Изотермическими транспортными средствами называются вагоны, цистерны, контейнеры и др., имеющие теплоизоляцию ограждающих конструкций ( стен, крыши, пола, потолка и др. ) из теплоизоляционных материалов с низким коэффициентом теплопроводности (полистирол, пенополиуретан и т.п. ). Это позволяет резко снизить теплопритоки в грузовое помещение транспортных средств в летний период и теплопотери в зимний период при перевозке грузов, требующих для сохранения их качества поддержания заданного температурного режима в течение груженого рейса.
«Соглашение о международных перевозках скоропортящихся пищевых продуктов и о специальных транспортных средствах, предназначенных для этих перевозок ( СПС )», разработано Комитетом по внутреннему транспорту Европейской экономической комиссии ООН и подписано в Женеве 01 сентября 1970 г. Советский Союз присоединился к этому соглашению в 1975 г.
Распоряжением Правительства Российской Федерации от 08 июня 2001 года № 788-р компетентными органами по выполнению обязательств, связанных с участием Российской Федерации в СПС, назначены : Минтранс России – по перевозкам, осуществляемым автомобильным транспортом, и МПС России – по перевозкам , осуществляемым железнодорожным транспортом.
Соглашением СПС изотермические транспортные средства делятся на две категории :
- обычные - с коэффициентом теплопередачи , не превышающим 0,7 Вт/( м2. С ) ;
- с усиленной теплоизоляцией – с коэффициентом теплопередачи, не превышающим 0,4 Вт /( м2 . 0С).
Для перевозки скоропортящихся грузов по железным дорогам Российской Федерации используются принадлежащие организациям железнодорожного транспорта, а также принадлежащие на правах собственности или аренды юридическим или физическим лицам, либо находящиеся в хозяйственном ведении юридических лиц изотермические вагоны ( рефрижераторные секции, автономные рефрижераторные вагоны без служебного отделения ( АРВ ) и со служебным помещением ( АРВЭ), вагоны-термосы, ИВ-термосы, живорыбные вагоны, цистерны – термосы для вина и молока, вагоны-цистерны для вина), а также крытые вагоны, рефрижераторные и универсальные контейнеры.
8.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О СПОСОБАХ ОХЛАЖДЕНИЯ И ОТОПЛЕНИЯ ВАГОНОВ
8.1.1. М а ш и н н о е о х л а ж д е н и е . В рефрижераторном подвижном составе применяются паровые компрессионные хладоновые (хладон-12) холодильные машины с одноступенчатым и двухступенчатым сжатием паров холодильного агента.
Холодильная машина — замкнутая система, состоящая из отдельных аппаратов (компрессора, конденсатора, испарителя, теплообменника и др.), соединенных между собой трубопроводами, внутри которых циркулирует хладагент.
В холодильных установках с одноступенчатым сжатием паров хладагента компрессор 1 (рис. 8.1), на работу которого затрачивается электрическая энергия, производит сжатие паров хладагента и через маслоотделитель 2 направляет их в конденсатор 3. В маслоотделителе пары очищаются от примеси масла, унесенного из компрессора, а в конденсаторе сжижаются за счет отдачи через стенки оребренных труб тепла воздуху. В рефрижераторном подвижном составе используются конденсаторы с воздушным охлаждением.
Температура конденсации tк и давление в конденсаторе Рк зависят от вида хладагента и температуры охлаждающего воздуха, подаваемого на конденсатор. Жидкий хладагент в конденсаторе и переохладителе охлаждается до более низкой температуры tи и накапливается в ресивере, представляющем собой цилиндрический сосуд с вмонтированным смотровым стеклом. Из ресивера 4 он проходит через регулирующий вентиль 5, при этом давление хладагента понижается до Р0 и он поступает в испаритель 6, где кипит при температуре t0 за счет отнятия тепла от среды, соприкасающейся с поверхностью испарителя, вследствие чего среда охлаждается.
Давление хладагента Р0 и температура t0 определяются степенью открытия регулирующего вентиля. Температура кипения должна быть ниже температуры охлаждаемой среды. Образовавшиеся в испарителе пары хладагента отсасываются и вновь сжимаются компрессором.
