- •ВВЕДЕНИЕ
- •ГЛАВА 1. ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
- •1.1. Физические принципы получения низких температур
- •1.2. Основные параметры и единицы их измерения
- •1.3. Первый и второй законы термодинамики
- •1.4. Агрегатное состояние вещества
- •1.5. Обратный цикл Карно
- •1.6. Классификация и теплотехнические основы работы холодильных машин
- •1.7. Рабочий процесс паровой компрессорной холодильной машины
- •1.8. Рабочий процесс и основные параметры поршневого компрессора
- •1.10. Мощность компрессора и энергетические коэффициенты
- •1.11. Рабочие процессы паровых двухступенчатых компрессионных холодильных машин
- •1.12. Холодильные агенты и холодоносители
- •1.12.1 Холодильные агенты
- •1.12.2. Теплоносители
- •ГЛАВА 2. КОНСТРУКЦИЯ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
- •2.1. Компрессоры холодильных машин
- •2.1.1. Классификация поршневых компрессоров
- •2.1.2. Конструкция компрессоров
- •2.1.3. Винтовые и роторные холодильные компрессоры
- •2.2. Устройство поршневых хладоновых компрессоров
- •2.2.2. Автоматический запорный вентиль
- •2.2.3. Компрессор 2ФУУБС-18
- •2.2.4. Компрессор типа V
- •2.2.6. Характерные неисправности и требования безопасности при обслуживании компрессоров
- •2.3. Теплообменные и вспомогательные аппараты
- •2.3.1. Назначение теплообменников холодильных установок
- •2.3.2. Классификация и устройство конденсаторов
- •2.3.4. Классификация испарителей
- •2.3.6. Конструкция испарителей подвижного состава
- •2.3.7. Характерные неисправности теплообменных аппаратов
- •2.3.8. Расчет испарителей
- •2.3.9. Вспомогательные аппараты
- •3.1. Принципы автоматизации холодильных установок
- •3.2. Основные понятия об автоматическом регулировании
- •3.3. Классификация и основные элементы приборов автоматики
- •3.4. Регуляторы заполнения испарителя хладагентом
- •3.5. Терморегулирующие вентили
- •3.6. Приборы регулирования давления
- •3.7 Приборы регулирования температуры
- •3.8. Исполнительные механизмы
- •ГЛАВА 4. ХОЛОДИЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ПАССАЖИРСКИХ ВАГОНОВ
- •4.2 Установка кондиционирования воздуха УКВ-31
- •4.3. Шкафы-холодильники вагонов-ресторанов и охладители питьевой воды
- •4.3.1. Шкафы-холодильники
- •4.3.2 Водоохладители
- •ГЛАВА 5. ХЛАДОНОВЫЕ УСТАНОВКИ РЕФРИЖЕРАТОРНОГО ПОДВИЖНОГО СОСТАВА
- •5.1. Основные характеристики хладоновых холодильных установок
- •5.2.1. Холодильно-нагревательный агрегат FAL-056/7
- •5.3 Холодильные установки секций 5-БМЗ
- •5.4. Холодильная установка вагона для перевозки живой рыбы
- •ГЛАВА 6. ЖИДКОАЗОТНАЯ СИСТЕМА ОХЛАЖДЕНИЯ ГРУЗОВ (ЖАСО)
- •6.1. Зарубежные разработки
- •6.2. Отечественные разработки ЖАСО для железнодорожного транспорта
- •6.2.1. Крупнотоннажный рефрижераторный контейнер с азотной системой охлаждения
- •6.2.2. Система охлаждения в АЖВ
- •6.2.3. Макетный образец АЖВ
- •7.1.1. Холодильно-нагревательные установки ВР-1М
- •7.1.3. Установка кондиционирования воздуха МАВ-II
- •7.1.4. Установка кондиционирования воздуха УКВ-31
- •7.1.5. Шкафы-холодильники
- •7.1.6. Охладитель питьевой воды TWK-10-3
- •7.2. Техническая диагностика холодильных установок
- •7.3. Техника безопасности при обслуживании, ремонте и испытаниях холодильных установок
- •7.3.1. Общие положения
- •7.3.2. Правила техники безопасности
- •8.1.1. Рефрижераторная пятивагонная секция типа ZB-5
- •8.1.2. Рефрижераторная пятивагонная секция типа БМЗ
- •8.2. Вентиляция воздуха в пассажирских вагонах
- •8.2.2. Основы расчета и выбора параметров системы вентиляции
- •8.3.1. Рефрижераторная пятивагонная секция типа ZB-5
- •8.3.2. Рефрижераторная пятивагонная секция типа БМЗ
- •8.3.3. Система отопления купейного и некупейного вагонов постройки Тверского вагоностроительного завода (ТВЗ)
- •8.3.4. Система отопления купейного вагона постройки Германии
- •8.4.2. Рефрижераторная пятивагонная секция типа БМЗ
- •8.4.3. Водоснабжение пассажирских вагонов
- •8.4.4. Система водоснабжения купейного вагона модели 61-4179 постройки ТВЗ
- •ЛИТЕРАТУРА
- •СОДЕРЖАНИЕ
мыработыхолодильнойустановкиконтролируют: мановакуумметр давления всасывания, манометр давления масла, манометр промежуточного давления, манометр высокого давления.
