Модернизация комбинированного котла отопления

Система водяного отопления предназначена для обеспечения комфортных условий для пассажиров и обслуживающего персонала вагона во время пребывания в вагоне.

Температура воздуха в вагоне при температуре наружного воздуха до минус 40 С и работе системы отопления на твердом топливе поддерживается на уровне не ниже плюс 18 °С, а в туалетах - не ниже плюс 16 °С. При на­греве воды в котле электронагревателями температура воздуха в пассажир­ских помещениях поддерживается автоматически в пределах (22±2) °С.

При работе кондиционера в режиме охлаждения температура воздуха в пассажирских помещениях поддерживается автоматически в пределах (24±2) °С в соответствии с алгоритмом управления кондиционером.

Отопление вагона осуществляется нагревом воды в котле электронагревателями или твердым топливом. Вода поступает через коллек­тор в верхние разводящие трубы отопительной сети и стояки, затем в ниж­ние обогревательные сребренные трубы, где, отдавая тепло окружающему воздуху, охлаждается и, вследствие разности температур в котле и стояках, возвращается обратно в котел. Образующийся пар отводится по трубопрово­ду через коллектор в расширительный бак.

Система отопления включает в себя отопительный котел с расширите­лем, коллектором и дефлектором дымовой трубы, разводящие и отопитель­ные трубопроводы, ручной насос и электронасос, наливную трубу, обогрева­тели наливных труб системы водоснабжения, возвратную трубу с пробкой, трубопроводы для выпуска воздуха, контрольные приборы, арматуру для ре­гулировки и управления системой.

Отопительный котел, ручной насос и электронасос, часть трубопроводов, арматуры и приборов расположены в котельном отделении.

Отопительный котел состоит из наружной рубашки, внутри кото­рой расположены газоход и топочная камера. В нижней части камеры имеется колосниковая решетка и зольник. В верхней части котла распо­ложены прерыватель тяги, дымовая труба, расширитель и коллектор. Верхняя часть газохода закрыта кожухом. Пространство между наружной рубашкой и топочной камерой с газоходом заполняется водой. Загрузка топ­лива на колосниковые решетки производится через люк топки. Воздух под колосниковую решетку подается через люк зольника. Над люком зольника расположен шуровочный люк для прочистки колосниковой решетки и уда­ления образующихся шлаков.

Для нагрева воды при помощи электроэнергии в водяную рубашку котла вертикально вмонтированы двадцать четыре высоковольтных трубчатых на­гревателя, которые распределены по всему периметру котла, за исключе­нием зоны, где расположены люки топки, зольника и шуровочного люка, и крепятся к фланцу топки котла через прокладки.

Расширитель служит для сбора расширившейся при работе системы ото­пления воды и пара.

Коллектор предназначен для присоединения трубопроводов и установки приборов.

Наибольшая температура воды в котле плюс (90-95) °С.

Прерыватель тяги автоматически обеспечивает примерное постоянство расхода воздуха через топку котла. Принцип работы прерывателя тяги осно­ван на использовании разности давлений внутри и снаружи котла. Уменьше­ние давления внутри дымовой трубы, возникающее при движении вагона, приводит к при открывании заслонки прерывателя. При этом к верхней части дымовой трубы котла подсасывается воздух из котельного отделения. Это приводит к снижению тяги в самом котле. При выравнивании давления за­слонка прерывателя возвращается в исходное положение.

Кожух котла представляет собой герметичную коробчатую конструк­цию, закрывает зону установки высоковольтных нагревательных элементов, тем самым обеспечивает безопасность эксплуатации котла и защищает об­служивающий персонал от поражения током высокого напряжения.

На конусе котла со стороны коридора предусмотрен лючок для чистки газохода от сажи. Очиститель сажи находится на раме установки водяного пожаротушения в котельном отделении.

Дефлектор котла является противопожарным устройством и установ­лен на дымовой трубе, прикреплен болтами к патрубку люка крыши вагона. Дефлектор предназначен для увеличения тяги из котла, гашения искр, пред­ставляет собой коробку прямоугольной формы с окнами для выхода дымо­вых газов, установленную на диффузоре. В верхней части дефлектора имеет­ся крышка с замками, предназначенная для чистки дымохода котла.

Сеть отопления состоит из верхних разводящих труб, расположенных над потолком, стояков и нижних обогревательных сребренных труб, обра­зующих две ветви. Соединение труб фланцевое. Для доступа к фланцевым соединениям предусмотрены люки в потолке. Отопительные трубы закрыты щитками.

