5.4.4. Система микроклимата кабины машиниста
По действующим нормативным документам температура воздуха в кабине машиниста локомотива в теплое время года должна находиться в пределах - 24±20С, а в холодное время года -22±20С.
Для этой цели на электровозе служат:
- система кондиционирования воздуха СКВ-4,5-КЭ;
- электрокалорифер мощностью 6 кВт, расположенный под полом кабины и подающий теплый воздух по специальным каналам к лобовым стеклам и боковым стенкам кабины. Электрокалорифер является основным источником тепла при обогреве головной (первой по ходу поезда) и при необходимости нерабочей (второй по ходу поезда) кабин;
- две электрические конвекционные печи мощностью по 0,8 кВт, расположенные под пультом кабины в районе ног машиниста и его помощника;
- электрокалорифер номинальной мощностью 3 кВт, встроенный в кондиционер и обеспечивающий подогрев наружного воздуха, который в соответствии с утвержденными нормами подается в кабину в количестве 90 м3/ч. Указанный калорифер может также использоваться для ускоренного прогрева кабины при принудительно закрытой заслонке подачи наружного воздуха;
- тепловентиляторы CERAMIC C64 общепромышленного исполнения в количестве двух штук мощностью по 2 кВт каждый, расположенные на задней стенке кабины.
Совместная работа указанных приборов или их сочетание позволяет обеспечить в кабине машиниста электровоза ЭП2К комфортные условия независимо от температуры воздуха окружающей среды.
5.4.4.1 Компоновка СКВ на электровозе
Компоновка составных частей системы кондиционирования на электровозе ЭП2К выполнены с учетом удобства монтажа и обслуживания в эксплуатации, а также их функционального назначения.
УКВ устанавливается на специальных амортизаторах на потолочной панели 1-ой и 2-ой кабины и закрывается специальным легкосъемным обтекателем, имеющим на боковых стенках решетки для забора и выброса атмосферного воздуха (рис.5.37).
При этом часть атмосферного воздуха в соответствии с санитарными нормами через воздушный клапан и фильтр УКВ поступает в кабину машиниста.
В зимнее время, когда УКВ отключена, решетки на боковых стенках обтекателя закрываются специальными листами для исключения попадания атмосферных осадков в подкрышевое пространство.
При работе УКВ кабинный воздух через заборную решетку, расположенную в потолочной панели, попадает в кондиционер, где охлаждается (в летнее время) или электрокалорифер, где нагревается (в зимнее время). Далее воздух из УКВ по патрубкам 2, имеющим внутри направляющие лопатки, поступает в переднюю часть кабины, где через соответствующие решетки равномерно распределяется вдоль лобового стекла.
Пульт управления УКВ и термостата располагаются непосредственно в кабине позади кресла машиниста. При этом термостаты находятся в зоне воздухозаборной решетки кондиционера, что существенно повышает их чувствительность и быстродействие.
Блок управления и коммутации установлен в тамбуре кузова, на высоте, позволяющей осуществлять визуальный контроль за его работой, а также, в случае необходимости, производить ремонт и обслуживание.
Все агрегата УКВ соединены между собой электрическими кабелями соответствующего сечения и длины.
Ниже приведены описание и работа СКВ.
5.4.4.2 Описание и работа СКВ
• Назначение и область применения
СКВ-4,5-КЭ предназначена для обеспечения и автоматического поддержания требуемых параметров микроклимата в кабине машиниста электровоза. Указанные параметры обеспечиваются совместной работой СКВ с системами вентиляции, отопления и энергоснабжения, входящими в состав кабины машиниста, а так же конструкцией самой кабины. СКВ-4,5-КЭ должна обеспечивать работу в следующих режимах при скоростях движения до 160 км/ч:
«Охлаждение» (при температуре наружного воздуха (tнар) от плюс 150С до плюс 450С);
«Вентиляция» (при температуре наружного воздуха от 00С до плюс 450С);
«Отопление» (при температуре наружного воздуха от минус 500С до плюс 200С).
Состав и технические характеристики
СКВ-4,5-КЭ состоит из следующих составных частей:
- установка кондиционирования воздуха УКВ-4,5-КЭ с встроенными электрокалорифером и электроприводом воздушного клапана (далее УКВ);
-блок управления и коммутации БУК-4,5-КЭ (далее БУК);
-пульт управления СКВ ПУ-4,5-КЭ (далее ПУ);
-комплект электрических кабелей для СКВ-4,5-КЭ;
-реле температуры (термостата) – 2 шт, задающие установку температуры воздуха в кабине машиниста для режимов «Охлаждение» и «Отопление».
