Содержание к диссертации
Введение
1. Анализ систем охлаждения тепловозных дизелей и задачи исследования 11
1.1. Анализ схем охлаждения тепловозных дизелей 11
1.1.1. Общие технические требования 11
1.1.2. Схемы систем охлаждения 12
1.1.3. Эксплуатационные условия и режимы работы систем охлаждения 26
1.2. Анализ характеристик неконструктивных элементов 29
1.2.1. Требования к охлаждающей жидкости 29
1.2.2. Характеристика ингибиторов коррозии, используемых при подготовке охлаждающих жидкостей для дизелей тепловозов 32
1.3. Анализ результатов исследований систем охлаждения тепловозных дизелей 37
1.4. Определений цели и задач исследования 45
2. Теоретические основы исследования систем охлаждения тепловозных дизелей 47
2.1. Математическая модель теплотехнического баланса, статических и динамических характеристик системы охлаждения 47
2.2. Динамические характеристики системы регулирования температуры охлаждающей жидкости тепловозных дизелей с автономным приводом водяного насоса 64
2.3. Математические модели полей температуры в потоке охлаждающей жидкости 76
2.3.1. Ламинарное течение с заданным профилем скорости 76
2.3.2. Теплообмен при турбулентном течении потока 83
2.4. Модель теплоотдачи при кипении 87
ВЫВОДЫ 99
3. Расчётно-экспериментальные исследования взаимодействия охлаждающей жидкости с омываемыми поверхностями цилиндров дизелей 1ОДН 20,7 /2*25,4 101
3.1. Особенности системы охлаждения двигателей типа ДН20,7/2*25,4 101
3.2. Тепловое состояние стенки цилиндра дизеля при образовании накипи 108
3.3. Расчет нестационарного поля температуры в стенке цилиндра дизеля 10 ДН 20,7/2*25,4 114
ВЫВОДЫ 119
4. Технологическое обеспечение качества охлаждающей жидкости 120
4.1. Факторы, влияющие на долговечность охлаждающей жидкости 120
4.1.1. Методика контроля изменения жесткости охлаждающей жидкости 120
4.1.2. Начальные качества охлаждающей жидкости 123
4.1.3. Изменение жёсткости охлаждающей жидкости от времени нахождения её в системе охлаждения тепловозов 124
4.1.4. Влияние доливов охлаждающей жидкости в процессе эксплу атации тепловозов 128
4.2. Совершенствования методов и средств контроля качества охлаждающей жидкости 135
4.2.1. Разработка метода контроля с использованием номограмм изменения жёсткости охлаждающей жидкости в эксплуатации 137
4.2.2. Прогнозирование долговечности охлаждающей жидкости методом экспоненциального сглаживания 139
4.3. Разработка автоматизированной системы мониторинга качества
охлаждающей жидкости в эксплуатируемом парке тепловозов 143
ВЫВОДЫ 148
5. Разработка мер повышения эффективности взаимодействия охлаждающей жидкости с омываемыми поверхностями цилиндров дизелей тепловозов 149
5.1. Разработка конструкции и способа применения фильтра охлаждающей жидкости 149
5.2. Уменьшение накипи в каналах охлаждения дизеля путем алитирования и покрытия стенок эмалью 151
5.3. Гидродинамический способ удаления накипи с теплоотдающих поверхностей цилиндров 158
5.4. Очистка каналов охлаждения дизелей от накипи с использованием пульсирующих потоков жидкости 164
5.5. Технико-экономическая эффективность от внедрения результатов исследований 170
5.5.1. Экономический эффект от повышения долговечности охлаждающей жидкости тепловых дизелей схем охлаждения для оптимизации тепловых
процессов на переменных режимах работы дизелей 179
Выводы 182
Заключение 183
Литература
- Схемы систем охлаждения
- Динамические характеристики системы регулирования температуры охлаждающей жидкости тепловозных дизелей с автономным приводом водяного насоса
- Тепловое состояние стенки цилиндра дизеля при образовании накипи
- Начальные качества охлаждающей жидкости
Введение к работе
В основных направлениях развития и социально-экономической политики железнодорожного транспорта на период до 2005 года /1/ указывается, что развитие и нормальное функционирование экономики нашей страьы невозможно без транспорта, основной задачей которого является удовлетворение народного хозяйства и населения в перевозках, повышение эффективности работы транспортной системы.
