорода и емкость хранения продуктов гидролиза, причем магистраль выхода пароводорода соединена со входом турбины второго турбокомпрессора, выход турбины второго турбокомпрессора соединен со входом в пароотделитель, выход пароотделителя по водороду соединен с впускным коллектором или со входом в компрессор первого турбокомпрессора, выход пароотделителя по пару соединен со входом в турбину первого турбокомпрессора, а выход компрессора второго турбокомпрессора соединен со входом в компрессор первого турбокомпрессора (патент РФ №2424141, МПК: B61C 5/00, опуб. 20.07.2011 г., Бюл. №20 ”Маневровый локомотив”, авторы Носырев Д.Я., Плетнев А.И.).
Недостатком данного маневрового локомотива является отсутствие на его борту надежных и эффективных средств защиты при возникновении нештатных ситуаций, в частности средств обнаружения повышенной концентрации водорода, системы сигнализации и соответствующих средств пожаротушения, учитывающих эксплуатацию локомотива с применением водорода в качестве добавочного топлива.
Известен маневровый локомотив с кузовом капотного типа, содержащий дизель, с впускным, выпускным и топливным коллекторами и шахту холодильника, имеющий дополнительно под капотом между дизелем и шахтой холодильника генератор водорода с магистралью его выхода, который работает на гидролизе твердого реагента с щелочным раствором, и содержит водородный коллектор, систему подачи реагентов в генератор водорода и емкость хранения продуктов гидролиза (патент РФ №2419564, МПК: B61C 3/00, опуб. 27.05.2011 г., Бюл. №15 ”Маневровый локомотив”, авторы Носырев Д.Я., Плетнев А.И.).
К недостаткам этого технического решения следует отнести:
- отсутствие на борту локомотива сигнализаторов загазованности по водороду;
- использование водорода на маневровом локомотиве, получаемого в бортовом генераторе водорода не обеспечивает требования максимальной безопасности из-за отсутствия детекторов для обнаружения наличия водорода и предотвращения накопления воспламеняемой смеси;
- наличие штатной системы пожаротушения, вместо системы пожаровзрывобезопасности, обеспечивающей эффективную работу в нештатных ситуациях в условиях применения водорода на борту локомотива.
Данное техническое решение принято авторами в качестве прототипа.
Техническим результатом является повышение безопасности эксплуатации локомотива за счет применения на его борту системы пожаровзрывобезопасности.
Технический результат достигается тем, что на маневровом локомотиве, содержащем дизель с впускным, выпускным и топливным коллекторами и шахту холодильника между которыми расположен генератор водорода, имеющий магистраль выхода и работающий на гидролизе твердого реагента с щелочным раствором, а также содержащий водородный коллектор, систему подачи реагентов в генератор водорода и емкость для хранения продуктов гидролиза, согласно полезной модели дополнительно установлены не менее четырех сигнализаторов загазованности по водороду, которые расположены над генератором водорода, магистралью выхода водорода, водородным коллектором и в месте ввода водорода в дизель, и система пожаровзрывобезопасности, состоящая из газоанализатора с датчиками водорода и кислорода, датчиком концентрации полученного водорода, который установлен на выходе генератора водорода, причем все датчики соединены с сигнализаторами загазованности по водороду и подключены к звуковой и световой сигнализации, которая расположена на пульте управления кабины машиниста, также установлено устройство пожаротушения, которое состоит из трех датчиков задымленности, которые связаны с пультом управления кабины машиниста, и баллона с запасом азота или инертного газа, причем баллон подсоединен к магистрали выхода водорода.
Установка сигнализаторов загазованности по водороду типа ИГС-98 и системы пожаровзрывобезопасности на борту маневрового тепловоза позволяет повысить безопасность эксплуатации локомотива за счет контроля концентрации водорода в воздухе.
При подаче водорода в смеси с воздухом в количестве от 0,5 до 3% от расхода топлива концентрация водорода в воздухе на номинальном режиме работы дизеля при α=2,0 составляет 0,034-0,68%, что далеко от «гремучей смеси» и границы воспламенения. Срабатывание сигнализаторов загазованности по водороду типа ИГС-98 происходит при концентрации 0,8%.
Наличие сигнализаторов загазованности утечек водорода и системы пожаровзрывобезопасности обеспечивает постоянный и оперативный контроль максимальной изоляции водорода от окислителей и потенциальных источников воспламенения на маневровом локомотиве.
