НАГРУЗОЧНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ТРАНСПОРТНЫХ ДИЗЕЛЬНЫХ УСТАНОВОК

Полезная модель относится к реостатным нагрузочным устройствам, предназначенным для испытания транспортных дизель-генераторных установок в стационарных условиях после проведения текущих, средних или капитальных ремонтов.
Известно нагрузочное устройство, выполненное в виде «жидкостного» реостата, состоящего из бака с водой, подвижных и неподвижных стальных электродов и электромеханического привода для поднятия и опускания подвижных электродов [Каталог оборудования локомотивных депо. Том III. М.: Транспорт, 1965 г., с.58-65].
Недостатком нагрузочного устройства является отсутствие возможности снижение токсичности выхлопных газов при проведении реостатных испытаний и утилизации вырабатываемой энергии, а так же высокий расход топлива при проведении реостатных испытаний дизель-генераторов.
Известно нагрузочное устройство для испытания транспортных дизель-генераторных установок, содержащее дизель, генератор, электровентилятор, конусные патрубки, поворотную заслонку, отводящие патрубки, камеру принудительного охлаждения с комплектом фехралевых резисторов, установленных с определенным шагом в разных горизонтальных плоскостях, камера оборудована армированными продольно-опорными изоляторами под каждым элементом фехралевых резисторов [патент РФ №66811 МПК G01M 15/00 опубл. 27.09.2007 г. БИ №43 «Нагрузочное устройство для испытания транспортных дизель-генераторных установок», авторы Данковцев В.Т. и др.].
Данное техническое решение выбрано в качестве прототипа.
Недостатком нагрузочного устройства является отсутствие возможности снижение токсичности выхлопных газов при проведении реостатных испытаний и утилизации вырабатываемой энергии, а так же высокий расход топлива при проведении реостатных испытаний тепловозов.
Техническим результатом является снижение токсичности выхлопных газов дизеля при проведении реостатных испытаний, утилизация вырабатываемой дизель-генератором энергии и снижение расхода топлива при проведении реостатных испытаний дизель-генераторов.
Технический результат достигается тем, что в нагрузочное устройство для испытания транспортных дизель-генераторных установок, содержащее дизель, генератор, реостат, дополнительно введены коммутатор и электролизер, которые подключены к генератору параллельно реостату, два электроуправляемых клапана, баллоны с водородом и кислородом, которые подключены к электролизеру через первый и второй электроуправляемые клапаны, выход баллона с кислородом соединен со входом в воздушный ресивер дизеля через четвертый электроуправляемый клапан, выход баллона с водородом соединен с цилиндрами дизеля через третий электроуправляемый клапан, а ячейки электролизера через коммутатор соединены в электрическую цепь по схеме нагружения на минимальной нагрузке дизель-генератора. Ячейки электролизера соединены по схеме нагружения на максимальную нагрузку и на переходных режимах нагрузки дизель-генераторных установок.
Выполнение электролизера в виде нагрузочного устройства позволяет получать водород и кислород на станции реостатных испытаний тепловозов и подавать выработанный водород и кислород в цилиндр дизеля, тем самым снизить расход топлива и уменьшить токсичность выхлопных газов.
Постановка в нагрузочное устройство коммутатора позволяет соединить ячейки электролизера в различные комбинации по схемам нагружения на максимальную, минимальную и переходные нагрузки дизель-генераторных установок, тем самым обеспечивает испытание дизель-генераторов на всех режимах их работы.
Постановка в нагрузочное устройство баллонов с кислородом и водородом обеспечивает питание дизеля кислородом и водородом при испытании его на холостом ходе.
На фиг.1 - нагрузочное устройство для испытания транспортных дизель-генераторных установок,
на фиг.2 - схема нагружения электролизера на максимальной нагрузке;
на фиг.3 - схема нагружения электролизера на минимальной нагрузке;
на фиг.4 - схемы нагружения электролизера на переходных режимах нагрузки.
Нагрузочное устройство для испытания транспортных дизель-генераторных установок содержит дизель 1, генератор 2, реостат 3, электролизер 4 с ячейками 5, коммутатор 6, баллоны с водородом 7 и кислородом 8, первый электроуправляемый клапан 9, второй 10, третий 11 и четвертый электроуправляемый клапан 12.