Пополнение системы хладоном R12 производят через патрубок с запорным вентилем, маслом — через вентиль компрессора.
5.3 Холодильные установки секций 5-БМЗ
Рефрижераторныесекции, выпускавшиесяБрянскиммашиностроительным заводом, оборудованы холодильной установкой ВР, состоящей из двух холодильных машин и блока электронагревателей, которые работают одновременно или поочередно. При этом каждая из машин обеспечивает 75 % максимальной нагрузки вагона по холоду. Эксплуатируют установки на двух режимах охлаждения перевозимого груза, на режиме его обогрева, а также на режиме снятия «снеговойшубы» споверхностииспарителя. Техническиеданныехарактерных режимов работы установки приведены в табл. 5.2.
|
|
|
|
|
Таблица 5.2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Температура, °С |
Холодопро- |
|
Потреб- |
|
Режим работы |
Объект |
|
|
изводитель- |
|
ляемая |
|
в грузовом |
|
||||
перевозки |
наружного |
ность, кВт |
|
мощность, |
||
|
|
воздуха |
помеще- |
(не менее) |
|
кВт |
|
|
|
нии |
|
|
|
I-охлаждение |
Мороженые |
+36 |
До -20 |
13,2 |
|
20,0 |
|
грузы |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
II-охлаждение |
Овощиифрукты |
+36 |
+4 и выше |
25,1 |
|
25,4 |
III-обогрев |
Холодочувстви- |
От +4 до |
От +4 до |
– |
|
14,0 |
|
тельныегрузы |
-45 |
+14 |
|
||
|
|
|
|
Холодильные машины установок типа ВР выполнены с одноступенчатым повышением давления и регенерацией; в теплообменнике рабочее тело R12. Принципиальная тепловая схема машины приведена на рис. 5.3. При работе в режимах охлаждения компрессор1 сжимаетхолодныепарыхладагентаинагнетаетгорячиепары в конденсатор 13 с принудительным воздушным охлаждением, которое обеспечивает осевой вентилятор 14. Последний забирает охлаждающий воздух снаружи вагона через окно в боковой стене машинногоотделенияиудаляетчерезокновпротивоположнойстене.
260
Окна оборудованы регулируемыми жалюзи, степень открытия которых устанавливают вручную в зависимости от температуры наружного воздуха перед пуском машины.
Из конденсатора жидкий хладон стекает в ресивер 15, а далее в регенеративный теплообменник 10, где переохлаждается парами хладона, отсасываемыми из испарителя-воздухоохладителя 9. На линиижидкогохладонаустановленкомбинированныйфильтр-осу- шитель 11 сетчатого типа. После регенеративного теплообменника хладон поступает к терморегулирующему вентилю 6, а далее через распределитель («паук») 8 к испарителю. Осевыми вентиляторами 7 охлаждённый в испарителе воздух подается в грузовое помещение вагона.