Охлаждаемой средой в камере холодильника или грузовом помещении вагона является воздух.
Хладоновые холодильные установки с одноступенчатым сжатием паров применяют в 5-вагонных секциях БМЗ, а с двухступенчатым— в автономных рефрижераторных вагонах и 5-вагонных секциях ZB-5.
Холодильная установка в 5-вагонной секции БМЗ работает на хладоне и отличается наличием теплообменника (между компрессором и испарителем), осушителя и фильтра (между ресивером и теплообменником).
Рис. 8.1. Схема компрессионной холодильной установки непосредственного охлаждения:
1 – компрессор; 2 – маслоотделитель; 3 – конденсатор; 4 – ресивер; 5 – вентиль;6 - испаритель
Жидкий хладон из ресивера, пройдя теплообменник, поступает к регулирующей станции и через коллектор в испаритель. В теплообменнике происходит перегрев паров, выходящих из испарителя, за счет тепла жидкого хладона, идущего из ресивера к регулирующей станции. Это увеличивает холодопроизводительность установки и уменьшает возможность попадания жидкого хладона в цилиндры компрессора.
Степень дросселирования хладона и заполнения испарителя жидкостью регулируется автоматически в зависимости от температуры паров хладона, которую воспринимают термобаллоны терморегулирующих вентилей, поставленные на паровом трубопроводе после испарителя. Испаритель находится в грузовом помещении вагона. Из него пары хладона через коллектор, теплообменник и фильтр отсасываются компрессором.
В схеме холодильной установки 5-вагонной секции БМЗ нет маслоотделителя, что повышает надежность системы.
Цикл двухступенчатого сжатия в холодильных установках автономных рефрижераторных вагонов и 5-вагонных секций ZB-5 осуществляется без промежуточного охлаждения (промежуточный сосуд отсутствует): пары хладона-12 из испарителя отсасываются компрессором двухступенчатого сжатия через регулятор давления всасывания и обратный клапан. До поступления в цилиндры компрессора пары хладона проходят через картер, охлаждают электродвигатель, сами несколько нагреваются и подаются в три цилиндра низкого давления, где сжимаются до промежуточного давления. Затем через перепускной клапан поступают в четвертый цилиндр высокого давления и через маслоотделитель и обратный клапан поступают в конденсатор, обдуваемый двумя вентиляторами. Жидкий хладон поступает в ресивер и через осушитель, регулирующий вентиль и распределитель снова попадает в испаритель, через который воздух грузового помещения вагона прогоняется двумя вентиляторами и охлаждается. Масло из маслоотделителя стекает в поплавковую камеру, откуда автоматически сливается в картер компрессора. Холодильные установки последних лет выпуска маслоотделителя не имеют. Это повысило их надежность. Для уменьшения нагрузки на электродвигатель при пуске компрессора имеется байпасная линия, разгружающая компрессор.
В соответствии с Монреальским протоколом по веществам, разруша-ющим озоновый слой ( 1987 г. ), используемый в рефрижераторных вагонах постройки завода Дессау и ПО БМЗ в качестве хладагента хладон -12 (R12) признан активным разрушителем озонового слоя Земли. Поэтому его производство согласно постановлению Правительства Российской федерации от 05.05.1999 г. № 490 должно было прекращено с 01.07.2000г.
Все развитые страны, отказавшиеся от использования хладона-12 в холодильном оборудовании, ужесточили ввоз и вывоз этого хладона в чистом виде и продукцию его содержащую. Постановлением Правительства Российской Федерации от 09.12.1999г. № 1368 аналогичные меры приняты и в России.
Наиболее близким по термодинамическим свойствам к хладону -12 является озонобезопасный хладон – 134а ( R 134а). Однако этот хладагент очень дорогой ( 1 кг стоит около 10 долларов США ) и не совместим с используемым в холодильных установках РПС минеральным маслом марки ХФ12-16.
