СИСТЕМА ОТОПЛЕНИЯ
Назначение отопления и его виды
...служит для поддержания нормального температурного режима внутри вагона независимо от изменения температуры наружного воздуха. Согласно техническим условиям МПС внутри вагона температура должна быть 20+2 град С при наружной температуре до - 40 град.С и при скорости движения 160 км/ч. Кроме того, система отопления должна подогревать воздух, подаваемый вентиляционной установкой, обеспечивать подогрев воды в системе горячего водоснабжения, а в вагонах последних лет постройки также обогрев головок водоналивных и сливных труб.
Водяное отопление
Во всех вагонах с водяным отоплением помещения обогреваются с помощью обогревательных труб, в которых циркулирует горячая вода. Благодаря различию плотности воды в котле и обогревательных трубах, происходит непрерывная циркуляция воды в системе отопления по замкнутому кольцу: котел - обогревательные трубы - котел.
Для упрощения схема системы отопления показана на рисунке только с одной ветвью обогревательных труб, без калорифера, бойлера и центробежного циркуляционного насоса.
Помимо естественной циркуляции применяется искусственная с помощью насосов ручных, поршневых и центробежных с приводом от электродвигателя.
Система водяного отопления состоит из:
- котел
- контрольные приборы (термометр и гидрометр) для наблюдения температуры и уровня воды в котле
- расширитель (для приема избытка воды в системе, образующегося из-за увеличения ее объема при нагревании, и для текущего восполнения потерь воды в результате испарения)
- наливная труба (налив воды в систему)
- вентили для регулирования температуры в помещениях вагона, разобщения отдельных элементов системы отопления и подачи воды в бачок 10 при пополнении котла водой и контроля за наличием воды в расширителе;
- краны для удаления воздуха из труб
- стояк трубы
- обогревательные трубы вдоль стен
- краны для спуска воды из котла, обогревательных труб, запасного бака
- запасной водяной бак
- сигнальная (вестовая) труба (контроль за уровнем воды при заполнении расширителя)
- насос
- грязевик для сбора и удаления выпавших из воды осадков
Из котла 1 горячая вода поступает в расширитель 3. Полость расширителя сообщается с атмосферой (для выхода воздуха из воды =/ для улучшения циркуляции в системе). От расширителя идут две ветви отопительных труб вдоль обеих боковых стен вагона. Каждая ветвь, отходящая от расширителя, идет по верху до противоположного конца вагона, затем спускается вниз, образуя стояки 7. От стояков понизу вдоль стен проходят обогревательные трубы 8, которые присоединяются к нижней части котла. В верхних трубах предусмотрены краны 6 для удаления воздуха. Насос 12 предназначен для питания котла водой из запасного водяного бака 10 и в необходимых случаях для усиления циркуляции воды в системе.
Система работает с естественной циркуляцией воды при верх, расположении разводящей линии. В водяном калорифере подогревается проходящий через него воздух, который подаётся вентилятором в помещения вагона. Предусмотрена и искусств. циркуляция вода с помощью циркуляции насоса, установленного на трубопроводе, подводящем воду к котлу, подача которой включается в тех случаях, когда температура наружного воздуха ниже расчётной или когда необходим ускоренный нагрев вагона после отстоя.
Схема
отопления пассажирского вагона: 1 —
котёл; 2 — отопительная калориферная
ветвь; 3 — напорная труба котла; 4 —
воздухоотводящие трубки; 5 — расширитель;
6, 7 — отопительные ветви купейной и
коридорной сторон; 8 — нагревательные
трубы; 9 — циркуляционный насос.
В
вагонах с кондиционированием воздуха
используют дополнительные, низковольтные
электрическое печи и калорифер, которые
питаются от автономной системы
электроснабжения напряжение 110 В пост.
тока.
В пасс, вагонах межобластного
и пригородного сообщений наиболее
распространено отопление с помощью
электрическое печей и калориферов.
Недостатки и достоинства индивидуального отопления вагона
Индивидуальное водяное отопление имеет ряд недостатков, которые вызвали необходимость его замены комбинированным отоплением на вновь строящихся вагонах и подвергающихся модернизации. Перечислим основные недостатки. Водогрейный котел не оборудован устройствами автоматического управления режимом отопления и подачи топлива. Транспортировку угля, его погрузку в вагон и подноску к котлу осуществляют вручную— это приводит к загрязнению вагона углем, а применение ручного труда делает работу обслуживающего персонала малопроизводительной и тяжелой. Температура воздуха внутри вагона зависит от марки топлива и квалификации проводников. При работе котла водяного отопления продукты неполного сгорания топлива попадают внутрь вагона и загрязняют воздух. Это вынуждает обеспечивать непрерывную работу системы принудительной вентиляции.
Коэффициент полезного действия системы индивидуального водяного отопления не превышает 50%. Занятость проводников отоплением вагона отражается на культуре обслуживания пассажиров (для этого остается меньше времени) . В то же время система индивидуального водяного отопления имеет и положительные свойства: вагоны с такой системой не зависят от наличия электроэнергии; в котле можно сжигать твердое топливо любых видов; вода как теплоноситель обладает большой тепловой инерцией, поэтому после прекращения работы котла температура воздуха внутри вагона понижается приблизительно на 8°С в 1 ч при наружной температуре —40 °С. Мощность приборов электрического отопления от подвагонного генератора ограничена до 16 кВт, поэтому такое отопление применяется дополнительно к водяному отоплению зимой и в качестве основного в переходные периоды года (осень, весна) при наружных температурах от +10 до —5°С. Электрическое отопление от подвагонного генератора мощностью более 16 кВт на дорогах СССР не применяется. Несмотря на явные преимущества электрического отопления по сравнению с индивидуальным водяным (работа в автоматических режимах, обеспечение необходимых температурных и других санитарно-гигиенических параметров, облегчение труда проводников, повышение культуры обслуживания пассажиров и др.) оно все же пока не нашло широкого применения по ряду причин.