Контрользаработойкомпрессораиегозащитуобеспечиваютманометры 4, реле давления смазки 16, реле минимального давления хладона на всасывании 2 и максимального давления на нагнетании 17 автоматический регулятор давления 3, объемный расходомер 12, обратныйклапан18. Навсасывающейинагнетательнойлинияхкомпрессораустановленызапорныевентили; разгрузкукомпрессорапри пуске производят включением байпасного вентиля 19.
Рис. 5.3. Тепловая схема холодильной машины типа ВР
261
Снятие с поверхности испарителя «снеговой шубы» выполняют подачей горячих паров хладона по линии оттаивания от компрессора к испарителю через соленоидный вентиль 5. Управление процессов оттаивания дистанционное.
УстановкаВР-1Мсостоитиздвуххолодильныхмашин, работающих одновременно или отдельно. Это позволяет регулировать холодопроизводительность простыминадежнымспособомиобеспечить сохранность груза даже при выходе из строя одной из машин.
Испаритель-воздухоохладитель1 (рис. 5.4) иэлектронагреватель 2 скомпонованы в один блок и находятся в грузовом помещении вагона около перегородки к машинному отделению. Компрессор- но-конденсаторные агрегаты 3 размещены один над другим на специальной раме. Каждый из них при необходимости может быть быстро заменен. В одну холодильную машину входят один комп- рессорно-конденсаторныйагрегат, половинасдвоенногоиспарителя, щиты с приборами и манометрами.
Компрессорно-конденсаторный агрегат объединяет бессальниковый компрессор типа 2ФУУБС18, конденсатор, ресивер, теплообменник, фильтр-осушитель, вентиляторсэлектродвигателем, реле давления в системе смазки, электромагнитные вентили, обратный
Рис. 5.4. Схема размещения в вагоне холодильной установки ВР-1М
262
клапан, запорную арматуру, автоматический регулятор давления, соединительные трубопроводы. Все узлы агрегата смонтированы на общей раме.
Испарителиобеиххолодильныхмашинобъединеныводинблок так, что все нечетные ряды по ширине блока принадлежат одному испарителю, все четные — другому. Такая конструкция обеспечивает одинаковые условия работы обоих испарителей и позволяет использовать суммарную теплопередающую поверхность ребер при работе одной машины. Над испарителями расположены два вентилятора, которые нагнетают холодный или теплый воздух (до 14000 м3/ч) в воздуховод грузового помещения вагона. Скорость прохождения воздуха через испаритель 8 м/с.
Холодильная машина имеет регулятор потребляемой мощности. Этоавтоматическийрегулятор(дроссель) давления«послесебя» типа АДД-40М, который поддерживает давление всасывания не выше заданной величины — от 0,035 до 0,20 МПа. Для облегчения пуска компрессора и разгрузки электродвигателя предусмотрена возможностьперепускапаровхладонаR12 изнагнетательноготрубопровода в испаритель по байпасной линии с электромагнитным вентилем. Обратный клапан на нагнетательном трубопроводе перед конденсатором препятствует перетеканию хладагента с нагнетательной стороны во всасывающую, что обеспечивает разгрузку компрессора при пуске.
Оттаивание инея с испарителя производится, как обычно, горячими парами хладона R12, конденсат стекает в поддон и отводится из вагона.
Заданные температурные режимы в грузовом помещении поддерживаются автоматически. Установка имеет реле высокого давления типа РД-2Б-03 и низкого давления типа РД-1Б-01, обеспечивающие автоматическое её отключение и подачу соответствующего сигнала на щит управления в дизельном вагоне в случае недопустимого повышения давления на стороне нагнетания пли чрезмерного его падения на стороне всасывания. Реле типаРКС-1Б-01 обеспечивает подачу сигнала в случае падения давления в системе смазки каждого компрессора ниже заданного предела.
Пределы настройки приборов автоматики следующие: реле низкогодавлениянастраиваетсянавыключениепри– 0,03 МПаивклю-
263
чениепри0,01 МПа. реле высокого давления — навыключение при 1,4 МПа и включение при 1,15 МПа; автоматический регулятор АДД-40М настраивается на 0,09 МПа; реле контроля режима смазки — на давление отключения 0,05 МПа (допускается работа компрессора при давлении ниже настройки реле не более 15 минут).