В качестве холодильного агента парокомпрессионной холодильной машины УКВ используется Хладон R134a (Фреон R134a) – озонобезопасное, нетоксичное, невоспламеняющееся вещество.
Основные характеристики СКВ приведены в таблице 5.1.
Таблица 5.1.
Наименование параметра |
Значение параметра |
Холодопроизводительность в режиме «Охлаждение», кВт, не менее |
4,50 |
Теплопроизводительность в режиме «Отопление», кВт, не менее |
3,00 |
Температура воздуха в кабине: - режим «Охлаждение»,0С - режим «Отопление» ,0С |
24±20С 22±20С |
Потребляемая электрическая мощность: - режим «Охлаждение», кВт, не более - режим «Отопление», кВт, не более - режим «Вентиляции», кВт, не более |
3,50 3,40 0,40 |
• Устройство и работа.
Для охлаждения воздуха в УКВ используются парокомпрессионная холодильная машина с воздухоохладителем непосредственного охлаждения (испаритель) и вентиляционное оборудование. Для нагрева воздуха в УКВ используется электрокалорифер и вентиляционное оборудование.
УКВ-4,5-КЭ имеет моноблочную конструкцию (рис.5.38), все агрегаты которой закреплены на несущем корпусе из оцинкованной стали толщиной от 1,5 до 2 мм. С внутренней стороны корпус покрыт звуко- и теплоизолирующим материалом. Пространство между стенками днища в районе теплообменников заполнено звуко- и теплоизолирующим материалом.
В процессе эксплуатации СКВ может работать в следующих режимах:
- «Охлаждение» (при температуре наружного воздуха от плюс 150С до 450С);
- «Вентиляция» (при температуре наружного воздуха от минус 500С до плюс 450С);
Внимание! Не рекомендуется работа СКВ в режиме «Вентиляция» при температурах окружающего воздуха ниже 00С;
«Отопление» (при температуре наружного воздуха от минус 500С до плюс 200С).
Охлаждение воздуха в кабине осуществляется следующим образом. При включенной холодильной машине, под действием разряжения, создаваемого вентилятором испарителя (приточный вентилятор) 4 (см. рис. 5.38), в окно рециркуляционного воздуха 1 (рис. 5.39) поступает поток воздуха из кабины (рециркуляционный воздух). Одновременно через окно
наружного воздуха 4 (см. рис. 5.39) поступает атмосферный воздух. Потоки рециркуляционного и наружного воздуха перемешиваются в камере смешения перед фильтроматериалом 6, и смешанный поток, пройдя через фильтроматериал (см. рис. 5.38) и очистившись от примесей, поступает на испаритель 5 (см. рис. 5.38). Отдав тепло холодной поверхности испарителя, охлажденный воздух нагнетается в кабину с помощью вентилятора испарителя через окно приточного воздуха 3 (см. рис. 5.39). Часть подданного воздуха, после его циркуляции в кабине, вновь возвращается в УКВ (рециркуляционный воздух), а часть воздуха выходит наружу через негерметичности конструкции (инфильтрационный воздух).
При работе в режиме «Вентиляция» холодильная машина выключена и задействован только вентилятор испарителя 4, который в этом случае обеспечивает воздухообмен в кабине, но без температурной обработки воздуха.
При работе в режиме «Отопление», под действием разряжения, создаваемого приточным вентилятором 4, в УКВ через окно рециркуляции 1 (см. рис. 5.39) поступает поток воздуха из кабины (рециркуляционный воздух). Одновременно через окно наружного воздуха 4 (см. рис. 5.39) поступает атмосферный воздух. Потоки рециркуляционного и наружного воздуха перемешиваются в камере смешения перед фильтроматериалом, и смешанный поток, пройдя через фильтроматериал 6 (см. рис. 5.38) и очистившись от примесей, поступает на электрокалорифер, где подогревается. Нагретый воздух из УКВ нагнетается в кабину машиниста с помощью вентилятора испарителя 4 через окно приточного воздуха 3. Часть подданного воздуха,после его циркуляции в кабине, вновь возвращается в УКВ, а часть воздуха выходит наружу через негерметичности конструкции (инфильтрационный воздух).
БУК совместно с ПУ и термостатами, устанавливаемыми в кабине, реализует заданный алгоритм управления, который позволяет безаварийно управлять агрегатами УКВ, электрокалорифером и электроприводом заслонки воздушного клапана в режимах с автоматическим поддержанием заданных параметров микроклимата в кабине, а также в ручном режиме без поддержания параметров микроклимата.
