Ж-л «Локомотив», № 6, 2001, с. 26-29
С момента выхода статьи «Универсальные ролико - лопастные расходомеры для тепловозов в журнале «Локомотив» №4 и 5, 2000 г. прошло больше года, и накоплен некоторый опыт их внедрения в депо. Надо сказать, что созданные в России расходомеры с уникальными свойствами постепенно завоевывают свою нишу в различных отраслях промышленности. Сейчас основными их потребителями являются предприятия МПС, нефтехимического комплекса, автотранспорт и пищевая промышленность.

Ролико - лопастные расходомеры в депо: некоторые результаты внедрения

Ж-л «Локомотив», № 6, 2001, с. 26-29
С момента выхода статьи «Универсальные ролико - лопастные расходомеры для тепловозов в журнале «Локомотив» №4 и 5, 2000 г. прошло больше года, и накоплен некоторый опыт их внедрения в депо. Надо сказать, что созданные в России расходомеры с уникальными свойствами постепенно завоевывают свою нишу в различных отраслях промышленности. Сейчас основными их потребителями являются предприятия МПС, нефтехимического комплекса, автотранспорт и пищевая промышленность.

С 1999 г. на некоторых дорогах началось активное внедрение ролико-лопастных расходомеров. Так, благодаря высокой точности измерений, они нашли применение на пунктах реостатной диагностики (ПРД) многих депо Московской дороги и Кроме того, разработка и внедрена методика оценки топливной экономичности дизелей тепловозов 2ТЭ1ОМ (депо Узловая) и ЧМЭЗ (депо Люблино). В 2000 г. были проработаны технические и организационные вопросы применения автономных бортовых расходомеров непосредственно на локомотивах. Рекомендации по установке и контролю показаний расходомеров переданы в депо Узловая (для грузовых тепловозов) и Унеча (для пассажирских).

В настоящее время, применяя высокоточные, неприхотливые в эксплуатации расходомеры, можно наладить точный учет потребления топлива и масла на магистральных и маневровых тепловозах. Кроме того, возможно нормировать расход натурного топлива на отдельных участках обращения локомотивов для различных весовых норм составов. Депо Узловая одним из первых год назад внедрило ролико-лопастные расходомеры на ПРД Там были использованы три варианта установки блока из двух расходомеров. Этот вариант представлен на рис 1.

Вариант 1 (упрощенный). Он рекомендуется к применению и начальный период внедрения диагностики дизелей по показаниям расходомеров (рис 1,а) Данный вариант предусматривает частичный разбор топливной системы тепловоза и подсоединение шлангов непосредственно в рассечку трубопроводов дизеля. Переносной блок расходомеров в этом случае устанавливается вблизи мест подсоединения шлангов, а измерительный кабель к вторичному прибору прокладывается на полу машинного отделения. Сам вторичный измерительный прибор МС-75 был вначале тоже переносным и помещался в кабине машиниста. Позже его установили стационарно в помещении ПРД. Блок расходомеров к топливной системе дизеля 1 ОД 100 подсоединяют два человека за 12 мин.

При этом варианте требуется повышенное внимание к прокладке измерительного кабеля, так как были отмечены случаи повреждения её дверьми тамбура и смятие оплетки входными дверьми ПРД. Кроме того, следует следить за правильностью закрепления кабеля рядом с вращающимся карданным валом в районе переднего редуктора. На некоторых дизелях 1 ОД 100 от фильтров тонкой очистки топлива к коллекторам низкого давления ТНВД идет гибкий шланг, отсоединять который нужно и одном месте непосредственно от фильтров. На большинстве же дизелей вместо гибкого и резинового шланга установлен жесткий трубопровод, который необходимо полностью снимать

Недостатки первого варианта:

• размещение блока расходомеров и измерительного кабеля непосредственно в машинном отделении затрудняет проход обслуживающего персонала с левой стороны дизеля;
• постоянное подсоединение и отсоединение штуцеров может привести к образованию заусениц и последующему попаданию их в расходомеры, что приведет к заклиниванию механизмов:
• необходимость заземления измерительного кабеля (применение кабеля в бронированной оплетке). IBK, так как возникающие мощные импульсы от главного генератора и коммутирующей аппаратуры высоковольтной камеры создают сильные помехи и паразитные наводки, нарушающие нормальный счет и способные даже вывести из строя вторичный электронный прибор.