Управление работой холодильных установок ведется из дизель- но-служебного вагона секции, где расположен щит управления, на которыйподаютсясигналыорежимахработыоборудования. Включать установки можно и со щитов, имеющихся в машинных отделениях грузовых вагонов.
Оттаивание испарителя в секциях первых выпусков производилось электронагревателем мощностью 5 кВт. Испаритель при этом отъединялся от грузового помещения заслонками на входе и выходе воздуха. Рукоятки этих заслонок выведены в машинное отделение. ВсекцияхРС-4 оттаиваниепроизводитсягорячимипарамихладагента. При этом не происходит сильного повышения температуры воздуха в грузовом помещении, как при оттаивании электронагревателями, что позволило убрать заслонку, перекрывающую входввоздухоохладитель. НарефрижераторныесекцииРС-4 сцентрализованной системой управления холодильно-отопительными установками, в которой командно-контрольное устройство выполнено в виде одного программного реле времени (вместо ранее применявшихся восьми на секцию).
Приперевозкахскоропортящихсягрузовврефрижераторныхвагонахнеобходимоточноподдерживатьтемпературныйрежим. Для многих видов грузов допустимые колебания температуры не должны превышать 3 °С.
В5-вагонныхсекцияхБМЗприменяютсяполупроводниковыетер- морегуляторыПТР. Вкаждомгрузовомвагонеустановленыдвадатчика, управляющих работой холодильных установок и электропечей. На секциях PC-4 применяются полупроводниковые двухпозиционные регуляторы ПТР-2М со ступенчатой уставной температурой включения и отключения холодильных машин и электропечей на пять режимов, задаваемых с помощью переключателя (табл. 5.3).
Приборы размещены в машинных отделениях вагонов, а датчики — в грузовых помещениях. Погрешность регулирования температуры при каждом положении переключателя ± 0,75 °С. Недоста-
264
ток этих приборов — невзаимозаменяемость датчиков, а также невозможность работыодногоитогожеприбораврежимахиохлаждения, и отопления вагонов.
Холодильную установку проверяют на прочность и герметичность. Компрессорно-конденсаторный агрегат и испаритель испытываются хладоном R12 или смесью его с сухим азотом (воздухом) при температуре не выше +30 °С давлением 1,25 МПа с выдержкой под водой в течение 1 ч. Появление газовых пузырей не допускается. Плотностьэтихагрегатовпроверяютспомощьюгалоиднойлампы при давлении хладагента в системе не ниже 0,4 МПа.
Холодильную установку заправляют хладоном R12 в количестве 70 ± 3 кг (вкаждый агрегат 35 ± 1,5 кг), смазочным маслом22 кг(по 11 кг в каждую).
|
|
|
|
Таблица 5.3 |
|
|
|
|
|
|
Температурный режим в вагонах, °С |
|||
|
|
|
|
|
Положение |
при охлаждении |
при отоплении |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
переключателя прибора |
Включение |
Отключе- |
Включение |
Отключение |
ПТР-2М |
|
ние |
|
|
|
|
|
|
|
I |
+13 |
+11 |
+ 11 |
+ 13 |
II |
+ 6 |
+ 3 |
+ 3 |
+ 6 |
III |
0 |
– 3 |
– 3 |
0 |
IV |
– 9 |
– 12 |
– 12 |
– 9 |
V |
– 17 |
– 20 |
– 20 |
– 17 |
ХФ12-16 в количестве 18 ± 0,4 кг (из них по 5,5 ± 0,2 кг в каждый компрессор и по 3,5 ± 0,2 кг в каждый ресивер).
Рефрижераторные секции РС-4 отличаются от секций PC-1 увеличеннымобъемомгрузовогопомещениявагона(более110 м3 против 108 м3) и допустимой нагрузкой на ось (22 т против 21 т).