Необходимость повышения эффективности перевозочного процесса в современных условиях требует совершенствования организации эксплуатационной работы железных дорог, в том числе улучшения использования и ремонта локомотивов.
Локомотивное хозяйство - одно из наиболее фондоемких железнодорожного транспорта. На него приходится 13 % стоимости основных фондов и 28% эксплуатационных расходов.
Такая задача поставлена в программе «Реорганизация и развитие отечественного локомотиво- и вагоностроения, организация ремонта и эксплуатации пассажирского и грузового подвижного состава на период 2001 -2010 гг.»/2/.
Тепловозной тягой выполняются перевозки пассажиров и грузов на половине общей протяженности железных дорог России, а также маневровые работы на станциях и путях промышленного железнодорожного транспорта.
В последние 10 лет обновление парка тепловозов проходило в совершенно недостаточных объемах (5 - 10 тепловозов в год) по сравнению с предыдущими периодами (по 100 тепловозов в год) и к настоящему времени общая изношенность тепловозного парка составляет более 60%. В ближайшие годы существенного обновления парка тепловозов не предвидится в силу ряда причин:
- ограниченность мощностей тепловозостроительных заводов России;
- недостаток средств ОАО «РЖД» для приобретения (или лизинга) тепловозов в зарубежных странах и организации их ремонтного обслуживания;
- модернизация и капитальное оздоровление эксплуатируемых тепловозов соизмеримы со стоимостью новых тепловозов и ограничены производственными мощностями.
Эти и другие причины обуславливают особую значимость повышения эффективности эксплуатации и совершенствования ремонтного обслуживания имеющегося парка тепловозов и необходимость проведения научных исследований.
Одним из путей решения задачи совершенствования эксплуатационно-ремонтного обслуживания тепловозов является повышение надежности их основных узлов и систем. Надежная система охлаждения в значительной степени определяет эффективность эксплуатации и ремонтного обслуживания тепловозов.
По данным ежегодных анализов технического состояния тепловозного парка Министерства путей сообщения (МПС РФ, с 2003 года ОАО «РЖД») на систему охлаждения приходится до 30% всех неисправностей по дизелю, причем 50% из них связаны с неконструктивными элементами.
Причинами низкой надежности элементов (узлов) системы охлаждения тепловозов являются:
- несовершенство конструкции и качество их материалов;
- невозможность обеспечения адаптации теплового и гидродинамического режимов на переходных режимах работы дизеля, что приводит к критическим температурным напряжениям и трещинам цилиндровых втулок дизеля;
- локальные перегревы повышающие накипеобразование и шламоотложение;
- несоблюдение существующих правил эксплуатации и технологии ремонта тепловозов (по разным причинам) приводят к неплановым ремонтам и снижению общего ресурса работы.
Однако, несмотря на значительное количество работ, посвященных тепловозной тяге, конструкциям тепловозов, их эксплуатации, техническому обслуживанию и ремонту /3-19/ и др., вопросы надежности систем охлаждения тепловозных дизелей не получили должного освещения как с теоретической точки зрения, так и с практической стороны.
Поэтому рассмотрение вопросов повышения надежности элементов системы охлаждения дизелей тепловозов при их эксплуатации является актуальным.
Работа выполнена в соответствии с отраслевыми (МПС РФ) научно-техническими программами «Локомотивного хозяйства», «Создание перспективных технических средств и технологий», планов научно-технического развития МПС (2000 - 2004гг) - тема 19.10.00 «Фундаментальные и поисковые научные исследования», основными направлениями научных исследований СамГАПС «Совершенствование эксплуатационно-ремонтного обслуживания локомотивов», планов НИОКР Куйбышевской железной дороги по локомотивному хозяйству (1998 - 2004гг).
Цель и задача исследований.
Целью исследования является разработка и усовершенствование методов и средств, повышающих эксплуатационную надежность водяной системы охлаждения дизелей тепловозов.
Для достижения поставленной цели в работе сформулированы следующие задачи:
1. Проанализировать преимущества и недостатки существующих систем охлаждения тепловозных дизелей в условиях повышенного износа.
2. Усовершенствовать физические и математические модели теплотехнического баланса и теплового состояния элементов систем охлаждения тепловозных дизелей и их элементов и получить решения в виде зависимостей от температуры при ламинарном и турбулентном режимах течения жидкости в каналах охлаждения.