Вариант 2. В феврале 2000 г. специалисты ПРД применили вторую схему расположения диагностического оборудования. Они отказались от переносного блока расходомеров и прокладки измерительного кабеля по полу машинного отделения и задействовали шланги длиной свыше 20 м.

Сам блок расходомеров поместили стационарно на первом этаже ПРД. Такое расположение позволило защитить оба расходомера СНП и IX П дополнительными фильтрами тонкой очистки топлива. Фильтры устанавливали непосредственно перед входными штуцерами расходомеров, что повысило их надежность и ресурс. Одновременно был укорочен и стационарно уложен измерительный кабель от блока расходомеров ко вторичному прибору МС-75.

Недостатки второго варианта:

• значительно усложнились операции подсоединения-отсоединения четырех шлангов. Отмечены повышенные затраты времени и трудоемкость на раскатывание и последующее скатывание тяжелых шлангов;
• дополнительное удлинение топливопроводов на линиях нагнетания и слива повысило противодавление в основном круге циркуляции топлива, что вызвало повышение давления в системе и увеличение затрат энергии на привод топливоподкачивающего насоса.

Вариант 3. В апреле 2000 г. главным технологом депо Ю.А. Жихоревым и мастером реостатных испытаний В.И. Юшко была разработана и применена третья схема стационарного расположения диагностическою оборудования (см. рис. 1,в).

Рис. 1.

Они изготовили шкаф расходомеров и установили его рядом с подъездным путем ПРД. Расположение шкафа соответствует траверзу левого турбокомпрессора дизеля, т.е. основного места подсоединения трубопроводов Параллельно кузову тепловоза на шкафе имеются крюки на которые вешают штуцеры шлангов. Общий вид шкафа расходомеров представлен на рис. 2.

Рис 2. Уставновка шкафа с блоком расходомера на ПРД тепловозов.

В шкаф в соответствии с нормами пожарной безопасности проведено электропитание и установлено освещение. В зимнее время возможен местный злектроподогрев. Шланги к топливной системе дизеля подсоединяет один человек непосредственно из машинного отделения. Длина каждого шланга составляет 3,5 м, причем в машинное отделение вводится только около 1,5 м. Шланги провисают и не препятствуют проходу обслуживающего персонала вдоль дизеля. От шкафа к ПРД измерительный кабель проведен воздушным путем. Его высота над кры- шей тепловоза - около 1 м. Для обеспечения прочности кабель висит врастяжку между двумя дополнительными стойками вместе со стальным тросом диаметром около 4 мм. Имеется и второй проект проведения измерительного кабеля подземным путем в трубе.

Опыт эксплуатации расходомеров на ПРД в депо Московской дороги Узловая, Унсча, Люблино, Новомосковск, а также в депо Ярославль, Горький-Сортировочный, Хабаровск показал значительное разнообразие применяемых схем их включения на различных сериях тепловозов. Причем, в том случае, если депо имеет несколько серий тепловозов, то возникаем сложность в унификации процессов подсоединения блока расходомеров. К примеру, топливные системы тепловозов ЧМЭЗ, 2ТЭ10М и 2ТЭ116 значительно отличаются по компоновке основного оборудования.

Единственным унифицированным местом топливных систем тепловозов большинства серий является место подсоединения трубопроводов к топливному баку, для чего и разработали стационарную топливную систему ПРД. Вариант ее монтажной схемы для тепловозов ЧМЭЗ с технологическими штуцерными болтами показан на рис. 3 (эта система устанавливается в депо Москва-Сортировочная).

Рис.3. Монтажная схема топливной системы ПРД тепловозов ЧМЭЗ (1- вторичный электронный прибор МС-75: 2,6-фильтры тонкой очистки топлива; 3-менометр: 4-топливоподкачивающий насос; 12,14 - штуцеры; 13- топливный бак; 18-электродвигатель; 19- предохранительный клапан; 20-блок расходомеров; 21-разьем; 22-штуцерный болт.)