Водогрейный котел
Самый распространенный тип отопительного котла - котел совмещенный с расширителем.
Отопительный котел состоит из:
1 - люк зольника
2- колосниковые решетки
3 - люк топки
- кожух нагревательных элементов
- наружная рубашка
- огневая коробка
- дымовая труба
- расширитель
- циркуляционные трубы
10- нагревательные элементы (тэны)
11 - топочная камера.
Рис. 34. Отопительный котел
Пространство между наружной рубашкой и топочной камерой, огневой коробкой и дымовой трубой заполняется водой. Топливо загружается на колосниковые решетки через люк топки. Воздух попадет под колосники через люк зольника.
Для нагрева воды с помощью электроэнергии в водяную рубашку котла вертикально вмонтированы 24 нагревательных элемента (распределены по всему периметру котла, за исключением пространства над люком топки для твердого топлива). Клеммы нагревательных элементов защищены кожухом, который можно поднять и зафиксировать на цепочках.
Наибольшая температура воды в котле 90-95 град.С. При более высокой температуре нижние трубы отопления нагреваются до 70 град.С и выше и осаждающаяся на них поверхность пыль подгорает.
Интенсивность горения в топке регулируется изменением количества топлива и поступающего через люк зольника (поддувало) воздуха. Нельзя нагревать воду в котле до кипения, т.к. в результате парообразования происходит потеря воды, а из-за "бурления" уменьшается ее циркуляция по трубам.
Кроме системы отопления с верхней разводкой труб (самой распространенной), в вагонах применяется система отопления с нижней разводкой труб. Она более экономична, но требует обязательного применения циркуляционного насоса, т.к. в ней практически не происходит естественной циркуляции воды из-за малого гидравлического напора. Крупный недостаток этой системы - при отказе насоса прекращается отопление вагона из-за отсутствия циркуляции воды в системе, поэтому она практически не применяется.
Система водяного отопления может работать в следующих режимах:
обогрев помещений вагона отопительными трубками и подогретым вентиляционным воздухом;
обогрев отдельными ветвями отопительных труб с усилением циркуляции воды (при необходимости) с помощью ручного насоса;
усиление подогрева вентиляционного воздуха с помощью циркуляционного насоса (при этом следует поддерживать интенсивное горение топлива);
обогрев подогретым воздухом при отключенных обогревательных трубах (этот режим применяется при плюсовых температурах наружного воздуха);
- обогрев отопительными трубами при выключенной принудительной вентиляции. Режим устанавливает проводник в зависимости от температуры наружного воздуха и
внутри вагона, от населенности вагона и времени года.
Доступ к котлу отопительной установки возможен как со стороны тамбура, так и со стороны косого коридора через специальную дверь. Водяная рубашка 8 (рис. 55) котла выполнена несколько уширенной; в ней размещены двадцать четыре высоковольтных нагревательных элемента 5, которые укреплены на кольце 7, расположенном в верхней части топки и удерживаемом с помощью двух шпилек, гаек и лепестковых шайб. Над топочной дверкой 9 установлены три изолятора (на рисунке не показаны), к которым в кондуитных трубах подведены три провода высокого напряжения. Высоковольтные нагревательные элементы закрыты защитным кожухом 3. Предусмотрено заземление котла на корпус вагона.
На защитном кожухе смонтировано блокировочное устройство 4, отключающее высокое напряжение с нагревательных элементов при демонтаже кожуха под напряжением. Это устройство представляет собой один из болтов крепления кожуха с приваренной к нему снизу опорной планкой. На передней укрепленной на котле панели, к которой подведены провода высокого напряжения, установлен концевой выключатель. При завернутом положении болта его опорная планка нажимает на хвостовик рычага концевого выключателя, замыкая цепь питания низковольтных катушек высоковольтных контакторов. После вывертывания болта хвостовик рычага освобождается, прерывая цепь питания катушек контакторов, и подача высокого напряжения на нагревательные элементы прекращается. Для осмотра элементов необходимо поднять кожух вверх, предварительно отвернув болты 1 крепления, и закрепить его на предохранительных цепях 2. Уплотнение 6 защитного кожуха предохраняет нагревательные элементы от прикосновения к ним обслуживающего персонала и от механических повреждений.
Наибольшая температура воды в котле допускается 90— 95 °С. При более высокой температуре нижние обогревательные трубы системы отопления будут нагреваться выше 70 °С и осаждающаяся на их поверхности пыль будет подгорать. Верхнюю и нижнюю ветви отопительных труб составляют из отдельных частей с фланцевыми соединениями на болтах с постановкой прокладок. Для доступа к фланцевым соединениям верхней ветви в потолке вагона предусмотрены люки.
Для обеспечения контроля за режимом работы нагревательных элементов в зависимости от температуры и уровня воды в котле имеются предохранительный термостат и специальный прибор. В случае нагрева воды в котле выше 95 °С или снижения уровня ее ниже допустимого нагревательные элементы автоматически выключаются. При работе комбинированного отопления на электрической энергии температура воды в котле поддерживается двумя термостатами, отрегулированными на 60 и 90 °С. Режимы работы систем комбинированного отопления и вентиляции автоматически регулируются в зависимости от температуры воздуха внутри и снаружи вагона.