Володарь железного града
Шрифт:
Плюсы клапанов тоже велики. В первую очередь более полная индикаторная диаграмма благодаря меньшему мятию пара при впуске (за счёт большего сечения) и независимости фаз парораопределениж, отсюда более высокий КПД (до 15 % +) а для ГГ соответвенно, меньший расход ценного пара.
2. Возможность работы с малыми наполнениями благодаря увеличению «времени сечения» впуска и повышению давлению в цилиндрах, а также, симметричности отсечек. 3. Утечка пара через неплотности золотников составляет около 8 %.В клапанах утечек практически нет 4. Значительно большая возможность применения пара высокого и сверхвыского давления и перегрева (120 атм и выше, 450 гр. выше), нежели у золотников. 5. Легко решаем вопрос беспарного хода для мощных паровозов. 6. Увеличивается механический КПД, так как значительно уменьшаются работа трения в частях парораспределительного механизмаи 7. Клапаны почти
Тем не менее сложность кулачков коробки и тяг сводили на нет все премущества клапанов, для электромагнитного варианта парораспределения ГГ использовались следующая схема. 1. типовая клапанная коробка по 2 штуки на цилиндр. 2 солениодный двухходовый клапан впуска и выпуска пара. При нажатии кнопки пуск с пульта машиниста сигнал синхронно поступал на плату паровоза (компануд вариант паровоза с двумя цилиндрами низкого давления и двумя высокими) которая включала прерыватель — распределитель (трамблёр) фаз распределения, резисторы, кондесаторы и герконы (схема в заклёпке)
1 фаза. Сигнал поступает на соленоид постоянного тока который поднимает клапан впуская пар в цилиндр, индуктивный датчик оборотов вала при повороте на определённый угол отправляет импульс инициирующий срабатывание солениода выпускного клапана 2, одновременно прерывая питание первого клапана. Давление автоматически закрывает первый клапан.
2 фаза. Датчик, после совершения оборота (с учётом угла опережения) в начале работы цилиндра в противофазе отправляет импульс на солениод впускного клапана 3, клапан три открывается и цикл повторяется. Задний ход осуществляет машинист. Отключает кнопкой питание платы, дожидается остановки машины, далее нажимает кнопку пуска N2, запуская тем самым зеркальный ход поршня. Соленоид питается от асинхронного генератора постоянного тока, дублируется серебрянно-цинковым аккамулятором. Плата может быть перестроена под работу с плоскими золотниками, может работать с паром сверхвысокого давления 160 атмосфер при температураз 450–550 градусов, может работаь без привязки циклов распредления пара к вращению колёс. НИОКР год, срок пуска февраль-март 1341 года.
Диаметр впускного клапана 120 мм выпускного 138 мм (Для серии Добрыня)
Отказ от кулисного механизма или кулачковой коробки, передач и рычагов синхронизации колесного хода, вкупе с более гибким клапанным механизмом дал минимум 10 % КПД и примерно 50 % уменьшение стоимости по сравнению с кулисой Стефенсона или 570 % уменьшение стоимости по сравнению с тракторным кулачково-клапанным механизмом. Ресурс клапанов около 5000 часов. Внедрение эл-магнитных клапанов изначальнопланировалась для больших ПГС
Отсечку пара осуществляет регулирумый клапан с пневматическим приводом и пневматичесим же позицинером, привязан к пульту управления паровозом куда включают, систему управления тормозами вагонов и паровозов, систему аварийного торможения (ручное дублирование имеется), систему управления отсечкой пара (рычаг на 25–50–75 и 100), систему управления парораспределения (пуск, остановка, задний ход) освещение, паровые пушки, система управления пароперегревателя (насосы воздушны и инжекторые), система подачи газа в пароперегреватель, свисток и большой малой громкости, кнопка бдительности, копки пуска. манометры парового аккамулятора и пароперегревателей. Индикатор заряда аккамулятора, радиорубка. Рычаг для опускания стального жалюзи. Служебный телефон для связи с вагонами.
Про перегретый пар
При нагревании воды в котле температура ее будет постепенно повышаться до 100 °C. Затем вода закипает и образуется пар. Давление такого пара равно атмосферному, а температура его, как и температура воды, будет равна 100 °C; каждому давлению соответствует вполне определенная температура кипения. Пар, находящийся над поверхностью кипящей воды, называется влажным насыщенным паром, он всегда содержит некоторое количество капельной воды.