3. Провести исследование статических и динамических характеристик схем системы охлаждения с автономным приводом водяного насоса.
4. Усовершенствовать методы и средства контроля качества охлаждающей жидкости и исследование поля температуры на нестационарных режимах в стенке цилиндра дизеля 10ДН20, 7/2 25,4.
5. Усовершенствовать методы и средства, а также разработать систему мониторинга, качества охлаждающей жидкости и выбрать типы и методы нанесения защитных покрытий омываемых поверхностей от отложений накипи и коррозии.
Методы исследования.
При выполнении работы применялись экспериментальные методы, методы математического моделирования, методы математической статистики, методы планирования и обработки результатов натурного эксперимента. Математические модели уточнялись и корректировались по результатам экспериментальных исследований.
Научная новизна.
1. Усовершенствованы физические и математические модели теплотехнического баланса и теплового состояния систем охлаждения тепловозных дизелей и их элементов.
2. Разработаны принципы и методы создания систем регулирования температуры стенки цилиндра с автономным приводом водяного насоса.
3. Предложены методы и средства контроля качества охлаждающей жидкости, в том числе автоматизированная система мониторинга.
Практическая ценность.
1. Разработаны и усовершенствованы физические и математические модели теплотехнического баланса и теплового состояния систем охлаждения тепловозных дизелей и их элементов.
2. На основании проведенных расчетов и экспериментальных исследований по разработанным моделям установлены основные причины образования отложений накипи в каналах охлаждения цилиндров дизелей и разработана система мониторинга и мероприятия по их снижению.
Реализация результатов работы.
Разработанные математические модели теплотехнического баланса и теплового состояния систем охлаждения тепловозных дизелей реализованы в методах, алгоритмах, программах расчета и технических решениях. Материалы диссертации используются в учебном процессе. Разработанные и усовершенствованные методы и средства контроля качества охлаждающей жидкости используются в локомотивном депо Самара.
Апробация работы.
Основные материалы диссертации докладывались, обсуждались и нашли ободрение в решениях и материалах научно-практических конференций: «Ресурсосберегающие технологии на железнодорожном транспорте» (г.Москва, МИИТ, 1998); «Актуальные проблемы развития транспортных систем» (г. Гомель, БелГУТ, 1998); «Актуальные проблемы развития железнодорожного транспорта» (г. Москва, РГОТУПС, 1999); «Исследования и разработки ресурсосберегающих технологий на железнодорожном транспорте» (г. Самара, СамИИТ, 1999, 2001, 2002 гг.); «Проблемы и перспективы развития железнодорожного транспорта» (г. Ростов-на-Дону, РГУПС, 1999); «Вклад ученых вузов в научно-технический прогресс на железнодорожном транспорте» (г. Самара, СамГАПС, 2003); «Новейшие достижения науки и техники на железнодорожном транспорте» (г. Челябинск, 2004); «Актуальные проблемы и перспективы развития железнодорожного транспорта» (г. Самара, 2004); на заседаниях научно-технического семинара электромеханического факультета СамИИТа (1997, 1998, 1999, 2000, 2001, 2002, 2003 гг.); на научно-техническом совете локомотивной службы Куйбышевской железной дороги (1999, 2003, 2004 гг.); на расширенном заседании научного семинара кафедры «Локомотивы» СамГАПС (2004 г.).
Публикации.
Основное содержание диссертации отражено в 47 печатных работах, включающих 23 статьи и тезисы 18 докладов, 4 авторских свидетельства на изобретения и 2 свидетельства о регистрации интеллектуального продукта.
Структура и объем работы.
Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав, заключения, выводов, списка использованных источников и приложений. Материалы диссертации содержат 205 страниц основного текста, 52 рисунка, 8 таблиц и 3 приложения на 32 страницах. Список использованных источников содержит 197 наименований. Общий объем работы 243 страниц.