После постановки секции тепловоза 10 на реостатную диагностику снимают два штуцерных болта 22 (см. вид I, рис. 3), где подсоединены трубопроводы 14 и 12 к наклонным трубам топливного бака 13. Затем на головки трубопроводов 14 и 12 накладывают соответственно головки шлангов 16 и 8 от ПРД. Вставляют и закручивают технологические болты 15 и 1 ), герметизируя полости шлангов и трубопроводов 14, 16 и 12, 8. Далее на хвостовики технологических болтов 15 и 11 на девают штуцерные головки соответственно шлангов 9 и 17 ПРД. Полученные колонки из головок штуцеров стягивают и фиксируют гайками.

Применение системы с технологическими болтами позволяет максимально упростить операции подсоединения шлангов. При этом предотвращается огибание головок трубопроводов 14 и 12 топливной системы тепловоза ЧМЭЗ от фланца топливного бака. Стационарная унифицированная топливная система ПРД состоит из блока 20, содержащего два расходомера СНП и ЕСП, вторичного электронного прибора МС-75 I, фильтров гонкой очистки топлива 2 и 6, топливоподкачивающего насоса 4 с электроприводом от электродвигателя 18 переменного тока (220 или 380 В), предохранительного клапана 19, трехходовых кранов 5 и 7, а также соединительных трубопроводов.

В схеме фильтры тонкой очистки топлива 2 и 6 установлены по направлению движения потока топлива перед расходомерами. До пуска дизеля краны переводят в штатное положение углового направления потока: вентиль 7 □ в положение соединения всасывающего шланга 9 с входным шлангом 16, а вентиль 5 соединения выходного шланга 8 со сливным шлангом 17.

После включения топливоподкачивающего насоса проверяют герметичность трубопроводов топливной системы тепловоза и внешней системы ПРД, удаляют воздух из системы и запускают дизель. Топливо в дизель в этом случае подается по цепи: всасывающая наклонная груба топливного бака 13 тепловоза, шланг 9. кран 7, шланг 16, штуцер 14 и далее в систему тепловоза. Из системы тепловоза топливо сливается по другой цепи: выходной штуцер 12, шланг 8, кран 5, шланг 17 и сливная наклонная труба топливного бака 13 тепловоза.

Затем краны 5 и 7 переводят в положение прямого потока топлива, обеспечивая удаление воздуха из трубопроводов расходомеров и фильтров. Одновременно включают электропривод 18 топливоподкачивающего насоса 4. Последний необходим для обеспечения подпора расходомера СНП и предотвращения работы этого расходомера в режиме всасывания, когда возможно выделение растворенного в топливе воздуха. Двухфазная среда (топливо + воздух) значительно снижает точность измерения. В этом случае топливо в дизель подается по цепи: шланг 9, кран 7, фильтр 6, топливоподкачивающий насос 4, расходомер "Н", шланг 16 и далее а систему тепловоза. Из системы тепловоза топливо сливается по следую щей цепи: шланг 8, кран 5, фильтр 2, расходомер "С", шланг 17 и сливная труба бака тепловоза. Предохранительный клапан 19 защищает топливоподкачивающий насос в случае повышения давления в системе нагнетания свыше 0,45 МПа. Вторичный электронный прибор МС-75 расположен стационарно в удобном месте и подсоединен к блоку расходомеров через разъем 21. После стабилизации параметров, контролируемых по приборам тепловоза и манометру 3, можно приступать к диагностике и настройке дизель-генератора тепловоза.

Достоинства варианта:

• простота выполнения операций подсоединения шлангов при испытаниях Все операции механик выполняет, стоя непосредственно на земле;
• быстрота подсоединения-отсоединения шлангов, на что затрачивается не более 10 мин;минимальное воздействие на топливную систему тепловоза;
• конструктивные особенности технологических болтов и разные диаметры штуцерныхголовок исключают ошибки при подсоединении шлангов.