Альтернативными хладону-12 и апробированными Всероссийским научно-исследовательским институтом железнодорожного транспорта
(ВНИИЖТом) в холодильных установках рефрижераторных вагонов хлад-агентами являются смесевые хладагенты на основе хладона-22 ( R22). К ним относятся хладон АФ и более усовершенствованный его вариант- С10М1, которые разрешены к применению в Российской Федерации до 2030г. Эти хладагенты внесены Центром промышленности и окружающей среды при ООН в список альтернативных хладагентов, разрешенных к применению взамен R12, как озоносберегающие композиции.
НВЦ ВНИИЖТ МПС ( директор к.т.н. С.Н. Науменко) в 2000 г. разработана Инструкция по переводу холодильно- нагревательных установок рефрижераторных вагонов с хладона-12 на озоносберегающие хладагенты, утвержденная Департаментом вагонного хозяйства МПС и Генеральным директором ГУП «Рефсервис МПС» - членом МВК по охране озонного слоя.
Указанием МПС России от 31.03.2000 г. № 797у регламентировано осуществить в отрасли перевод холодильных установок рефрижераторных вагонов с хладона-12 на хладагент типа С10М1 в период 2000-2005 г. В развитие Инструкции ВНИИЖТ МПС в 2003 г. разработана и утверждена «Технология перекачки, заправки и эксплуатации холодильного оборудования рефрижераторного подвижного состава, переведенного на оптимизированный состав хладагента С10М1 ( Астрон 12Ô )».
При переходе на хладагент С10М1 не требуются конструктивные изменения оборудования, допустимо использование в нем минерального масла марки ХФ12-16. Исключение составляет величина давления конденсации, которая повышается на 0,1...0,15 мПа в сравнении с работой на R-12. В этой связи рекомендуется увеличить уставку реле максимального давления на 0,1...0,15 МПа.
После перехода на хладагент С10М1 следует увеличить перегрев паров хладагента в испарителе ( воздухоохладителе), прикрыв проходные сечения терморегулирующих вентилей на 1-2 оборота.
При переходе на хладагент С10М1 система аппаратов и трубопроводов должна быть освобождена от хладагента-12 с применением вакуумных насосов. Выпуск хладагента -12 в атмосферу запрещен.
В настоящее время ВНИИЖТ закончил серию испытаний модифицированного хладагента С10М1-А, именуемого М1aЕ, в состав которого добавлена фторорганическая добавка – энергосберегающая присадка aЕ. Добавка модификатора величиной 0,005...0,01 % от массы хладагента в парокомпрессионную холодильную установку интенсифицирует теплообмен, что сокращает период достижения заданной температуры и уменьшает энергопотребление установки на 8¸12 %. В результате снижаются выбросы СО2 в атмосферу.
8.2. ТРЕБОВАНИЯ, ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ К ИЗОТЕРМИЧЕСКИМ ВАГОНАМ
Изотермические вагоны разделяются:
по назначению — на универсальные (рефрижераторные, вагоны-термосы , ИВ-термосы) и специальные (для перевозки молока, живой рыбы, вина);
по способу охлаждения — с машинным охлаждением (рефрижераторные вагоны), а также вагоны без охлаждения и отопления (термосы);
по способу отопления — с электрическим отоплением.
Рефрижераторные вагоны должны поддерживать в грузовом помещении в любое время года оптимальную для перевозимого груза постоянную по объему грузового помещения вагона температуру воздуха с равномерностью в пределах ±1,5°C от заданной.
В соответствии с установленными МПС требованиями изотермические вагоны должны быть четырехосными, габарита 1-Т по ГОСТ 9238—83, с кузовом длиной 21 м (вагоны с дизель-электростанцией и служебным помещением могут иметь меньшую длину), иметь сварной цельнометаллический кузов, однотипные унифицированные узлы, детали и оборудование.
Полезный объем грузового помещения должен обеспечивать использование грузоподъемности при перевозке скоропортящихся грузов, большинство которых имеет сравнительно небольшую погрузочную массу.