Наличие на локомотиве баллона с определенным запасом азота или инертного газа, входящим с систему пожаровзрывобезопасности, позволит в строгой мере автоматически избегать образования взрывоопасных концентраций путем продувки магистралей водорода, перед началом эксплуатации локомотива.
На фиг. представлен маневровый локомотив с применением средств повышения безопасности его эксплуатации.
Маневровый локомотив содержит кузов капотного типа 1, дизель 2, впускной коллектор 3, шахту холодильника 4, топливный коллектор 5, выпускной коллектор 6, генератор водорода 7, который работает на гидролизе водного раствора щелочи с энергоаккумулирующими материалами, содержащий магистраль выхода водорода 8, водородный коллектор 9, систему подачи реагентов 10 в генератор водорода, емкость для хранения продуктов гидролиза 11, сигнализаторы загазованности по водороду 12, баллон с запасом азота или инертного газа 13, систему пожаровзрывобезопасности 14, состоящую из газоанализатора 15 с датчиками 16 водорода и кислорода, датчиком концентрации полученного водорода 17, датчиками задымленности 18 и магистралью подачи азота или инертного газа 19.
Маневровый локомотив работает следующим образом.
Перед началом эксплуатации локомотива осуществляют продувку магистралей подачи водорода с помощью баллона 13, имеющего определенный запас азота или инертного газа через магистраль подачи азота или инертного газа 19.
Генератор водорода 7, работающий на гидролизе водного раствора щелочи с энергоаккумулирующими материалами, например алюминием, размещен на локомотиве под кузовом капотного типа 1 между дизелем 2 и шахтой холодильника 4.
После продувки, запускают дизель 2, затем запускают генератор водорода 7. Для этого из системы подачи реагентов 10 в генератор водорода подают щелочной раствор гидрооксида натрия и энергоаккумулирующий материал. После чего в генераторе водорода происходит реакция гидролиза водного раствора щелочи с энергоаккумулирующим материалом с выделением водорода, при этом водород по магистрали выхода водорода 8 поступает в водородный коллектор 9, а продукты гидролиза сливаются в емкость хранения продуктов гидролиза 11.
Параллельно работе дизеля 2 совместно с генератором водорода 7, включаются сигнализаторы загазованности по водороду 12 типа ИГС-98, которые расположены над генератором водорода, магистралью выхода водорода, водородным коллектором и в месте ввода водорода в дизель и производят оперативный и постоянный контроль состояния концентрации водорода на локомотиве.
В процессе работы локомотива, подача водорода в цилиндр дизеля может производиться тремя способами: подачей водорода совместно с надувочным воздухом, подачей водорода совместно с топливом и подачей водорода одновременно с топливом и воздухом.
Для этого водородный коллектор 9 соединен с топливным коллектором 5 и впускным коллектором 3.
При достижении определенного давления в водородном коллекторе запускают дизель, при этом подают добавку водорода во впускной коллектор дизеля, таким образом, осуществляют работу дизеля с добавкой водорода в количестве до 2% от массы топлива.
Подача водорода во впускной коллектор в количестве до 2% от массы основного топлива ограничена порогом взрываемости водородовоздушной смеси. Подачу водорода в дизель более 2% необходимо осуществлять с топливом. Для этого водород подают в топливный коллектор. Таким образом, водород с топливом взрывобезопасно подают в дизель в количестве более 2%.
При необходимости водород можно подавать одновременно во впускной и топливный коллекторы. В этом случае водород в цилиндр дизеля будет поступать с надувочным воздухом и топливом одновременно.
В случае образования опасных концентраций водорода одним из возможных способов, срабатывают сигнализаторы загазованности 12 и в работу включается система пожаровзрывобезопасности 14. По сигналам идущим с датчиков 16 водорода и кислорода, находящихся в газоанализаторе 15, а также с датчика концентраций полученного водорода 17, установленного на выходе генератора водорода, срабатывает звуковая и световая сигнализация, расположенная на пульте управления кабины машиниста. При возникновении сильной задымленности или огня происходит автоматическое срабатывание устройства пожаротушения работающего от трех датчиков задымленности 18. Параллельно происходит автоматическое отключение генератора водорода 7.
Предлагаемое техническое решение позволяет повысить безопасность эксплуатации локомотива и его пожаровзрывобезопасность.