В апреле 2000 г. силами специалистов ЗАО СМЦ-ВостокП совместно с учеными МИИТа были внедрены ролико-лопастные расходомеры на ПРД депо Унеча Московской дороги, где эксплуатируются тепловозы серий 2ТЭ10М, 2М62У, ЧМЭЗ и ТЭМ2. До августа 2000 г. дизель-генераторы этих тепловозов настраивали обыч- ным способом с помощью переносных блока расходомеров и вторичного измерительного прибора МС-75 по аналогии с упрощенным вариантом депо Узловая. Испытания системы для измерения расхода топлива на различных сериях тепловозов показали, что необходимо установить не стационарный а передвижной шкаф с измерительной аппарату- рой. Поэтому в депо вдоль подъездного пути ПРД построили эстакаду со шкафом, перемещаемым вдоль тепловоза по уголковым рельсам (рис. 4).

Рис. 4. Схема установки оборудования для измерения расхода топлива на ПРД в депо Унеча Московской дороги:( 1 - помещение ПРД; 2 - тепловоз 2ТЭ10М; 3 - ограждение эстакады; 4 - место установки шкафа с расходомерами при испытаниях тепловоза, 2 - 2М62; 5 - шкаф блока расходомеров и фильтров; 6 - блок расходомеров; 7 - фильтры тонкой очистки топлива; 8 - пакет шлангов; 9 - лестница на эстакаду; 10 - стойки эстакады; 11 - рельсы из уголков)

Стойки 10 эстакады установлены вдоль подъездного пути со стороны, противоположной помещению ПРД 1 с небольшим смещением в сторону, противоположную кабине машиниста тепловоза 2. По периметру эстакады поставлено ограждение 3. Вход □ по лестнице 9. На полу эстакады закреплены уголковые рельсы 11, по которым на колесах перемещается шкаф 5 с блоком расходомеров 6 и фильтров 7. Кроме этого, в шкафу разместили четыре шланга 8 для подсоединения расходомеров к топливной системе тепловоза. Шланги подают в машинное отделение через открытое окно (на рис. 4 оно зачернено). В случае установки на ПРД секции тепловоза 2М62У шкаф перемещается в положение 4 и шланги подают через соответствующее окно в машинное отделение. Основное достоинство данной системы □ существуют защита расходомеров фильтрами тонкой очистки и возможность перемещения шкафа для удобного подсоединения к топливной системе соответствующей серии диагностируемого тепловоза. Вначале 2001 г. специалистами ЗАО СМЦ-ВостокП совместно с учеными МИИТа создан принципиально новый измерительный блок для бортовой установки на тепловозы различных серий. Он представляет собой два базовых расходомера ОР-40/4С и программируемый вторичный прибор ПС1ЖТ18-261П. Разрешающая способность измерения расхода топлива составляет 10 смЗ. Количество топлива, потребляемое дизелями на номинальном режиме работы наиболее распространенных серий тепловозов и общее число суток или смен до обнуления вторичного прибора, приведено в таблице. Принципиально блок расходомеров без всяких ограничений может быть установлен на все существующие тепловозы, имеющие кольцевую (проливную) топливную систему. По результатам годовой эксплуатации расходомеров в депо Узловая был ориентировочно подсчитан экономический эффект. За период с ноября 1999 г. по ноябрь 2000 г. на реостате № 2, оборудованном ролико-лопастными расходомерами, провели настройку 27 дизель генераторов тепловозов 2ТЭ10М. Остальные тепловозы проходили регулировку на реостатах № 1 и 3. В среднем, после полной настройки характеристик и регулировки топлив- ной аппаратуры дизелей расход натурного дизельного топлива сократился на 28,2 л за один час работы дизеля на номинальном режиме. В сумме за один месяц экономия топлива на один тепловоз (по данным локомотивного депо)составила 154,7 кг. Следовательно, для рассматриваемого числа тепловозов получим: 12-154,7-27-1 = 50122,8 кг. В соответствии с данными на апрель 2000 г. цена 1 т дизельного топлива составляет 4500 руб. Тогда годовой экономический эффект, рассчитанный для 27 секций тепловозов 2ТЭ10М, составил: 4500x50,12 = 225552 руб., или 8354 руб. на 1 секцию.