Грузовые вагоны 5-вагонных секций и автономные рефрижераторные вагоны должны оборудоваться компрессионными холодильными установками (не менее двух на вагон), электрическим отоплением, принудительной вентиляцией, системой циркуляции воздуха, устройством для удаления конденсата и промывочных вод, приборами контроля температуры (табл. 8.1).
Вновь проектируемые рефрижераторные вагоны должны обеспечивать: скорость следования до 140 км/ч, температуру воздуха в грузовом помещении от — 20 до + 14 °C при температуре наружного воздуха от +36 до — 45 °C, охлаждение плодов и овощей от +30 до +4°C не более чем за 60 ч; воздухообмен через неплотности не более 0,3 объема грузового помещения за 1 ч.
Работоспособность холодильных установок должна сохраняться при температуре наружного воздуха до +45 °C, а дизель-генераторов, приборов автоматики и защиты от —50 °C до +50 °C.
Система оттаивания инея с поверхности испарителя (воздухоохладителя) должна исключать местное повышение температуры воздуха в грузовом помещении за период оттаивания более чем на 5—6°C, а средней температуры воздуха в вагоне — на 1,5 °C.
Таблица 8.1.
Требования к рефрижераторному подвижному составу и его энерговооруженность
| Тип подвижного состава | Расчетная температура в грузовом помещении*), 0С | Расчетная продолжи- тельность охлаждения плодоовощей от 25 до 40С | Коэффициент теплопередачи, Вт/(м2.ОС) | Количество дизельгенера-торов | Мощность дизель-генераторов, КВА | ||||
| при охлаж-дении | при отоп- лении | у новых вагонов | для расчета холодильно-отопитель- ного оборудова-ния | основных | вспомо-гатель-ных | общая | приходящаяся на один грузовой вагон | ||
| 5-вагонная секция ZB-5 | -20 | +14 | 60**) | 0,32 | 0,45 | 200/15,5***) | 54,1 | ||
| 5-вагонная секция Брянского машино-строительного завода (БМЗ) | -20 | +12 | 45**) | 0,30 | 0,47 | - | 184,7 | 46,9 | |
| Автономный рефрижераторный вагон с кузовом длиной 19 и 21 м со служебным помещением (АРВЭ) | -23 | +14 | 0,32/ 0,31****) | 0,47 | - |
*) Расчётные температуры при отоплении приняты при температуре наружного воздуха минус 450С, а при охлаждении +400 С для 5-вагонной секции ZB-5 и АРВЭ ; +350С – для 5-вагонной секции БМЗ.
** ) Расчётная масса плодоовощей при расчёте на охлаждение в вагонах секций БМЗ РС-4 и РС-5 приняты равной 30 т , а в секции ZB-5 и АРВЭ- 28 т.
*** ) В числителе - мощность основных дизель-генераторов, в знаменателе - вспомогательного.
**** ) В числителе – для вагонов поставки до 1970 г , в знаменателе – после 1970 г.
8.3. ЗНАКИ, НАДПИСИ И НУМЕРАЦИЯ ИЗОТЕРМИЧЕСКИХ ВАГОНОВ
С наружной стороны вагона наносятся: ОАО «РЖД»; дата и место постройки; дата и место заводского ремонта; черный прямоугольник размером 600X450 мм для нанесения меловых надписей и наклейки ярлыков; дата и место деповского ремонта; грузоподъемность; трафарет, указывающий назначение вагона («Термос» , «ИВ-термос», «Молочный», «Живорыбный»); номер вагона.
На боковых продольных балках рамы указаны тара вагона, номер вагона, а между ними — место и дата ремонта, ревизии букс. В нижнем правом углу торцовой стены вагона наносится трафарет «Осмотр автосцепки» с указанием места и времени проведения осмотра. Знаки и надписи наносят с двух сторон краской черного цвета.
Каждый вагон рефрижераторной секции, кроме обычных надписей и знаков, имеет порядковый номер, а также номер секции.
Автономные рефрижераторные вагоны на полотне погрузочных дверей имеют букву М, нанесенную краской синего цвета, вагоны-термосы или «Термос» - букву «Т», а ИВ-термосы надпись – «ИВ-термос».