Насос ручной поршневой предназначен для пополнения систе­мы отопления водой из системы водоснабжения.

Для предотвращения обмерзания подвагонных заправочных головок системы водоснабжения вагона при минусовых температурах наружного воздуха предусмотрены обогреватели, встроен­ные в систему отопления.

Обогреватель состоит из корпуса, через который проходит наливная труба системы водоснабжения, заканчивающаяся снизу наливной головкой.

В зоне пола обогреватель заполнен теплоизоляцией и заключен в кожух. К полу обогреватель крепится через основание, имеющее овальные пазы, позволяющие обогревателю смещаться при линейных расширениях труб сети отопления.

Для усиления циркуляции воды в системе отопления при низких темпера­турах наружного воздуха применяется электронасос, установленный на полу котельного отделения.

Он состоит из всасывающего и нагнетательного корпусов и электродвига­теля постоянного тока с удлиненным концом вала, на котором расположено рабочее колесо. Уплотнение вала манжетное.

. Рисунок 22. Комбинированный котел отопления

. Рисунок 32. Комбинированный котел отопления

1 Высоковольтный нагревательный элемент.

2 Водяное пространство котла.

3 Фланцевое кольцо.

4 Люк топки.

5 Уплотнение.

7 Откидная панель кожуха.

8 Кронштейн для заземляющего шунта.

9 Защитный кожух.

10 Анкерные болты,нажимная планка.

11 Цепь для подвески кожуха.

12 Блокировочный выключатель.

13 Шунт заземления.

14 Подводящие трубы высоковольтных проводов.

15 Предупреждающая табличка.

16 Предупреждающий текст.

Нагревательные элементы комбинированного котла отопления.

На всех вагонах с комбинированным отоплением независимо от страны и завода изготовителя применяются унифицированные высоковольтные нагревательные элементы типа HHS2-0.5,конструкция которых разработана в ГДР.

Номинальное напряжение одного элемента 500 В, мощность 2 кВт. Сопротивление изоляции рассчитано на величину не менее 100 МОМ. Спираль элемента выполнена из проволоки марки” кантал дсд”,диаметром 0,8 мм, длиной 970 мм, допускающей температуру 20С 118+-2 Ом. Элемент массой 4 кг рассчитан на длительную работу (не менее 10 тыс.).

Высоковольтный нагревательный элемент (рис.23) представляет собой стальной кожух 7,который отделен от кварцевой трубки 8 слоем графитового порошка 6 и резиновой прокладкой 13. Конструкция из кварцевой трубки, графитового порошка и стального кожуха обеспечивает необходимую изоляцию частей, находящихся под высоким напряжением, хорошую теплопередачу, высокую механическую прочность,,стойкость к ударам и вибрациям.

. Рисунок 23.Высоковольтный нагревательный элемент котла.

Кварц, обладая высокой термостойкостью малым коэффициентом термической расширения, длительно выдерживает нагрев до 1000 С и нечувствителен к резким изменениям температуры.

Тепловая энергия от нагревательной спирали 10 отводится к кварцевой трубке преимущественно лучеиспусканием. Благодаря хорошей проницаемости кварца для тепловых лучей большая часть энергии передаётся непосредственно от спирали к графитовому порошку; меньшая часть тепла передаётся графиту за счет теплопроводности.

Далее тепловая энергия отводится к стальному кожуху и воде.

Спираль 10 из проволоки навита на керамический стержень 10. Верхний конец спирали приварен к дугозащитной пружине,нижний- к пружине 12,компенсирующей удлинение проволоки при нагреве и сжатии при охлаждении. Дугозащитная пружина соединена с выводным зажимом 4,а компенсирующая с зажимом1, который проходит в ниппеле 2 через высоковольтный изолятор 3. Провода,соединяющие дугозащитную пружину с выводным зажимом выполнены из проволоки той же марки, что и пружины, но диаметром 2,5мм. Прямой и обратный провода проложены в ниппелях- тонких кварцевых трубках- вдоль осевых каналов керамического стержня.

При отвертывании болтов на фланце 5 керамический стежень9 вместе со спиралью 10 и изолятором 11 легко изымается из стального кожуха 7.

Рисунок 24.Схема расположения высоковольтных нагревательных элементов в котле отопления.

А-место разъединения нагревательных элементов,цифрами обозначены порядковые номера нагревательных элементов.

В соответствии с техническими условиями эксплуатации установленными заводом изготовителем необходимо производить техническое обслуживание высоковольтного оборудование в процессе эксплуатации.