Выбор режима работы СКВ и контроль функционирования электрооборудования осуществляется с помощью органов управления и индикации, расположенных на ПУ и БУК. Внешний вид лицевой панели ПУ и БУК представлен на рисунках 5.40 и 5.41 соответственно. Назначение переключателей и индикаторов ПУ и БУК приведено в таблицах 5.2 и 5.3 соответственно.
Таблица 5.2 – Назначение переключателей пульта ПУ-4,5-КЭ
Переключатель |
Назначение |
Переключатель режима регулирования (поз.1, рис.5.41) |
Позволяет включить режим автоматического поддержания параметров микроклимата (соответствует положению переключателя «Автоматическое регулирование»). |
Переключатель выбора режима работы (поз.2, рис.5.41) |
Позволяет выбрать режим работы СКВ. Переключатель имеет 4 положения: - «Охлаждение»; -«Вентиляция»; -«Откл.»; -«Отопление» (одно из положений 1, 2 или 3). |
Таблица 5.3-Назначение индикаторов БУК-4,5-КЭ
Название и цвет индикатора |
Индицируемый параметр |
«Разрешение работы СКВ», зеленый |
Сигнал готовности СКВ к работе |
«Автоматическое управление», зеленый |
Работа СКВ с автоматическим поддержанием параметров регулирования |
«Приточный вентилятор», зеленый |
Включен контактор приточного вентилятора УКВ |
«Компрессор», зеленый |
Включен контактор компрессора УКВ |
«Электрокалорифер», зеленый |
Включен электрокалорифер УКВ для подогрева воздуха |
«Низкий расход воздуха», красный |
Аварийный останов УКВ по сигналу реле перепада давления |
«Авария компрессора», красный |
Аварийная ситуация, не допускающая работу компрессора УКВ |
«Вентилятор конденсатора», зеленый |
Включен контактор вентилятора конденсатора УКВ |
продолжение таблицы 5.3
Название и цвет индикатора |
Индицируемый параметр |
«Клапан наружного воздуха»: -«Клапан наружного воздуха открыт», зеленый; -«Клапан наружного воздуха закрыт», зеленый |
При работе СКВ в режиме «Отопление 3» (в течение 30 мин. Или до 1-го отключения по реле температуры), заслонка воздушного клапана наружного воздуха закрыта |
«Вентиляция», зеленый |
Режим работы СКВ |
«Охлаждение», зеленый |
Режим работы СКВ |
«Отопление 1, 2 или 3», зеленый |
Режим работы СКВ, соответственно включаются 1-я (мощность 1 кВт) или 2-ая (мощность 2 кВт) секция или 1,2-я (суммарная мощность 3 кВт) секции вместе. |
При работе СКВ в режиме «Автоматическое регулирование» осуществляется автоматическое поддержание параметров микроклимата кабины с использованием двух реле температур (см. рис. 5.42), настроенных на требуемые значения температуры для обогрева (режим «Отопление», переключатель выбора режима работы в положении «Отопление») и охлаждения (режим «Охлаждение», переключатель выбора режима работы в положении «Охлаждение») и установленных в кабине машиниста.
Данный режим является основным режимом работы СКВ.
Для включения режима «Автоматическое регулирование» необходимо перевести переключатель выбора режима работы на ПУ-4,5-КЭ в соответствующее положение. Должна загореться лампочка на панели БУК «Автоматическое регулирование».
При работе СКВ в режиме «Ручное регулирование» автоматическое поддержание параметров микроклимата кабины не осуществляется.
Данный режим является вспомогательным и может быть использован при проведении пусконаладочных и регламентных работ, проверке работоспособности СКВ ( в режимах «Отопление» и «Охлаждение»), а так же в случае отказа термостатов как временная мера по поддержанию микроклимата в кабине.
Для выбора режима «Ручное регулирование» необходимо отключить режим «Автоматическое регулирование», для чего перевести переключатель режима регулирования в нижнее положение. В остальном, действия по управлению СКВ в режимах ручного и автоматического регулирования аналогичны.