Эти секции оборудованы серийными холодильно-отопительны- ми установками типа ВР-1М, работа которых полностью автоматизирована, за исключением процесса оттаивания. В грузовых помещениях вагонов обеспечивается минимальная температура –20 °С при наружной температуре +40 °С или +14 °С при наружной –50 °С. Повышение эффективности работы холодильных установок достигнуто благодаря улучшению теплотехнических свойств кузова вагонов, а также снижению теплопритоков от работающих венти-
265
|
ляторов-циркуляторов. Холодо- |
|
производительность однойуста- |
|
новки 20,9 кВт при t0= –15 °С; |
|
tк= +30 °С. |
|
Изменение минимальной |
|
температуры в вагоне при на- |
|
ружной+ 40 °Свзависимостиот |
|
тепловой нагрузки показано на |
|
рис. 5.5 (по оси ординат указа- |
Рис. 5.5. Изменение температуры в |
ны значения температуры в ва- |
грузовом вагоне рефрижераторной |
гоне, поосиабсцисс— тепловая |
секции РС-4 в зависимости от тепло- |
нагрузкав% посравнениюсрас- |
вой нагрузки |
четной). |
|
График 1 соответствует работе одного вентилятора-циркулято- ра, график 2 — двух вентиляторов.
Централизованная система регулирования и управления основана на применении электронных показывающих и самопишущих приборов. Предусмотрены следующие режимы работы холодиль- но-нагревательной установки: «Холод», «Тепло», «Оттаивание», «Вентиляция». Выбор режима работы установок и уровня поддерживаемых в вагонах температур производит механик с помощью соответствующих переключателей на блоке управления в зависимости от рода перевозимого груза и наружной температуры. Дистанционноеуправление(издизельноговагона) можетбытькакручным, так и автоматическим. Механик также определяет для каждого вагона уставку регулирования температуры. Задатчик температур имеет 11 положений в диапазоне –20 +20 °С. В схеме предусмотрена световая и звуковая сигнализация об отклонениях температуры в грузовом помещении от заданной без передачи команды на исполнительное устройство.
При автоматическом управлении заданный режим работы хо- лодильно-отопительныхустановокподдерживаетсябезвмешатель- ства обслуживающего персонала. Переключатель управления установкой переводят в положение автоматического регулирования. При этом включаются два показывающих прибора и программновременной блок, который обеспечивает контроль температуры в заданной последовательности в каждом вагоне. В блоке приборов
266
происходит сравнение измеренной температуры с заданной (уставной) или сравнение замеров температур в двух точках (проверяется температура в следующих точках: средняя зона грузового помещения, вход и выход воздуха из испарителя; при оттаивании испарителя — температура хладона R12). Если разница температур выходит за установленные пределы, происходит переключение контактов сигнального устройства и срабатывают соответствующие исполнительные реле. В зависимости от знака отклонения температуры выдается сигнал на включение или отключение установок. Про- граммно-временнойблокобеспечиваетвключениеиотключениехо- лодильной установки в заданной технологической последовательности. Диапазон регулирования (отклонение температуры) определяется настройкой сигнальных устройств и в эксплуатации регулировке не подлежит. Погрешность срабатывания на включение или отключение оборудования не превышает 0,5 °С. Система регулирования отличается уменьшенным количеством цепей управления и реле. Управление работой холодильно-нагревательного и вентиляционного оборудования по перепаду температур в отдельных точках грузового помещения позволило улучшить поддержание температурных режимов и снизить неравномерность температурного поля в вагонах.
В секции РС-4, как и в предыдущих моделях, применены три независимые системы контроля температуры воздуха в грузовых помещениях. Две системы централизованные из дизельного вагона: одна — с показывающими приборами (выборочный дистанционный контроль), другая — с самопишущими приборами (автоматическая периодическая запись). Третья система — местного измерения температуры с помощью переносного прибора, подключаемого при необходимости к специальному штепсельному выводу каждого грузового вагона. Датчиками температуры являются термометрысопротивления. Приборысистемыконтроля(показывающий КП и самопишущий СПЛ) такие же, как в системе регулирования и управления. Диапазон измеряемых и записываемых температур – 25 + 25 °С, абсолютная погрешность показаний не более 0,25 °С, записи— неболее0,5 °С. Записывающийприборфиксируетнаспециальной тепловой бумаге температурный режим в вагоне через каждые 2 ч.
267