На вагонах с комбинированным отоплением всех типов при ТО-2 проверяется состояние высоковольтных нагревательных элементов.

При осмотре нагревательных элементов необходимо убедиться в чистоте изоляторов, их целостности, плотности контактных и фланцевых соединений, надежном уплотнении кожухов. Загрязненные изоляторы очищают безворсными салфетками. Элементы с поврежденными изоляторами или следами проникновения в них воды следует заменить. Все ослабшие соединения подтягивают, а при необходимости а при необходимости заменяют прокладки.

Для замены поврежденных нагревательных элементов поднимают защитный кожух и отсоединяют в первую очередь все подводящие провода. Эта операция выполняется при снятом напряжении, разъединенных междувагонных соединениях, изъятых высоковольтных предохранителях и наличии ключа отопления поезда. Керамический стержень извлекается из кожуха за изолятор совместно со спиралью и верхним фланцем. Чтобы не сломать стержень, его нужно поднимать только вертикально,причем спускать воду из котла не требуется. При смене нагревательного вместе с кожухом спуск воды из котла обязателен. Вновь установленные элементы укрепляются в котле и закрываются защитным кожухом.

Перед закрытием защитного кожуха в холодном состоянии должно быть проверено сопротивление изоляции нагревательных элементов,сопротивление самих элементов, подгруппы и группы элементов.

Сопротивление изоляции нагревательных элементов проверяется мегомметром на напряжение 2500 В при открытой крышке подвагонного высоковольтного ящика. В ящике отсоединяются провода, идущие от нагревательных элементов, от сборной шины. Сопротивление изоляции между отсоединёнными проводом и сборной шиной должно быть не менее 8МОМ.

Сопротивление одного нагревательного нагревательного элемента должно быть 118-+2,5 Ом, подгруппы из шести нагревательных элементов-708-+15 Ом, группы из 12 нагревательных элементов 354-+7,5 Ом.

Замер осуществляется измерительным мостом типа МО-62 при отсоединенных высоковольтных контакторах. Места отсоединения указаны на рисунке 24.

Изменение соединений элементов на вагонах постройки ГДР вызвано исследованиями поставщиков вагонов, которые установили, что при подаче на спираль нагревательных элементов отрицательного по отношению к обратному проводу потенциала возникает электрохимический процесс разрушения окиси алюминия спирали. Площадь сечения спирали от этого уменьшается, что приводит к выходу её из строя.

Если величины сопротивления отдельного элемента, подгруппы или группы отличаются от указанных, то дефектные элементы следует заменить.

Однако выполнение необходимого технического обслуживания нагревательных элементов сталкивается с определенными сложностями и трудностями, такими как:

-ограниченное пространство котлового отделения

-большое количество подводящих водопроводных труб примыкающих к котлу и ограничивающих доступ к нагревательным элементам

-высокая температура котла в отопительный период (в эксплуатации при проведении срочных работ)

Таким образом можно сделать вывод о необходимости модернизации и упрощении конструкции котлового помещения и котла отопления,для облегчения проводимых с ним регламентных работ.

Одной из деталей нуждающейся в доработке и модернизации является передняя панель кожуха комбинированного котла отопления, модернизировать её можно следующим образом- изменить конструкцию подвода высоковольтных питающих проводов,а именно удаление существующих трех верхних подводящих труб и установки взамен одной подводящей трубы в центре передней панели на более низком уровне. Таким образом существенно увеличивается свободное пространство и доступ вокруг нагревательных элементов. ДО МОДЕРНИЗАЦИИ ПОСЛЕ МОДЕРНИЗАЦИИ

Для осуществления данной модернизации необходимы следующие детали:

1-труба газоводопроводная 50 см

2-уголок газоводопроводный с внутренней и наружной резьбой диаметр 40 мм

3-2 гайки М 40

4-2 шайбы диаметр 60мм

С экономической точки зрения осуществление модернизации не требует серьёзных затрат, в тоже время модернизация позволит экономить время работникам на проведение планового и внепланового ремонта и обслуживания высоковольтных нагревательных элементов котла.

Список использованной литературы

1. «Устройство и ремонт вагонов» Б.Г.Погорелый Г.И. Козлов

2. «Иллюстрированное пособие осмотрщику вагонов» Е.А. Тростин

В.Н. Литонов

3. «Железные дороги общий курс» М.М. Уздин

4. «Конструирование и расчет вагонов» В.В. Лукин Л.А. Шадур

5. Руководство по монтажу,эксплуатации и техническому обслуживанию преобразователя DUGG-28