2. Устройство пассажирских вагонов
2.1 Назначение и виды отопления
Система отопления пассажирских вагонов предназначена для обеспечения требуемого температурного режима внутри вагона в зимний и переходные периоды года, независимо от температуры наружного воздуха. На пассажирских вагонах используется конвекционное, калориферное и радиационное отопление.
При конвекционном обогреве электрические печи устанавливают непосредственно в пассажирском помещении. Этот вид обогрева наиболее экономичен, так как все выделенное тепло используется для обогрева, но в этом случае не обеспечивается равномерное распределение температуры по всему вагону.
При калориферном отоплении вагон отапливается воздухом, который подается через электрокалорифер установленный в воздушном канале.
Калориферное отопление характеризуется компактностью и простотой монтажа. Однако калориферное отопление имеет низкий КПД и, кроме того, воздух обычно подается сверху вниз. Радиационная система отопления основана на электрическом нагреве стен, полов и потолков, вмонтированными в них электронагревательными элементами.
Положительным свойством является отсутствие механических устройств электронагревателей. К недостаткам следует отнести большие сложности в обеспечении надежной изоляции электронагревательных элементов.
Перечисленные виды электрического отопления в чистом виде применяются редко. На пассажирских вагонах, эксплуатируемых на дорогах Российской Федерации, применяются в основном комбинированные системы отопления: водяное отопление с электрическим и конвекционно-калориферное. На вагонах с комбинированным отоплением установлены все элементы системы водяного отопления (трубы, водяной котел, калорифер и др.) и, как на вагонах с электрическим отоплением, высоковольтные нагревательные элементы, которые помещены водяную рубашку котла. В соответствии с этим на вагоне смонтировано высоковольтное электрооборудование: высоковольтная подвагонная магистраль напряжением 3000 В с межвагонными соединениями, подвагонный ящик с высоковольтной аппаратурой, автоматические устройства защиты системы электроотопления. При движении вагона с комбинированным отоплением по электрифицированному участку ток из контактной сети через электровоз, межвагонные электрические соединения, магистраль и подвагонный ящик поступает к высоковольтным нагревательным элементам котла. Ток, проходя через элементы, нагревает воду. При движении вагона по неэлектрифицированным участкам или нахождении в отстое используется отопление твердым топливом, как обычной водяной системе.
Температура воздуха внутри вагона при электрическом отоплении должна поддерживаться не ниже 18° С при наружной температуре – 40° С.
Кроме того, электрическая система отопления должна автоматически включаться при температуре воздуха внутри вагона ниже 18 °С и выключаться при температуре выше 22° С; перепады температуры воздуха по высоте и длине вагона не должны быть более 3 °С; температура пола в вагоне должна быть не менее 15 °С а в туалете 18° С; поверхность оградительных кожухов электропечей не должна превышать 50° С; быть пожаробезопасной, простой удобной в эксплуатации.
Отопление от вагонного генератора
На Российских железных дорогах эксплуатируются вагоны с кондиционированием воздуха постройки заводов РФ и ГДР. Система кондиционирования воздуха состоит из холодильной установки, электрического отопления, средств автоматики и приборов защиты. Зимой и в переходные периоды года (осень, весна), когда холодильная установка не работает, появляется возможность использовать энергию генератора для электрического отопления.
В переходные периоды система отопления от генератора заменяет водяное отопление, при этом температура воздуха поддерживается в пределах 18–22° С.
При низких наружных температурах ниже 5° С электрическое отопление дополняет основное (водяное), т.е. используется смешанная система отопления: основное (водяное) и дополнительно (электрическое). Эта система применяется на вагоне потому, что обеспечить электрической энергией от подвагонного генератора все отопление практически невозможно и экономически нецелесообразно. В дополнительной системе в качестве отопительных приборов применяются электрические печи и элементы, которые расположены вдоль боковых стен вагона, и электрокалорифер, размещенный в канале нагнетательного воздуховода за водяным калорифером.
Суммарная мощность дополнительного электроотопления обычно не превышает мощности агрегатов холодильной установки ввиду взаимоисключения их работы в разные периоды года, что согласуется с общей номинальной мощностью вагонного генератора.
Электрический воздухонагреватель (электрокалорифер) типа EELR1B мощностью 6 кВт и напряжением 125 В служит для нагрева подаваемого наружного воздуха. Он является составной частью установки кондиционирования воздуха типа МАБ 2 и оснащен предохранителем от недопустимого нагрева, выключающим электрический подогреватель в случае выхода из строя вентилятора типа ESL.
В вагонах типа «МИКСТ» в купе под окнами смонтированы электрические печи с трубчатыми нагревательными элементами мощностью 0,5 кВт, напряжением 140 В–всего 10 печей.