Схемы систем охлаждения
На рис. 1.5 приведена схема системы водяного охлаждения, объединенной с системой охлаждения воздуха, поступающего в двигатель из турбокомпрессора. Особенностью этой схемы является возможность использования горячей воды, охлаждающей дизель, для подогрева воды, охлаждающей надувочный воздух, что необходимо при низких температурах наружного воздуха. Для этой цели обе системы соединены трубопроводами и снабжены соответствующими термостатами. Термостат в системе охлаждения дизеля позволяет замкнуть накоротко систему охлаждения при низких температурах охлаждающей воды, а термостат в системе охлаждения наддувочного воздуха пропускает часть горячей воды из системы охлаждения дизеля в систему охлаждения наддувочного воздуха.
На рис. 1.6 приведена схема системы охлаждения (тепловозов ФРГ), которая отличается тем, что на ней предусмотрено перепускное устройство. В одном блоке располагаются термодатчик, омываемый водой из системы охлаждения дизеля, и клапан. При низкой температуре охлаждающей жидкости клапан находится в крайнем верхнем положении, и теплоноситель поступает в бак и далее на всасывание к насосу, минуя радиатор. Это позволяет даже при низких температурах воздуха поддерживать температуру охлаждающей жидкости на достаточно высоком уровне. При нагревании теплоносителя термодатчик перемещает золотник вверх, открывая проход маслу к поршню клапана. Поршень перемещается вниз, и связанный с ним клапан перекрывает проход теплоносителю к баку. В этом случае теплоноситель поступает в радиатор.
Несколько необычна система охлаждения двигателя с наддувом и двумя кругами циркуляции воды (США), приведенная на рис. 1.7. По большому кругу вода проходит от наноса 5, приводимого от двигателя, в рубашку охлаждения и снова к наносу. По меньшему кругу циркуляции вода проходит через радиатор 8, затем через маслоохладитель 9 и теплообменник 1 охлаждения надувочного воздуха к наносу 10. Регулирование теплового режима двигателя осуществляется с помощью термостата 4, который часть воды из меньшего круга перепускает в большой круг циркуляции и термостата 7, перепускающего часть воды мимо маслоохладителя.
Все рассмотренные системы охлаждения дизелей оборудованы обводными каналами, позволяющими замкнуть трубопроводы системы охлаждения накоротко и тем самым исключить переохлаждение двигателя при работе на малых нагрузках или при низкой температуре атмосферного воздуха, уменьшить время прогрева, причем регулирование теплового режима с помощью такого перепуска рассматривается как равнозначное регулированию изменением расхода воздуха.
В дизелях с надувом проблема подогрева надувочного воздуха при работе на малых нагрузках и при низкой температуре атмосферного воздуха решается путем перепуска части воды, охлаждающей дизель, в контур циркуляции воды, охлаждающей наддувочный воздух.
На тепловозах ТГЗОО, V320, некоторых тепловозах фирмы «Краусс -Маффей» (ФРГ) и D1000 (Великобритания) применяют перепуск воды из контура охлаждения дизеля в контур охлаждения наддувочного воздуха. Это позволяет повысить температуру наддувочного воздуха при работе тепловоза на малых нагрузках в холодное время года.
Фирма «Дженерал электрик» создала систему охлаждения для тепловозов серии U25B, в которой оптимальная температура теплоносителей поддерживается автоматически в любое время года на всех нагрузках за счёт организации пропуска воды (рис. 1.8). Циркуляционный насос 6 подаёт охлаждающую воду из дизеля непосредственно в бак или через секции холодильника. Вода из секций холодильника возвращается в бак 3 и затем поступает в насос через водомасляный теплообменник 2. Количество воды, проходящее через секции, регулируется с помощью шести спаренных клапанов 5, работающих параллельно тремя группами. При низкой температуре охлаждающей воды клапаны закрыты и вся вода из двигателя поступает в бак в обход секций холодильника. С повышением температуры воды соответствующие термостаты срабатывают и открывают поочерёдно клапаны всех трёх групп.
