8 Определение расхода топлива тепловозами и электрической энергии электровозами

8.1 Расход топлива тепловозами

Фактический (натурный) расход дизельного топлива тепловозом на заданном участке в кг определяется по формуле

Е = Σ G_i Δt_i + g_хt_х, (8.1)

где G_i – расход топлива тепловозом на i-ой позиции контроллера машиниста n_к в зависимости

от скорости движения, для 3ТЭ10 на максимальной позиции G_max = 25,2 кг/мин;

Δt_i – время работы дизеля на i-ой позиции контроллера машиниста, время движения в тяге

Δt_тяги = 28,34 мин.

g_х – расход топлива тепловозом на холостом ходу, g_х = 1,14 кг/мин;

t_х – суммарное время движения поезда в режиме холостого хода, при торможении и на стоянке, t_х =10,08 мин.

Е = 25,2·28,34 + 1,14·10,08=725,65 кг.

Для сравнения расхода топлива различными сериями локомотивов и для разработки норм расхода топлива рассчитывается удельный расход топлива, затраченный на единицу транспортной продукции.

Единицей продукции на железнодорожном транспорте является перевозочная работа, выраженная в 10 тыс. тонно-километрах брутто (10⁴ т·км брутто), или пробег локомотивов, выраженный в 100 локомотиво-километрах (10² л·км).

Удельный натурный расход топлива, затраченный на единицу перевозочной работы определяется по формуле

е = 10000·Е / m_cL, (8.2)

где е – удельный расход топлива; кг/10⁴ т·км брутто;

m_c – масса состава, m_c = 7000 т;

L – длина участка, L = 21,75 км.

е = 10000·725,65 / 7000·21,75 = 47,661 кг/10⁴ т·км брутто,

Топливо характеризуется различными значениями теплоты сгорания. Для сравнения тепловой ценности, например, угля и дизельного топлива, введено понятие условного топлива. Теплота сгорания 1 кг условного топлива принимается равной 29307 кДж (7000 ккал), что соответствует теплоте сгорания каменного угля и антрацита с невысоким содержанием балласта. Теплота сгорания дизельного топлива в среднем составляет 42624 кДж/кг, поэтому эквивалент (коэффициент) перевода дизельного топлива в условное топливо будет равен 1,45. По теплотворной способности 1 кВт·ч равен 3600 кДж (860 ккал) или эквивалентен 122,8 г условного топлива (1 кг.у.т = 8,143 кВт·ч).

Условный удельный е_у расход топлива

е_у = 1,45 · 47,661 = 69,108 кг.у.т/10⁴ т·км брутто.

9. Проверка тяговых машин локомотивов на нагрев

9.1. Общие сведения

Нагревание тяговой электрической машины локомотива зависит от величины тока, проходящего через её обмотки. Чем больший ток проходит через ее обмотки, тем сильнее нагреваются ее части.

При малом нагреве изоляции ее изоляционные свойства сохраняются долго, а при высоких температурах происходит интенсивный процесс ее старения и потери изоляционных свойств.

При рассмотрении процессов нагревания тяговых электрических машин используется не температура этой машины, а превышение её температуры над температурой окружающего воздуха.

Наибольшую силу тяги при расчете массы состава принимают с учетом ограничения по коммутации тяговых электродвигателей или по сцеплению колес с рельсами. Однако, кроме этих ограничений, на электроподвижном составе необходимо учитывать ограничение по нагреванию ТЭД.

Расчетная температура наружного воздуха t_нв определяется по данным метеорологических станций как средняя многолетняя (не менее чем за 5 лет)

В том случае, когда температура оказывается летом менее +15ºС, а зимой ниже нуля, за расчетную температуру берется соответственно +15ºС и нуль.

В курсовом проекте температуру наружного воздуха в момент отправления поезда со станции принимаем равной t_нв = +15ºС.

Для тяговых электродвигателей ГОСТ 2582-81 устанавливает продолжительный и часовой режимы работы. Продолжительный режим определяется наибольшим током, при котором работа в течение неограниченного времени при номинальном напряжении не вызывает превышения предельно допустимых температур. Часовой режим определяется наибольшим током, при котором работа электродвигателя от холодного состояния в течение 1 ч при номинальном напряжении не вызывает предельно допустимых температур.

Для тяговых генераторов устанавливаются продолжительные режимы при наименьшем и наибольшем напряжении.

Проверка электрических машин тепловозов на нагрев делается только в том случае, если на труднейших подъемах вводится ограничение скорости движения поезда ниже расчетной скорости тепловоза.

Если расчетное превышение температуры окажется выше допустимого, необходимо принять следующие меры к снижению температуры:

- изменить режим ведения поезда;

- ввести остановку на промежуточной станции для охлаждения тяговых электрических

машин;

- уменьшить массу состава.