Для быстрого нагрева кабины на ПУ необходимо перевести галетный переключатель в положение «Отопление 3» (на БУК горят светодиоды «Разрешение работы СКВ», «Автоматическое управление» и происходит включение приточного вентилятора УКВ (включается контактор приточного вентилятора в УКВ и выдается команда на включение канала питания приточного вентилятора преобразователя). На БУК загораются светодиоды «Приточный вентилятор», «Отопление 3». На БУК загорается светодиод «Клапан подачи приточного воздуха закрыт» и при наличии достаточного расхода воздуха, величина которого контролируется реле перепадом давления УКВ, происходит включение электрокалорифера (1,2 секции). На БУК загорается светодиод «Электрокалорифер». По истечении 30 мин. Или в момент 1-го срабатывания термостата отопления происходит выключение электрокалорифера. На БУК гаснут светодиоды «Электрокалорифер», «Отопление 3».
Более подробное описание и работа, требования к монтажу и эксплуатации, необходимые для надежной и безопасной работы изложены в «Руководстве по эксплуатации и монтажу» кондиционера УКВ-4,5-КЭ, отправляемой с электровозом в комплекте эксплуатационной документации.
1 – конденсатор; 2 – вентилятор конденсатора; 3 – компрессор; 4 – вентилятор испарителя; 5 – испаритель; 6 – фильтроматериал (2шт.).
Рисунок 5.38 – Компоновочная схема УКВ-4,5-КЭ
1 – окно рециркуляционного воздуха; 2 – окно забора воздуха для охлаждения; 3 – окно приточного воздуха; 4 – окно наружного воздуха; 5 – штуцер для слива конденсата; 6 – разъемные электросоединители; 7 – виброгасители (4шт.).
Рисунок 5.39– Общий вид УКВ-4,5-КЭ.
Рисунок 5.40– Внешний вид лицевой панели ПУ-4,5-КЭ.
1- светодиодные индикаторы.
Рисунок 5.41– Внешний вид лицевой панели БУК-4,5-КЭ.
Рисунок 5.42– Реле температуры.
5.4.4.3. Компоновка системы отопления на электровозе.
Система отопления (рис.5.43) представляет собой комплекс оборудования, установленного в кабине машиниста в соответствии с его функциональным назначением. При этом его работа осуществляется следующим образом.
Электрокалорифер.
Электрокалорифер мощностью 6 кВт, размещенный с целью снижения шума под полом кабины, предназначен для подачи теплого воздуха к лобовым стеклам и боковым стенкам с использованием специальных каналов и распределительных устройств (рис. 5.44, 5.45), выбранные сечения и конфигурация каналов которых позволяет осуществлять воздухораспределение с наименьшими потерями.
Включение электрокалорифера осуществляется со специального пульта, расположенного на задней стенке кабины за креслом машиниста. Вначале происходит включение мотор-вентилятора (рис.5.46), а затем блока электронагревателей (рис.5.47). При этом калорифер может работать в режиме рециркуляции и в режиме нагрева атмосферного воздуха, поступающего во всасывающий патрубок вентилятора через заслонку с ручным приводом (рис.5.48). Указанная заслонка расположена со стороны помощника машиниста и имеет два положения:
-забор воздуха из кабины;
Забор наружного воздуха.
В состав электрокалорифера входят мотор-вентилятор и блок электронагревателей (см. рис.5.46, 5.47).
Вращение центробежного вентилятора с частотой n=3000об/мин. происходит с помощью электродвигателя переменного тока, подключенного к бортовой сети электровоза с напряжением U=380В.
Электронагреватели суммарной мощностью 6 кВт подключены к бортовой сети электровоза с напряжением U=220В и установлены в защитном металлическом корпусе с двойной теплоизолирующей стенкой.
Для исключения перегрева блока ТЭНов при отсутствии подачи воздуха предназначено термозащитное реле ТРПУ с настройкой на срабатывание при температуре воздуха внутри корпуса равной, приблизительно 105 0С.
Печи электрические.
Печи электрические конвекционного типа ПЭТ-11 мощностью по 0,8 кВт в количестве двух штук расположены в нишах пульта управления электровоза и предназначены для обогрева ног машиниста и его помощника (рис.5.49).
Питание печей производится от бортовой сети постоянного тока напряжением U=110В, включение – с пульта, расположенного на задней стенке кабины за креслом машиниста.
Для удобства монтажа в кабине печи предварительно крепятся к поддонам (см. рис.5.49), которые, в свою очередь, устанавливаются в проемы, вырезанные в полу.
Это позволяет обеспечить передачу максимального количества тепла непосредственно в кабину и исключить нежелательный контакт нагретых частей печи с окружающими предметами.
Тепловентиляторы.
Тепловентиляторы CERAMIC C64 общепромышленного исполнения в количестве двух штук мощностью по 2кВт каждый, расположенные на задней стенке каждой кабины, служат для обогрева кабины путем рециркуляции находящегося в ней воздуха (рис.5.50).