Динамические характеристики системы регулирования температуры охлаждающей жидкости тепловозных дизелей с автономным приводом водяного насоса
Для улучшения динамических характеристик предложено вместо жесткого привода водяного насоса от коленчатого вала ТД использовать автономный электропривод. Функциональная схема такой системы приведена на рис. 2.11. 7в2 - — р ТД УУ ь Тв эп "н н Рис. 2.11. Функциональная схема САРТ с автономным электроприводом водяного насоса: УУ - устройство управления; ЭП - электропривод
Использование автономного привода насоса позволяет существенно повысить быстродействие канала охлаждения ТД, поскольку скорость вращения вала насоса в этом случае не привязана жестко к скорости вращения вала ТД. В такой системе охлаждения путём адаптации гидродинамических процессов к тепловым процессам может быть значительно улучшено тепловое состояние ТД. Рассмотрим возможность регулирования температуры tc] с помощью САРТ, работающей по принципу обратной связи. Для этого в ТД следует установить датчики, измеряющие значение tci. Функциональная схема такой САРТ (назовем ее САРТ-2) приведена нарис. 2.12. Рис. 2.12. Функциональная схема САРТ-2
В этой схеме имеется два контура регулирования. Первый контур, служащий для регулирования температуры tcb включает в себя датчик этой температуры Atci и задающее устройство ЗУ\, формирующее задающий сиг-нал 7ці з о требуемом значении tci. Разность сигналов Atc] = Гц) з - tc] поступает на вход УУ, которое и управляет электроприводом насоса. Второй контур, включающий в себя регулятор температуры воды (РТВ), обеспечивает регулирование Тж в соответствии с задающим сигналом Твз, формируемым задающим устройством ЗУі- В частном случае Твз = const. Значение Тж получается как среднее между значениями Тв\ и Тъъ
Структурная схема САРТ-2 приведена на рис. 2.13. На этой схеме эп( ) к. AftH(Q = AuJt) (Тэ1р + \ХТэ2р + \) (2.19) передаточная функция ЭП; Гэ1 и Гэ2 - постоянные времени, зависящие от электрических и механических характеристик ЭП; Ку - коэффициент усиления усилителя УУ; К К.т(Р) = д.т Тд.тР + (2.20) передаточная функция датчика температуры tc] м Каналі і ьп V+1 Канал II «„, -К, &- , Ли 1 Кх Д»15 , ъ & -Л-Дс1 v+1x& +n 2 +1 +1 ST 4 j Лд, тР+1 Канал III Д2к, - г„ «г 1 АГ1ср , «.ж "" .»р+1 .,р+1 РИС. 2.13. Структурная схема САРТ-2 с упрощенной моделью ЭП На приведенной схеме не учитывается влияние возмущений (А/г, А«д, Гвз и др.) на температуру Г ..
Если не требуется обеспечивать Atci = 0, т.е. температура tcj может изменяться при изменении h, то коэффициент К4 можно определить из условия допустимого установившегося отклонения Atcj. Если, как и в САРТ-1, принять, что Atci = 150 С при А/г = 53 %, a Atcl АГці.3, то К4 = KHKBKV = 0,5 Кh = 0,5 5,66 = 2,83 — % Если ставится задача обеспечить АГці = 0, то следует принять АГці.3 =0, а звено К4 в структурной схеме надо исключить. Коэффициент Кэп определим из условия, что при wy = 5 В имеем пи = 3000 об/мин. Тогда В ,. «н 3000 „.об/мин. Кт=- - = — = 600 Му 5 Общий коэффициент усиления (передачи) в контуре регулирования температуры Гці равен (при Клл =1): К = КуКэпКвКу. (2.21) Если Кш =600 , кв= 0,047 М/ч » А =2 -» то для получения, В об/мин м /ч например, К = 10 (этого значения АГ достаточно для поддержания Тц\ на заданном уровне в установившемся режиме с точностью 10 %), следует иметь К= = 0,178-? у 600-0,047-2 С
Малый коэффициент передачи (усиления) усилителя обусловлен тем, что в принятой системе большим коэффициентом передачи обладает ЭП (т.е. он выполняет функции и усилителя) и датчик температуры (обычно у таких датчиков Кят « 1). Однако для исследования статических и динамических характеристик САРТ такое перераспределение коэффициентов передачи не имеет значения.
При моделировании примем: Гэ) = 0,1 с; Тэ2 = 1 с. Остальные параметры -как в САРТ-1 иСАРТ-2.
При использовании простейшей модели ЭП (в виде передаточной функции (2.19)) невозможно оценить изменение промежуточных переменных ЭП: тока якоря двигателя, вращающего момента на его валу и т.д. В то же время это необходимо знать для оценки режимов работы элементов ЭП. В частности, переходные процессы могут сопровождаться большими перегрузками по току двигателя и питающего его преобразователя электроэнергии. Для получения информации об изменении интересующих нас переменных следует использовать более подробную математическую модель ЭП.
Тепловое состояние стенки цилиндра дизеля при образовании накипи
Специфические условия работы тепловозных дизелей являются причиной больших температурных и механических напряжений в деталях цилиндро-поршневой группы. Высокие температурные и механические напряжения вызывают появление в гильзах трещин, в том числе в адаптерной зоне (сечение А-А на рис. 3.7) и задиров на рабочей поверхности. Тг= 950 К А ОСг=500 Вт/(м2К) А Тв= 353 К (Хв ОООВт/Ш Тв= 353 К ав=5000Вт/(м2Ю Тг= 650 К ОСГ=230 Вт/(мгК)
Схема стенки цилиндра дизеля 10ДН20,7/2 25,4 Втулка цилиндра изготовлена из легированного чугуна. Коэффициент теплопроводности чугуна при 150 С равен А= 50 Вт/(м2 К). Для обеспечения необходимой надёжности и долговечности втулка в средней части охлаждается водой и имеет оребрение. Вода подводится в сечении Б-Б под избыточным давлением 0,27 МПа. Средние за цикл температуры газа Тг и коэффициенты теплоотдачи а со стороны газа, а также температуры и коэффициенты теплоотдачи воды в сечениях А-А и Б-Б приведены на схеме рис. 3.7. В каналах охлаждения в процессе эксплуатации образовывается накипь. Коэффициент теплопроводности накипи при 80 С равен Л= 1 Вт/(м2 К). Толщина стенки цилиндра равна 10 мм, а высота канала охлаждения 7,5 мм (см. рис. 3.7). Толщина стенки существенно меньше радиуса цилиндра и поэтому стенка цилиндра может быть рассмотрена как плоская.
Необходимо определить температуру стенки цилиндра со стороны газа и со стороны каналов охлаждения в сечениях А-А и Б-Б в вариантах без накипи и с накипью толщиной до 2 мм. Приведён пример расчёта температуры стенки цилиндра со слоем накипи 5 = 0,2 мм. Для упрощения условия задачи теплофизические параметры воды и накипи принимаем при 80 С, а стенки цилиндра при 150 С.
Расчёт распределения температуры в сечении Б-Б выполняют в той же последовательности, как и для сечения А-А. В результате получаем следующие значения температур без слоя накипи: к = 210,5 em/м К, q = 62555 вт/м , tc] =105 С, tc2 = 92,5 С. Значения температур в сечении А-А со слоем накипи: k = 202,1 вт/м2,К, q = 60026 вт/м2, tc, = 116 С, tc2= 92,0 С.
Зависимость коэффициента теплоотдачи в канал охлаждения от скорости воды в рубашке охлаждения дизеля 1 ОД 100
С использованием зависимости коэффициента теплоотдачи в канал охлаждения от скорости воды в рубашке охлаждения выполнены расчёты влияния скорости воды на температуру стенки со стороны газа tci и со стороны воды tC2 на различных режимах работы дизеля. На рис. 3.9 приведена такая зависимость для 15 позиции контроллера. t,c % tCn 4ч т т . 0,2 0,7 1,2 1,7 2,2 2,7 3,2 W, м/с Рис. 3.9. Влияния скорости воды на температуру стенки со стороны газа tc] и со стороны воды tc2 на 15 позиции контроллера.
Из графика видно, что на 15 позиции контроллера при увеличении скорости воды в 4 раза с 0,7 м/с до 2,8 м/с температура стенки со стороны газа уменьшается с 210 С до 165 С, т.е. на 21,4 %.
Результаты расчёта выявили, что с уменьшением режима работы двигателя зависимость температуры стенки цилиндра от скорости воды в рубашке охлаждения незначительно уменьшается. Так на «0» позиции контролера при увеличении скорости воды в 4 раза с 0,7 м/с до 2,8 м/с температура стенки цилиндра со стороны газа уменьшается со 140 С до 138 С, т.е. всего на 2 градуса или на 1,4 %
Начальные качества охлаждающей жидкости
При эксплуатации тепловозов качества охлаждающей воды претерпевают изменения под воздействием различных факторов обусловленных эксплуатационно-ремонтным обслуживанием: - тепловые режимы работы дизеля; - пробой выхлопных газов в систему охлаждения; - утечки, испарения, долив охлаждающей воды (в т.ч. неингибированной); - временный слив охлаждающей воды при ремонте или полная её замена; - другие.