В нагнетательном воздуховоде со стороны котлового конца за водяным калорифером установлен электрический калорифер общей мощностью 5 кВт (две секции по 2,5 кВт), напряжением 140 В для подогрева поступающего в вагон воздуха. Электрокалорифер выполнен из отдельных нагревательных элементов мощностью 840 Вт, соединенных параллельно. Общая мощность, потребляемая всеми нагревательными элементами (электропечами и электрокалориферами), составляет 10 кВт. Действие электрокалорифера основано на том, что при прохождении тока по нагревательным элементам выделяется тепло, которое отбирается принудительно прогоняемым в промежутках между нагревателями воздухом. Теплый воздух нагнетается вентилятором в канал, из которого он распределяется по помещениям вагона. Электрокалорифер работает автоматически от сигналов управления ртутно-контактных термометров. Управление электрическим отоплением вагонов от вагонного генератора производится с распределительного щита в служебном отделении. Регулировать отопление можно автоматически или вручную.
Отопление вагонов от контактной сети
Для вагонов с отоплением от контактной сети, эксплуатируемых на железных дорогах нашей страны, принята единая однопроводная система. Питание нагревательных приборов осуществляется от подвагонной высоковольтной магистрали, которая подключается через электровоз к контактной сети постоянного тока напряжением 3000 В или переменного однофазного тока напряжением 25000 В. При питании переменным током на электровозе устанавливается понижающий трансформатор.
На вагонах с электрическим отоплением от контактной сети предусмотрен автоматический режим работы электропечей и электрокалорифера под контролем термометров. В случае неисправности автоматики включение и отключение можно произвести вручную. Управление электрическим отоплением осуществляется с распределительного щита в служебном отделении. Электрический калорифер работает только при включенной вентиляции, так как при отсутствии потока холодного воздуха могут загореться брезентовые вставки воздуховода. При выходе из строя вентиляции электрокалорифер автоматически выключается.
Отопление от вагона-электростанции
На сети железных дорог эксплуатируются поезда с центральным электроснабжением от вагона-электростанции мощностью 600 кВт и напряжением 400/230 В трехфазного переменного тока частотой 50 Гц постройки Калининского вагоностроительного завода. Достоинство систем энергоснабжения трехфазного тока напряжением 380/220 В заключается в том, что электрическая энергия используется всеми нагрузками без преобразования Это значительно упрощает обслуживание, снижает затраты на эксплуатацию и ремонт, повышает условия выполнения требований правил техники безопасности.
Все потребители пассажирских вагонов питаются от вагона – электростанции через межвагонные соединения и электрическую магистраль, проложенную под каждым вагоном. Однако вагоны с электрическим отоплением напряжением 380/220 В трехфазного тока невозможно включать в поезда с другими источниками электроэнергии, так как в них отсутствуют источники электроэнергии для питания мощных потребителей этих вагонов. Кроме того, под каждым вагоном такой системы устанавливаются разделительные трансформаторы. Это связано с тем, что отсутствует специальный нулевой провод (нулевым проводом служит корпус вагона, соединенный постоянно с корпусом) для исключения протекания токов обратной полярности при неравномерной нагрузке фаз.
Перечисленные недостатки электрического отопления напряжением 380/220 В ограничивают постройку поездов с централизованным электроснабжением от вагона-электростанции. Эти поезда в основном применяют для туристских целей.
При электрическом отоплении вагонов с вагоном-электростанцией применяется комбинированная конвенкционно-калориферная система отопления. Комбинированная система состоит из электропечей мощностью 20 кВт и двухсекционного электрокалорифера мощностью 10 кВт.
В систему отопления входят вентиляционный агрегат, электропечи, электрокалорифер, подвагонная магистраль напряжением 380/220 В, аппаратура управления и защиты. Электропечи монтируются на полу вдоль боковых стен вагона и закрываются защитными перфорированными кожухами. Под печами для противопожарной безопасности прокладываются асбестовые плиты, покрытые оцинкованными стальными листами.
Комбинированное отопление
В комбинированной системе сохраняется обычное водяное отопление от водогрейного котла. Вода может нагреваться электроэнергией или твердым топливом.
На пассажирских вагонах с комбинированным отоплением вместо обычных котлов с угольной топкой устанавливают комбинированный электроугольный котел. При такой системе разводка труб в вагоне, циркуляционный водяной насос и контрольно-измерительные приборы системы отопления не изменяются.
Отличие конструкции элементов системы комбинированного отопления от традиционной системы водяного отопления состоит в том, что водяная рубашка котла расширена и в ней размещены высоковольтные трубчатые
нагревательные элементы. Электронагреватели высокого напряжения собраны в две группы по 12 элементов, соединенных параллельно. Группа состоит из двух секций, соединенных параллельно, а секции состоят из шести элементов, каждый на напряжение 500 В и соединенных последовательно. Таким образом, соединение шести элементов на напряжение 500 В обеспечивает возможность их включения на напряжение 3000 В. Управление комбинированным отоплением производится с распределительного щита, на котором имеется переключатель режимов, а также переключатель комбинированного нагрева на ручной и автоматический режим, поддержание которого производится терморегулятором, воздействующим на аппаратуру управления работы циркуляционного насоса системы водяного отопления.
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6