Система нумерации грузовых вагонов колеи 1520 мм позволяет определить техническую характеристику вагона по его номеру, а для групповых рефрижераторных единиц (РЕ) установить тип РЕ, в состав которой входит данный вагон, тип вагона со служебно-техническими отделениями, заводской номер РЕ.
Номер вагона парка ОАО «РЖД» состоит из восьми знаков. Первые семь — собственно номер, восьмой — контрольное число, позволяющее проверить правильность записи первых семи цифр, что важно при автоматизированной обработке данных о номерах вагонов.
Первый знак характеризует род вагона: 8 — изотермический, 7 — цистерна, 2 — крытый, 4 — платформа, 6 — полувагон, 3 или 9 — прочие.
Второй знак — осность и тип вагона: 9 — восьмиосные; 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 — четырехосные; 36 — шестиосные (1-й и 2-й знак вместе).
Третий знак — особенности конструкции изотермических вагонов.
Три первые цифры номера определяют тип РЕ:
872 — 876 — грузовые вагоны 5-вагонной секции БМЗ;
877 — 879 — грузовые вагоны 5-вагонной секции ZB-5;
960 — 2-вагонная секция для перевозки живой рыбы, грузовой вагон.
Служебно-технические вагоны РЕ:
374 — 5-вагонная секция ZB-5;
375 — 5-вагонная секция БМЗ;
376 — секция для перевозки живой рыбы.
Одиночные изотермические вагоны:
800 или 801 — вагоны-термосы;
83 — автономный рефрижераторный вагон (830 — со служебным помещением; 831 — без служебного помещения с кузовом 19 м; 833— 834 — то же с кузовом 21 м).
Заводской номер РЕ образуют следующие знаки в номере дизельно-служебного вагона:
5-вагонные секции — с 4-го знака по 7-й включительно;
АРВ со служебным помещением — с 5-го по 7-й включительно.
Например, АРВ со служебным помещением с заводским номером 306 имеет номер 830-03061; 5-вагонная секция ZB-5с заводским номером 4-3224 имеет номер дизельно-служебного вагона 374-32241.
В номере вагона собственного первый знак «8» заменён на «5», а ИВ-термоса – на «9» (как прочие вагоны).
8.4. 5-ВАГОННАЯ СЕКЦИЯ БРЯНСКОГО
МАШИНОСТРОИТЕЛЬНОГО ЗАВОДА
С 1963 по 1979 г. выпускались секции типа РС-1, с 1979 г.— РС-4, с 1986 – РС-5, состоящие из четырёх грузовых вагонов с кузовом длиной 21 м,
вагона с дизель-электростанцией и служебным помещением, располо-женным в середине секции. Служебный вагон выпуска до 1968 г. имел кузов длиной 16 м, а с 1968 г. – 17 м.
Вагоны четырехосные цельнометаллические габарита 1-Т с тележками типа КВЗ-И2. База тележки 2400 мм, прогиб рессор грузовых вагонов секций РС-4 и РС-5 составляет 2,523 мм/10 кН, а вагонов с дизель-электростанцией — 3,197 мм/10 кН .
Для всех вагонов секций РС-4 и РС-5 повышена статическая нагрузка от колёсной пары на рельсы с 21,0 до 22,5 тс.
Тормоз автоматический с чугунными или композиционными колодками, трехрежимным воздухораспределителем и рычажной передачей с авторегулятором № 536М. Один вагон оборудован стояночным тормозом с быстрым отпуском. Дизельный вагон оборудован стоп-краном. Торможение двустороннее.
Автосцепка типа СА-3 с составным замком или СА-Д с поглощающим аппаратом грузового типа и розеткой пассажирского типа. Часть секций выпущена с поглощающими аппаратами пассажирского типа ЦНИИ-Н6. Автосцепки имеют стопорные болты, исключающие случайные расцепы.
Кузов сварной конструкции с несущими гофрированными стенами, подкрепленными элементами из гнутых профилей. Наружная обшивка стен и крыши из низколегированной листовой стали толщиной 2 мм.
