Удосконалення систем енергетичного та холодильного обладнання пасажирських вагонів при капітальних ремонтах
Loading...
Date
2014
Authors
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Дніпропетровський національний університет залізничного транспорту імені академіка В. Лазаряна
Abstract
UK: Дисертація присвячена вивченню можливості покращення умов комфортності пасажирів за рахунок удосконалення енергетичного та холодильного обладнання пасажирських вагонів. Удосконалення пропонується проводити з використанням економічного кондиціонера та двогенераторної незалежної схеми енергопостачання з покращеними характеристиками.
Досліджено нестаціонарні теплові процеси при різних можливих варіантах виконання системи життєзабезпечення на реальних графіках руху пасажирських потягів. Методом векторної оптимізації знайдено залежність втрат холодопродуктивності від вартості кондиціонера. Досліджено фактори, що впливають на стійкість системи енергопостачання вагона. Вирішене питання стійкої роботи ланцюга додаткового генератора. Вивчена можливість збільшення потужності генератора з приводом від торця осі колісної пари. Визначено сферу застосування теплонасосного режиму роботи кондиціонера для вагона з двогенераторною системою енергозабезпечення
RU: Диссертация посвящена изучению возможности улучшения условий комфортности пассажиров за счет усовершенствования систем энергетического и холодильного оборудования пассажирских вагонов. Модернизация проводится за счет использования двухгенераторнорной схемы энергоснабжения с улучшенными характеристиками. Схема предназначена в первую очередь для модернизации вагонов невысокого класса, преимущественно плацкартных, которые не имеют систем кондиционирования. При такой модернизации на вагон устанавливается дополнительный генератор с приводом от торца оси колесной пары, от которого и осуществляется питание двигателя компрессора кондиционера. Мощность двухгенераторной независимой системы энергоснабжения существенно меньше той, что обычно применяется на вагонах с кондиционированием, поэтому в работе исследуется вопрос увеличения мощности дополнительного генератора. Так как в качестве дополнительного используется генератор, изготовленный на базе типового, не имеющего существенного резерва увеличения мощности, то исследуется возможность работы электрооборудования двухгенераторной схемы энергоснабжения при изменяемом напряжении генератора. Это позволяет с увеличением скорости вращения генератора не ограничивать его выходное напряжение до тех пор, пока не будет достигнута требуемая мощность. Режим работы генератора с изменяемым выходным напряжением требует более качественного его регулирования. Поэтому, был разработан регулятор напряжения, предназначенный для работы совместно с дополнительным генератором. Большое внимание уделено изучению особенностей работы двигателя компрессора кондиционера с использованием преобразователя частоты. Исследуется режим, при котором мощность генератора близка к мощности двигателя компрессора. В результате исследований рекомендуется такой режим роботы преобразователя, при котором гарантируется устойчивая работа системы энергоснабжения. Особое внимание уделено также использованию экономичных режимов работы оборудования. Так рассматривается возможность замены режима работы кондиционера от аккумуляторных батарей при малых скоростях движения другими более экономичными способами. Разработана математическая модель, которая характеризует нестационарные процессы теплообмена в пассажирском вагоне, для исследования различных конструкционных решений системы жизнеобеспечения. Для решения сложенной системы уравнений было создано и апробировано компьютерную программу, которая может быть использована для проведения исследований относительно усовершенствования системы жизнеобеспечения вагона. С использованием разработанной математической модели смоделированы переходные процессы теплообмена в пассажирском вагоне, что позволило провести сравнение эффективности разных способов поддержания температурного режима в вагоне при малых скоростях движения. В качестве альтернативы работы кондиционера от аккумуляторов рассматривалась возможность использования генераторного режима энергоснабжения до скорости 30 км/час, а также применение аккумуляторов холода разных конструкций. С целью объективного сравнения моделирование производилось на реальных маршрутах движения пассажирских поездов после соответствующей обработки значительного количества скоростемерных лент. Полученные результаты показали, что альтернативные способы поддержки температурного режима в вагоне при малых скоростях движения являются конкурентоспособными. С помощью метода векторной оптимизации найдена зависимость потерь хладопродуктивности от стоимости кондиционера при роботе от дополнительного генератора в двухгенераторной независимой схеме. Учитывая соотношение этих параметров, установлено, что оптимальными для роботы от генераторов с приводом от торца оси колесной пары являются холодильные машины, холодильный коефициент которых находится в пределах 2,9…3,2. Кроме этого, исследована работа кондиционера в режиме теплового насоса для вагона с двухгенераторной системой энергоснабжения. Такой режим привлекает своей экономичностью, простотой реализации и высоким уровнем комфорта. Вместе с тем, применительно к вагонам невысокого класса, модернизированных с преминением двухгенераторной схемы энергоснабжения, использование теплонасосного режима не должно сопровождаться значительным изменением конструкции и удорожением модернизации. Исследования, проведенные с применением математической модели процесса циркуляции воздуха в вагоне, позволили установить оптимальные параметры, при которых использование теплонасосного режима наиболее эффективно. Определены пределы температур наружного воздуха, при которых его использование экономически целесообразно.
