Подвижной состав • Отечественные локомотивы • Статьи

Дизель-газотурбинные локомотивы

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
22.12.14
Комментариев 0
Обсудить
Просмотров
2 920

Оцените изложенный материал


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.


Обсудить
Просмотров
2 920
Подпишись на нашу рассылку лучших статей о технике
Подписалось
17
Комментарии (0)
Добавить комментарий
Прокомментировать
Кликните на изображение чтобы обновить код, если он неразборчив
Войти через: