«ГАЗОТУРБОВОЗ – ПЕРСПЕКТИВНЫЙ ВИД ТЯГИ» Выполнил: студент гр. ТЛТ-311 Лазарев Г.М. Проверил: старший преподаватель Самотканов А.В. доцент Михаилиди К.Г. 2006 СОДЕРЖАНИЕ ВВЕДЕНИЕ 1.ПРЕИМУЩЕСТВА ГАЗОТЕПЛОВОЗНОЙ ТЯГИ 1. Экономические выгоды использования газотепловозной тяги 2. Недостатки дизелей 3. Преимущества газотурбинных двигателей 2. ГАЗОТУРБОВОЗЫ 1. Газотурбинный двигатель 2. Современные газотурбовозы 3. Альтернативные виды топлива 4. Область применения газотурбовозов 3. КОНСТРУКЦИОННЫЕ ОСОБЕННОСТИ ГАЗОТУРБОВОЗОВ 1. Передача на газотурбовозе 2. Конструкция газотурбовоза 3. I веке газотурбинная тяга снова появляется на железнодорожных линиях.
Развитие на протяжении прошедшего столетия авиационных ГТД позволило буквально сделать революцию в самолетостроении.
Менее активно внедрялись газотурбинные двигатели в наземном транспорте, в частности, железнодорожном. Здесь ведущими при оценке эффективности нового вида тяги были вопросы тепловой экономичности первичных двигателей, а также их надежности. В те годы на автономных локомотивах прочные позиции уже завоевал дизель с газотурбинным наддувом, имеющий высокий КПД (37 — 38 %) и по тем временам вполне отвечающий требованиям железнодорожного транспорта по агрегатной мощности в секции.
Вполне понятно поэтому, что при создании первых газотурбовозов речь шла, прежде всего, о проверке эксплуатационных качеств ГТД в условиях резко переменных режимов их работы. Несомненно, учитывались также перспектива дальнейшего повышения кпд газотурбинного двигателя, возможность создания автономных локомотивов большой мощности. За последние годы в области отечественного и зарубежного дизелестроения достигли существенного снижения расходов на топливо и масло, повышения кпд дизеля (до 42 — 44 %). В США дизелестроительные фирмы за последние 20 — 25 лет значительно снизили (до 25 %) расход топлива на тягу, что позволило сэкономить сотни миллиардов долларов.
Чтобы догнать США, потребуется 10 — 15 лет, а стоит ли тратить время на эти работы, а не лучше ли направить усилия на применение на автономном подвижном составе новых типов силовых установок? Анализ показывает, что в настоящее время наиболее готовыми к применению на железнодорожном транспорте являются газотурбинные двигатели четвертого поколения (созданные для военно-промышленного комплекса), специально переработанные для нужд наземного транспорта.
Работы по использованию природного газа в качестве топлива для газотепловозов проводятся в ОАО "РЖД" начиная с 1984 г. C учётом размеров разведанных запасов природного газа, значительно превышающих разведанные запасы нефти, создание перспективного подвижного состава железных дорог будет ориентировано на топливно-энергетические ресурсы, обеспеченные в стране на длительную перспективу.
Природный газ относится к их числу. Эффективность газотепловозной тяги будет определяться объёмами замещения дорогостоящего дизельного топлива на значительно более дешевое газомоторное топливо (сжиженный и сжатый природный газ), а также экологическими преимуществами газового топлива, что особенно важно при эксплуатации в крупных транспортных узлах. За рубежом в практике локомотивостроения последних лет для турбопоездов и скоростных газотурбовозов применяют авиационные двигатели, приспособленные к условиям железных дорог.
Так как газотурбинному двигателю на локомотиве предстоит конкурировать с дизелем, то вопросы экономичности, надежности и срока службы — первостепенные. В настоящее время принципиальным является выбор параметров газотурбовоза и газотурбинного двигателя. Ряд специализированных предприятий в России готовы разработать, изготовить опытные образцы и поставлять специальные ГТД для газотурбовозов. Подготовлены технические предложения как применить газотурбинные двигатели на подвижном составе.
В основном они выполнены по одновальной схеме с регенератором. Работа ГТД предусмотрена на газе — может использоваться как сжатый газ, так и сжиженный. Характеристики удельного расхода топлива дизелем Д49 (1-9ДГ) мощностью 2206 кВт, замеренные на тепловозе, а также ориентировочные (расчетные) газотурбинными двигателями №1 и №2 мощностью соответственно 4 и 6 тыс. кВт (рис. 1). В связи с отсутствием опытных образцов таких двигателей расход топлива на холостом ходу и потребность в масле не определены.
Рис. 1. Характеристики удельного расхода топлива в зависимости от мощности Учитывая особенности газотурбинного двигателя — большую мощность при малом весе — возможно создание автономного локомотива с параметрами по тяге и скорости, равноценного перспективному электровозу, и даже превосходящего его, что недоступно тепловозу. 1.
ПРЕИМУЩЕСТВА ГАЗОТЕПЛОВОЗНОЙ ТЯГИ 1.1
Это преследует несколько целей: экономию средств на приобретение топли... Расчёты показывают, что суммарное замещение дизельного топлива природн... Это соответствует удельному индикаторному расходу топлива 154 г/(кВт•ч... Реально на локомотивах может быть реализован максимальный эффективный ... Дальнейшее увеличение параметров цикла нецелесообразно из-за значитель...
Названные недостатки дизелей заставляли конструкторов и ученых искать ... Следует отметить, что топливные элементы не являются тепловым двигател... он теоретически может достигать 100 % (практически достигнутые значени... 2) представлял собой одновальную силовую установку с регенерацией тепл... Газотурбинный двигатель газотурбовоза №1101 Таблица 1 Основные техниче...
Усовершенствована также система управления силовым агрегатом, применен... Эксплуатация этого турбопоезда в течение семи лет на маршруте Нью-Йорк... Турбопоезд “Jertain” (США) В качестве силовой установки применен ГТД к... Однако специалисты американских железных дорог и компании «Bombardier»... В октябре 2002 г.
Альтернативные виды топлива. В США провели исследования по расходу топлива турбопоездами на скорост... 2.4 . Один из путей повышения эффективности работы газотурбинных двигателей ... Но тогда увеличивается выделение вредных выхлопов, усложняется топливн...
3. . Газотурбовозы наиболее эффективны на следующих видах работы, по сравне... По сравнению с электровозами;  высокая автономность и спос... Область применения газотурбовозов.
КОНСТРУКЦИОННЫЕ ОСОБЕННОСТИ ГАЗОТУРБОВОЗОВ 3.1
Передача на газотурбовозе. Другая принципиально важная задача в проектировании газотурбовоза — вы... 4). 4. агрегат, связанный с турбокомпрессором только газовой связью. Изменени...
На железных дорогах России имеется ряд участков, где стыкуется электри... Применение вспомогательного дизель-генератора снизит расход топлива на... Специалистами ВНИКТИ определены основные требования, которые предъявля... На первом опытном образце предлагается установить освоенный промышленн... Наиболее целесообразно использовать сжиженный, так как в этом случае н...
ЗАКЛЮЧЕНИЕ Газификация автономной тяги позволит резко снизить годовое потребление дизельного топлива (практически на 25 – 30 %, т. е. на 0,9 млн. т) к 2020 г. при планомерной реализации программы по использованию сжиженного и сжатого природного газа в качестве моторного топлива для тепловозов, разрабатываемой совместно ОАО «РЖД», ОАО «Газпром» и администрацией Свердловской области.
Реализация программы должна быть начата с внедрения сжатого природного газа, так как при этом меньше затраты на инфраструктуру; затем по мере накопления опыта работы с газомоторным топливом будет решен вопрос о широком применении сжиженного газа. Характерно, что на сегодня индекс энергоэкономической эффективности перевозок на газе даже при предполагаемом двукратном повышении цены на газ приближается к единице, т.е. энергетическая составляющая перевозок на газе будет почти такой же, как на электрической тяге. Применение газотурбинной тяги позволит решить проблему согласования тяговых характеристик автономного и электрического тягового состава по осевой мощности, секционной мощности, скоростным характеристикам и унификации экипажа.
Изменится характер обслуживания и ремонта.
Модульность конструкции, малые габариты и вес ГТД, доступность для осмотра, контроля и диагностики позволяют эксплуатировать двигатель по состоянию и сократить эксплуатационные расходы.
Возможность замены двигателя и его узлов двумя мотористами за 30 мин. повышает эксплуатационную готовность и надежность локомотивов, сокращает сроки окупаемости локомотива, позволяет проводить регламентные работы на двигателе, как в составе локомотива, так и на стенде в депо. Существенно улучшается экологическая обстановка на линии и особенно в районе станции, так как ГТД хорошо согласуется с накопителями энергии, что позволяет стабилизировать режим работы двигателя в период отправления и прибытия поезда.
Непрерывность газодинамического процесса в ГТД позволяет перейти к широкому использованию твердых топлив или водоугольных эмульсий [2]. СПИСОК ИСТОЧНИКОВ 1. Фофанов Г.А Природный газ – моторное топливо для тепловозов. Вестник ВНИИЖТ – 2002, №4, стр. 15 - 18 2. Коссов Е.Е Перец В.В Перспективы применения газотурбинных двигателей на тяговом подвижном составе. Вестник ВНИИЖТ – 2000, №5, стр. 16 - 19 3. Калугин С.П Перспективы применения на тепловозах альтернативных видов двигателей.
Локомотив – 2000, №5, стр. 36 – 37 4. Бартош Е.Т Газотурбовозы и турбопоезда. М «Транспорт», 1978. 311 с. 5. Коссов В.С Нестеров Э.И Газотурбинная тяга: история и перспективы. Локомотив – 2005, №3, стр. 39-41 6. Коссов В.С Нестеров Э.И Газотурбинная тяга: история и перспективы. Локомотив – 2005, №4, стр. 37-40 7. Коссов В.С Нестеров Э.И Газотурбинная тяга: история и перспективы. Локомотив – 2005, №5, стр. 37-40 9. Седых А.Д Роднянский В.М Политика Газпрома в области использования природного газа в качестве моторного топлива.
Газовая промышленность – 1999, №10, стр. 8-9 10. Кириллов Н.Г Сжиженный природный газ – универсальный энергоноситель XXI века: новые технологии производства. Индустрия – 2002, №3 (29), стр. 113- 118 11. Кириллов Н.Г Сжиженный природный газ: социальные, экологические и энергетические аспекты применения на транспорте. Индустрия – 2001, №4(26), стр. 59-63 12. Коссов Е.Е Перспективы применения газотурбинных двигателей с использованием альтернативных топлив на железнодорожном транспорте.
Конверсия в машиностроении – 2001, №1, стр. 43-46.