Отношение массы воды, содержащейся во влажном насыщенном паре, ко всей массе влажного насыщенного пара называется степенью влажности пара. Одним из свойств насыщенного пара является то, что он имеет при определенном давлении соответствующие этому давлению
температуру, теплосодержание и плотность.В случае же понижения температуры происходит обратный процесс превращения пара в воду — его конденсация. Так как каждой температуре насыщенного пара соответствует определенное давление, то при конденсации пара с понижением температуры соответственно снижается и его давление. Это свойство насыщенного пара является большим его недостатком, так как конденсация увеличивает потери тепла при протекании пара в паропроводах и цилиндрах, а скопление воды может вызвать повреждение машины.
Если же влажному, насыщенному пару сообщить тепло в отделенном от воды объеме, то взвешенные в нем частицы воды будут испаряться, т. е. пар станет сухим насыщенным, но температура его будет соответствовать температуре парообразования при данном давлении. Отношение массы сухого насыщенного пара ко всей массе влажного пара называется степенью сухости пара.
При дальнейшем сообщении тепла сухому насыщенному пару начинается повышение температуры пара, его плотности, давления и удельного объема. Пар становится перегретым со следующими его свойствами и преимуществами. При получении перегретого пара из насыщенного его теплота состоит из теплоты насыщенного пара и теплоты перегрева. При этом давлению насыщенного пара соответствует только одна температура, а перегретый пар при определенном давлении может иметь более высокую температуру. Перегретый пар одинакового давления с насыщенным паром имеет меньшую плотность, более высокую температуру и большее теплосодержание.
Перегретый пар при охлаждении не конденсируется пока его температура не понизится до температуры насыщенного пара при данном давлении. Перегретый пар более подвижен, чем насыщенный, имеет больший удельный объем, т. е. объем 1 кг перегретого пара при том же давлении больше объема 1 кг насыщенного пара. Поэтому при тех же размерах цилиндров машины требуется перегретого пара меньше, чем насыщенного, для получения одной и той же мощности. Это позволяет иметь меньший расход пара и получить экономию воды и топлива. Чем выше температура перегрева пара, тем экономичнее работает паровоз.
Процесс перегрева пара на паровозе заключается в том, что пар из парового пространства котла через паросушитель поступает в элементы пароперегревателя, где перегревается с давлением, равным котловому. Этот процесс позволяет пару расширяться, т. е. увеличивать свой объем при постоянном давлении. Данное свойство важно еще и потому, что для работы пара в цилиндре паровой машины важна не его масса, а объем. Кроме того, применение перегретого пара значительно уменьшает потери на теплообмен со стенками цилиндров в паровой машине. При повышении перегрева на каждые 10 градусов экономится около 1 % топлива и столько же воды. Первый паровоз с перегретым паром был построен Коломенским паровозостроительным заводом в 1902 г.
клапанная коробка
Стефенсон не лучший, но самый простой. ГГ вместо эксцентриков использовал эксцентриковые стержни и кривошипы с двойным возвратом, а также пусковое расширительное звено.
Для тяжелого паровоза Ставр проектируется движки типа Compound Unaflow в конфигурации каскадного компаунда. В паровом двигателе однопоточного типа используется пар, который течет только в одном направлении в каждой половине цилиндра. Тепловой КПД увеличивается за счет температурного градиента вдоль цилиндра. Пар всегда входит в горячие концы цилиндра и выходит через отверстия в более холодном центре. За счет этого уменьшается относительный нагрев и охлаждение стенок цилиндра. Однопоточные двигатели потенциально допускают большее расширение в одном цилиндре без относительно холодного выхлопного пара, протекающего через горячий конец рабочего цилиндра и паровые порты обычного «противотока» паровой двигатель во время такта выпуска. Это условие обеспечивает более высокий тепловой КПД. Выхлопные отверстия открыты только на небольшую часть хода поршня, при этом выпускные отверстия закрываются сразу после того, как поршень начинает движение к входному концу цилиндра. Пар, остающийся в цилиндре после закрытия выпускных отверстий, улавливается, и этот захваченный пар сжимается возвращающимся поршнем. Это термодинамически желательно, так как предварительно нагревается горячий конец цилиндра перед впуском пара. Однако риск чрезмерного сжатия часто приводит к тому, что на головках цилиндров находятся небольшие вспомогательные выпускные отверстия. Такая конструкция называется полупотоковым двигателем. Будет использоваться трехцилиндровый прямоточный двигатель с впускными клапанами типа «Баш» на CO2 цикле.