Тепловентиляторы CERAMIC C64 рекомендуется включать при температуре воздуха в кабине не ниже минус 10 0С. При этом для удаления конденсата с их внутренних полостей они должны предварительно включиться на 3…5 мин в режим вентиляции и только после этого переводиться на работу в режим обогрева «1» или «2».
Выбор режимов работы и выключение прибора осуществляется рычагом переключения мощности (3), установленным на корпусе тепловентилятора. Регулятором числа оборотов вентилятора (2) производится выбор расхода воздуха через нагревательные элементы, термостатом (4) устанавливается температура воздуха на входе в тепловентилятор, при
достижении которой он отключается. По результатам испытаний для обеспечения рекомендуемой температуры в кабине 20…250С термостат тепловентилятора должен находиться в 4-ом или 5-ом положениях, обозначенных соответствующими рисками. Включение прибора осуществляется тумблером на пульте машиниста. При этом регулятор (3) должен находиться в положении «0».
Перед включением режимов нагрева «1» или «2» (50% и 100% мощности) необходимо предварительно перевести регулятор (3) из положения «0» в режим вентиляции и убедиться в нормальной работе электродвигателя вентилятора - отсутствие посторонних шумов, запахов и т.д. После этого регулятором (2) установить требуемый расход воздуха, а термостат (4), определяющий температуру кабинного воздуха должен при этом находиться на 4-ой или 5-ой риске
Внимание: Установка термостата в крайнее положение, определяющее максимальную температуру настройки, и длительная работа тепловентилятора в этом режиме не допускается, т.к. это резко снижает срок службы прибора.
Отключение тепловентилятора также можно производить переводом ручки термостата в положение (*). При этом отключается питание нагревательных элементов и осуществляется их продувка в течении 30…40 секунд.
Электрокалорифер кондиционера.
Указанный электрокалорифер встроен в моноблочный корпус УКВ-4,5 и включается с пульта, управляющего работой кондиционера.
Главным назначением калорифера является подогрев наружного воздуха, который в соответствии с санитарными нормами в количестве ≈90м3/час подается в кабину.
В соответствии с алгоритмом работы УКВ-4,5КЭ калорифер может в течении 30 мин. совместно с другими отопительными приборами обеспечивать ускоренный прогрев кабины. При этом заслонка подачи воздуха автоматически закрывается.
Особенности работы системы отопления в 1-ой (рабочей) кабине и 2-ой (нерабочей) кабине.
При поездке электровоза с составом в головной кабине имеется возможность включения всех вышеперечисленных узлов системы отопления. При этом включение кондиционера, электропечей и электрокалорифера, расположенного под полом можно производить достаточно произвольно в зависимости от требуемой температуры в кабине. Тепловентиляторы CERAMIC C64 включаются при температуре в кабине при Т ≥ -10 0С, когда теплопроизводительности работающих нагревателей недостаточно.
В нерабочей кабине (второй по ходу поезда), кондиционер и электропечи не могут быть включены. При необходимости проведения каких либо работ в процессе поездки во второй кабине допускается ее прогрев основным электрокалорифером мощностью 6кВт. После достижении в кабине температуры воздуха ≥ -10 0С при необходимости возможно включение тепловентиляторов CERAMIC C64. После окончания работ отопительные приборы должны быть отключены. Учитывая также, что нагревательные приборы потенциально являются источниками возгорания, длительное включение и работа их во 2-ой кабине без должного контроля недопустимо.
При остановке поезда или отстое, когда локомотивная бригада покидает электровоз на длительное время (более 30 минут) приборы отопления в обеих кабинах необходимо выключить.
Рисунок 5.44-Патрубок подачи воздуха на лобовые окна
Рисунок 5.45 -Патрубок подачи воздуха на боковые окна
1-электродвигатель;2-вентилятор;3-вентиляторное колесо;4-патрубок входной;5-патрубок выходной;6-опора
Рисунок 5.46 – Установка мотор -вентилятора
1-корпус калорифера;2-стойка;3-блок нагревателей
Рисунок 5.47 – Электрокалорифер
Рисунок 5.48 – Установка системы отопления и вентиляции
1-печь электрическая ПЭТ-11;2-поддон
Рисунок 5.49 – Установка печи электрической ПЭТ-11
1-тепловентиляторы EWT Ceramic C64; 2- регулятор числа оборотов; 3- рычаг переключения мощности отопления; 4-регулятор термостата; 5-задняя крышка тепловентилятора.
Рисунок 5.50Установка тепловентиляторов.