Новые разработки для локомотивного хозяйства.

Количество топлива, потребляемого тепловозами, и суток (смен) до обнуления прибора.

Тепловоз	Дизель	Расход топлива за сутки, кг	Расход топлива за смену, кг	Количеств о суток*	Количе ство смен**
ТЭП70	2А-5Д49	11736,42	4268,18	73	201
2ТЭ116	1А-5Д49	8684,28	3157.92	99	272
2ТЭ10М	1ОД100	9073,86	3299,82	94	260
М62	14Д40	6063	2205,04	141	390
ЧМЭЗ	K6S310DR	4121,12	1498,12	28	574
ТЭМ2У	ПД-1М	3729,82	1356,22	230	634
ТГМ6А	ЗА-6Д49	3396,14	1234,96	253	696
ТГМ4А	211Д-3	2195,58	798,08	391	1077

*□ при работе дизелей на номинальном режиме 22 ч в сутки; ** - при работе дизетелей на номинальном режиме 8ч в смену.

Для стационарной установки на тепловоз целесообразно использовать полностью автономные расходомеры и встроенные вторичные приборы с питанием, рассчитанным минимум на 5 лет непрерывной работы. Дисплеи таких расходомеров пломбируют и доступ к кнопкам управления ограничивают.

В соответствии с техническим заданием в 2000 г. было изготовлено 12 образцов автономных ролико-лопастных расходомеров, выполненных на базе наиболее рас-пространенных типоразмеров. В качестве вторичного прибора использован программируемый блок ПС1ЖТ18П ((?ТТТАП Германия). Габаритный чертеж расходомера ОР-40/2СЭ для стационарной установки на тепловозы мощностью от 500 до 4400 кВт представлен на рис. 5.

Рис.5 Габаритный чертеж ролико-лопастного расходомера ОР-40/2С

Среди широкой гаммы приборов ПС1ЖТ18Пна тепловозах целесообразно применять серии 260 и 261. Приборы имеют удобный интерфейс и легко программируются. Кроме необходимых параметров расчета, можно ввести блокировку кнопки обнуления показаний, чем предотвратить несанкционированное вмешательство в работу расходомера.

Серия 260 позволяет фиксировать объем топлива, проходящий через расходомер, и измерять секундный, минутный или часовой расходы. Отсчет проходящего объема и расход топлива начинается в момент начала работы расходомера. После остановки расходомера счет прекращается. Затем, при повторной работе, счет продолжается с предыдущего значения. Таким образом, происходит накопление (суммирование) значений объема дизельного топлива, проходящего через расходомер. Максимальный объем топлива, фиксируемый прибором при данной (тепловозной) настройке составляет 9999999,9 дмЗ (разрешающая способность 0,1 дмЗ) или 9999,9999 мЗ. После прохода этого значения счет продолжается с нуля (по аналогии с электросчетчиком). Для большинства тепловозов наиболее распространенное значение производительности топливоподкачивающего насоса составляет 27 дмЗ/мин. Следовательно, до прохода через нулевое значение прибор можно использовать 6173 ч, или 257 дней непрерывной работы тепловоза.

При другой настройке прибора максимальный объем фиксируемого топлива МОЖНО увеличить на порядок, т.е. 99999999 дмЗ (при более грубой разрешающей способности в 1 дмЗ). В этом случае до прохода через нуль прибор можно использовать в течение 7 л  непрерывной работы тепловоза (в среднем до замены литиевой батареи питания). Для замера общего потребления топлива дизелем не- обходимо снять показания двух расходомеров и из большего значения (расходомер «Н») вычесть меньшее (расходомер «С»).

Серия 261 позволяет фиксировать объем топлива, проходящий через два расходомера и измерять разность их показаний. Это удобно для прямой фиксации расхода топлива дизелем.

Доктор технических наук В.Н. БАЛАБИН, кандидат технических наук  В.З. КАКОТКИН инженеры Г.Г. САМОЙЛОВ, МГУПС (МИИТ), А.С. НАЗАРОВ, главный инженер локомотивной службы Московской дороги