Методика контроля изменения жесткости охлаждающей воды заключается в следующем. Объект контроля - охлаждающая жидкость в системе охлаждения тепловозных дизелей. Параметр контроля - показатель общей жесткости измеряемый в мг-экв/кг. Способ контроля - химический анализ. Периодичность контроля - на каждом профилактическом и плановом ремонтах. Для исследовательских целей периодичность устанавливается в соответствии с целью и программой исследования, Посуда мерная лабораторная стеклянная II класса по ГОСТ 1770-74: пипетки на 10,25,50,100 мл, бюретки 25,50 мл. колбы конические по ГОСТ 10394-72 вместимостью 250 300,500 мл. Капельница по ГОСТ 9876-73: пипетка 1 мл, 5 мл с делением через 0,01 мл; цилиндр мерный 100 мл. Воронки стеклянные по ГОСТ 8613-75. Реактивы: - трилон Б (комплексон III, двунатриевая соль этилендиаминтетрауксусной кислоты) по ГОСТ 10652-73; - аммоний хлористый по ГОСТ 3773-72; - аммиак водный по ГОСТ 3760-73, 25%-ный раствор; - хром темно-синий кислотный, эриохром черный (индикатор); - кислота соляная по ГОСТ 3118-77; - металлический цинк по ГОСТ 3640-79.
Для анализа в чистую посуду отбирается проба охлаждающей воды в количестве 0,5 л из сливного крана расширительного бака, предварительно слив не менее 0,5 л для удаления отстоя.
Выполнение анализа.
Пробу воды, предварительно отфильтрованной, в количестве 100 мл нейтрализуют в колбе 0,05 Н раствором соляной кислоты. Затем в колбу приливают 5,0 мл аммиачного буферного раствора, добавляют 0,1 г сухой смеси индикатора и перемешивают. Титрование осуществляется при тщательном перемешивании 0,01 Н раствором трилона Б до изменения окраски в эквивалентной точке ( окраска должна быть синей с фиолетовым оттенком при хром темно-синем индикаторе или синей с зеленоватым оттенком при эриохром черном индикаторе).
Результат анализа определяют по формуле: Жд = 0,1 -я, мг-экв/кг (4.1) где а - количество мл раствора трилона 0,01 Н, использованного для титрования пробы; 0,1 - коэффициент приведения к 0,1 Н раствору трилона. Точность анализов.
Изложенная методика позволяет определять показатель жесткости охлаждающей воды с точностью 0,001 мг - экв / кг. Титрование проводится в капельном режиме (1 мл 20 капель), цена деления на мерной пипетке 0,01 мл, уверенное восприятие изменения цветности анализируемого раствора фиксируется при ± 1 капля в конечной точке титрования. Количество израсходованного 1 мл раствора трилона при титровании соответствует 0,1 мг-экв / кг жесткости охлаждающей воды.
В подавляющем большинстве локомотивных депо и на пунктах экипировки тепловозов основой для приготовления охлаждающей жидкости является конденсат водяного пара.
Действующие в настоящее время инструкции допускают также воду ионообменной обработки, воду получаемую методом электродиализа или обратного осмоса, природную воду соответствующего качества. Однако первые два способа не получили широкого распространения, а природная вода не имеет соответствующего качества. Конденсат водяного пара приготавливают в паровых котлах (стационарных или паровозных) из водопроводной воды с химическими добавками для защиты самих котлов от ржавчины и накипи. Затем в конденсат в специальных емкостях добавляют расчетное количество присадок (фосфорный ангидрид, нитрат натрия, каустическую соду) для обеспечения требований к охлаждающей жидкости (табл. 1.1).
Контроль за качеством охлаждающей жидкости на тепловозах осуществляется на каждом профилактическом и плановом ремонте работниками химико-технической лаборатории локомотивного депо.
Анализом определяют жесткость, концентрацию хлориона, щелочность, содержание взвешенных веществ и противокоррозионных присадок.
Общая жесткость конденсата для приготовления охлаждающей жидкости находится в пределах 0,05...0,1 мг-экв/кг и определяется степенью совершенства работы паровых котлов (унос вместе с паром капельно-жидкой исходной влаги). Содержание хлорионов по той же причине составляет 5...10 мг/кг.