Нагрузочное устройство для испытания транспортных дизель-генераторных установок работает следующим образом.
Подключают клеммы генератора 2 через коммутатор 6 к электролизеру 4. После чего для режима минимального нагружения дизеля 1 (режим холостого хода дизеля) коммутатор 6 собирает электрическую цепь из ячеек 5 электролизера 4.
Запускают дизель 1, устанавливают минимальную частоту вращения коленчатого вала и производят испытания дизель-генераторной установки на всех режимах ее работы, начинают с минимальной частоты вращения коленчатого вала, заканчивают - максимальной.
При запуске дизеля и его испытании на холостом ходу генератор 2 отключен, и электрическая энергия не вырабатывается. Поэтому для питания дизеля кислородом и водородом при работе на холостом ходу в нагружающее устройство введены баллоны с кислородом 8 и водородом 7. При запуске дизеля открывают третий 11 и четвертый 12 электроуправляемые клапаны, и осуществляют подачу водорода и кислорода из баллонов в дизель, при этом кислород подают в воздушный ресивер дизеля, а водород подают в цилиндры дизеля совместно с топливом, предварительно насытив топливо водородом.
При увеличении частоты вращения дизеля к нему подключают генератор 2 и испытывают дизель 1 совместно с генератором 2, при этом коммутатор 6 собирает ячейки 5 электролизера 4 в схему нагружения на минимальной нагрузке дизель-генератора.
При питании дизеля 1 водородом и кислородом совместно с воздухом снижается расход топлива, уменьшается количество выхлопных газов, а их токсичность снижается, при этом сажа, углеродные и углеводородные соединения практически полностью отсутствует, за счет снижения подачи количества дизельного топлива.
При подаче постоянного напряжения на ячейки 5 электролизера 4 происходит разложение воды, при этом водород и кислород отделяются друг от друга диафрагменной мембраной и направляются в баллоны. На трубопроводе, соединяющем баллон с кислородом 8 с электролизером 4, установлен второй электроуправляемый клапан 10 и на трубопроводе, соединяющем баллон с водородом 7 с электролизером 4, установлен первый электроуправляемый клапан 9. При работающем электролизере первый 9 и второй 10 электроуправляемые клапаны открыты, а при неработающем - закрыты.
При питании электролизера 4 на каждую его ячейку 5 подают постоянное напряжение порядка 1,8 В. При изменении режима нагружения дизель-генератора коммутатором 6 изменяют схемы соединения ячеек 5 электролизера 4 в электрическую цепь. При этом в схеме нагружения на переходных режимах нагрузки дизель-генератора для увеличение нагрузки на электролизер достаточно изменить полярность схемы.
На максимальных режимах нагрузки дизель-генератора на электролизер 4 коммутатор 6 собирает его ячейки 5 в схему нагружения электролизера на максимальных нагрузках. В случае, если напряжение, которое вырабатывает дизель недостаточно для питания электролизера 4, то коммутатор 6 отключают часть его ячеек 5.
На режимах высокой нагрузки дизель-генератора параллельно электролизеру 4 через коммутатор 6 подключают к генератору 2 клеммы штатного реостата 3, при этом нагружают как электролизер 4, так и реостат 3.
Таким образом, за счет подачи водорода и кислорода в цилиндр дизеля снижают расход топлива и осуществляют обезвреживание выхлопных газов при испытании дизеля и генератора на всех режимах его нагружения.
Предлагаемое нагрузочное устройство для испытания транспортных дизель-генераторных установок позволяет реализовывать нагрузки дизель-генератора на минимальных, максимальных и переходных режимах его работы, за счет переключения коммутатором соединительных цепей ячеек электролизера.
Нагрузочное устройство для испытания транспортных дизель-генераторных установок позволяет снизить расход топлива на 90% и уменьшить выбросы оксида углерода СО на 95%, диоксида углерода на 90%, сажи на 97% и несгоревших углеводородов на 97% и утилизировать энергию, вырабатываемую при проведении реостатных испытаний.