Обшивка стен внутри из листов алюминия марки АМГ-6 толщиной 2 мм с наварными вертикальными гофрами, потолка — из сверхтвердых древесноволокнистых плит толщиной 4 мм.
Рама вагонов облегченная сварной конструкции с хребтовой балкой.
Расчетная скорость движения до 120 км/ч, РС-4 — до 140 км/ч.
Теплоизоляция грузовых вагонов постройки до 1965 г. выполнена из плит мипоры, обернутых гидроизоляционной пленкой ПК-4. Толщина теплоизоляции в продольных стенах 217 мм. в торцовых — 290 мм, в крыше — 234 мм, в полу — 185 мм. Часть секций выпущена с теплоизоляцией в полах из полистирола, в стенах и крыше — из мипоры. В секциях постройки после 1965 г. для теплоизоляции грузовых вагонов использовался полистирол марки ПСБ, а вагонов с дизель-электростанцией — марки ПСБ-С. Плиты полистирола уложены в два слоя с перекрытием швов, толщина теплоизоляции увеличена до 230 мм.
Средний коэффициент теплопередачи кузова нового вагона при неработающих вентиляторах воздухоохладителя секции РС-1 не должен был превышать 0,32 Вт/(м2·°C), а при работающих 0,36 Вт/(м2·°C). У РС-4 - при неработающих вентиляторах 0,30 Вт/(м2·°C), после года эксплуатации 0,36 Вт/(м2·°C), при работающих 0,36 Вт/(м2·°C).
Плотность кузова должна была характеризоваться расходом воздуха не более 40 м3/ч при подпоре 49 Па.
Пол грузовых вагонов состоит из брусьев, уложенных на металлический настил рамы поперек вагона, пакетов мипоры или плит полистирола, размещенных между брусьями, настила из досок толщиной 45 мм и верхнего покрытия из листов биологически нейтральной резины толщиной 4 мм, наклеенной на деревянный настил. Резина сохраняет свои качества при температуре от —45 до +50 °С.
В полу имеются два отверстия, расположенные по диагонали и оборудованные гидравлическими затворами, для удаления промывочной воды и конденсата.
Напольные решетки из сплава алюминия размером 1190´1179 мм с резиновыми амортизаторами на опорах прикреплены к боковым стенам вагона шарнирами, в поднятом состоянии удерживают специальными захватами. Погрузочные двери — одностворчатые прислонного типа с двойным резиновым уплотнением из листовой морозостойкой резины с прокладкой пенополиуретана. Ширина проема в свету секций РС-4 2200 мм, высота 2000 мм, а секций РС-5 - 2700´2200 мм, толщина дверного полотна 230 мм, масса 355 кг. Усилие при закрывании двери грузовых помещений на ручку привода не должно превышать 0,2 кН (25 кг), а при поджатии двери 0,6 кН (60 кг) без применения рычага.
Допускаемая скорость соударения секции РС-5 – 11 км/ч. Вагоны секций оборудованы охранной сигнализацией.
Грузовой вагон (рис. 8.2.) имеет грузовое помещение 7 и машинное отделение. В машинном отделении 1 расположены один над другим компрессор-конденсаторные агрегаты 2 холодильно-отопительной установки ВР-1 (ВР-1М), работающей на хладоне-12, и электрощит. В грузовом помещении находится воздухоохладитель со встроенными трубками двух испарителей 3, над которым размещены электропечи, два вентилятора 4, нагнетающие холодный или теплый воздух в воздуховод 6, установленный под потолком вагона. Через каждую выходную щель воздуховода по всей длине грузового помещения проходит одинаковое количество воздуха.
На период оттаивания воздухоохладитель отделяется от грузового помещения заслонкой 5.
Работа холодильных установок и электропечей автоматизирована. Предусмотрено также ручное управление со щита в машинном отделении вагона и с главного щита в вагоне с дизель-электростанцией.
При температуре наружного воздуха минус 15°С холодильная установка теряет работоспособность.
Приборы регулирования температуры воздуха имеют погрешность ± 1°C.
Дата: 2016-10-02, просмотров: 365.
