Статьи

Дизель-газотурбинные локомотивы

«Дизель-газотурбинные локомотивы
22-12-2014 2 385 0

Дизель-газотурбинные локомотивы Идея создания локомотивной силовой установки, в которой сочетались бы преимущества поршневого двигателя внутреннего

Дизель-газотурбинные локомотивы

Идея создания локомотивной силовой установки, в которой сочетались бы преимущества поршневого двигателя внутреннего сгорания (ДВС) и ГТД, нашла практическое осуществление в двух вариантах. В одном из них поршневой ДВС является лишь генератором газа для ГТД и непосредственно не передает мощности на движущие оси локомотива; тяговое усилие создается исключительно за счет мощности свободной тяговой газовой турбины. В этих силовых установках, называемых комбинированными, между поршневыми ДВС и газовой турбиной имеется газовая связь. В этом случае используется способность поршневого ДВС работать при высоких температурах рабочего тела, лучшие тяговые свойства газовой турбины и возможность более полного расширения рабочего тела в ней.


В другом варианте силовая установка состоит из поршневого ДВС и ГТД, органически не связанных между собой, но работающих на общую силовую передачу к движущим осям. Такое сочетание позволяет при заданной величине мощности установки сократить диапазон мощностных режимов, реализуемых в ДВС и ГТД, таким образом, чтобы номинальная мощность дизеля соответствовала уровню предполагаемых преимущественных мощностей локомотива (60-70% максимум), а а долю газовой турбины приходилась бы реализация мощностей в диапазоне, соответствующей разности между максимальной мощностью локомотива и номинальной мощностью дизеля. Это должно привести к увеличению времени работы дизеля на наиболее выгодных, по расходу топлива, режимах и работе газовой турбины преимуществен на номинальной мощности, т.е. в области максимального к.п.д. Наиболее важным преимуществом установки является существенное снижение ее веса при заданной мощности по сравнению с чисто дизельной. Локомотивы с такими установками называют дизель-газотурбинными или тепловозами с бустерной газовой турбиной.


В 1965 году на железные дороги ФРГ поступил в эксплуатацию опытный дизель-газотурбинный локомотив V219, построенный фирмой Клекнер-Гумбольд-Дойц на базе тепловоза V216. Силовая установка этого локомотива состояла из дизеля мощностью 2300 л.с. и двухвального ГТД мощностью 900 л.с., работающих на гидравлической передаче мощности. В опытной эксплуатации ГТД проработал до капитального ремонта (2848 часов). Удовлетворительные результаты эксплуатации привели к заказу еще восьми таких локомотивов.


В 1971 году в эксплуатацию поступили восемь дизель-гащотубинных четырехосных локомотивов серии V210, построенных фирмой Круппа на базе тепловоза V218. Локомотивы предназначены для обслуживания пассажирских и среднего веса грузовых поездов на участках, требующих продолжительной реализации высоких мощностей. Общий вес локомотива 79 тс. Расположение оборудования на локомотиве показано на рисунке:





 Расположение оборудования на локомотиве V210:



1. Дизель                                                                          4. Отопительный генератор



2. Передача                                                                       5. Холодильник 



3. Турбина                                                                        6. Отопительный преобразователь






Силовая установка состоит из дизеля 1 номинальной мощностью 2500 л.с. и ГТД мощностью 1150 л.с. Дизель быстроходный (n = 1500 об/мин) двенадцитицилиндровый, четырехтактный с V-образным расположением цилиндров, газотурбинным наддувом и охлаждением надувочного воздуха.


Газотурбинный двигатель 3 вертолетного типа с двухступенчатой, двухвальной турбиной, номинальной частотой вращения 19500 об/мин, температурой газов на входе 800 оС, работает на дизельном топливе. Общий вес ГТУ – 1989 кг, газовой турбины с пристроенными элементами – 322 кс. Вес ГТУ составляет 15% от веса дизельной силовой установки.


Дизель 1 через муфту и карданный вал передает мощность промежуточному валу и от него – гидротрансформаторам гидропередачи 2. От промежуточного вала часть мощности дизеля (360 кВт) передается через редуктор, карданный вал и гидравлическую муфту синхронному электрическому генератору переменного тока для питания приборов поездного отопления.


Турбина 3 передает мощность через карданный вал газотурбинному гидротрансформатору, который в заполненном состоянии передает мощность через вал гидродинамического тормоза ко второй части гидропередачи. При опорожнении газотурбинного гидротрансформатора газовая турбина отключается.


Система автоматического регулирования работы силовой установки предусматривает включение газовой турбины лишь в случае недостаточности мощности дизеля (10-я позиция контроллера). На 13-й позиции контроллера газовая турбина работает с полной нагрузкой, а с 10-й до 13-й – на мощности в 0,9 полной.


Время работы газовой турбины составляет ~ 1/3 времени работы дизеля. Ожидается, что время работы ГТД до капитального ремонта составит 5000 часов, т.е. ГТД и дизель будут поступать в капитальный ремонт одновременно. Из общей мощности силовой установки ~ 3700 л.с. на тягу используется примерно 3000 л.с. При такой силовой установке достигается увеличение мощности локомотива почти на 50% при увеличении веса примерно на 2-3%.


При удовлетворительных результатах эксплуатации (примерное равенство суммарных эксплуатационных расходов с тепловозами) дизель-газотурбинные локомотивы могут получить некоторое распространение на магистралях с тяжелым профилем и ограниченной величиной нагрузки от оси на рельс.


Вас заинтересуют так же следующие новости

Больше интересного

Комментарии (0)
Добавить комментарий
Прокомментировать
Кликните на изображение чтобы обновить код, если он неразборчив
ИЛИ ЧЕРЕЗ СОЦ. СЕТЬ