EN: Dissertation is devoted to the study of the possibility to satisfy the requirements of the higher standards of the passengers comfort on account of the improvement of the power supply and air conditioner systems equipment of passenger cars. The improvement is suggested to be done with the economy air conditioner and double-generator power supply system use. Unsteady heat exchange processes with the different possible variants of the life support system construction on the real train movement diagrams of passenger cars were studied. The dependence of the cold-productivity losses from the air conditioner cost by the vector optimization method was found. Factors that influence power system stability of passenger car were studied. The problem of the stable operation of the additional generator path was solved. The possibility of the power increasing of generator with the drive belt from the axle end was studied. The sphere of the heat pump mode of the air conditioner use for the passenger car with the double-generator power supply system was determined.
RU: Диссертация посвящена изучению возможности улучшения условий комфортности пассажиров за счет усовершенствования систем энергетического и холодильного оборудования пассажирских вагонов. Модернизация проводится за счет использования двухгенераторнорной схемы энергоснабжения с улучшенными характеристиками. Схема предназначена в первую очередь для модернизации вагонов невысокого класса, преимущественно плацкартных, которые не имеют систем кондиционирования. При такой модернизации на вагон устанавливается дополнительный генератор с приводом от торца оси колесной пары, от которого и осуществляется питание двигателя компрессора кондиционера. Мощность двухгенераторной независимой системы энергоснабжения существенно меньше той, что обычно применяется на вагонах с кондиционированием, поэтому в работе исследуется вопрос увеличения мощности дополнительного генератора. Так как в качестве дополнительного используется генератор, изготовленный на базе типового, не имеющего существенного резерва увеличения мощности, то исследуется возможность работы электрооборудования двухгенераторной схемы энергоснабжения при изменяемом напряжении генератора. Это позволяет с увеличением скорости вращения генератора не ограничивать его выходное напряжение до тех пор, пока не будет достигнута требуемая мощность. Режим работы генератора с изменяемым выходным напряжением требует более качественного его регулирования. Поэтому, был разработан регулятор напряжения, предназначенный для работы совместно с дополнительным генератором. Большое внимание уделено изучению особенностей работы двигателя компрессора кондиционера с использованием преобразователя частоты. Исследуется режим, при котором мощность генератора близка к мощности двигателя компрессора. В результате исследований рекомендуется такой режим роботы преобразователя, при котором гарантируется устойчивая работа системы энергоснабжения. Особое внимание уделено также использованию экономичных режимов работы оборудования. Так рассматривается возможность замены режима работы кондиционера от аккумуляторных батарей при малых скоростях движения другими более экономичными способами. Разработана математическая модель, которая характеризует нестационарные процессы теплообмена в пассажирском вагоне, для исследования различных конструкционных решений системы жизнеобеспечения. Для решения сложенной системы уравнений было создано и апробировано компьютерную программу, которая может быть использована для проведения исследований относительно усовершенствования системы жизнеобеспечения вагона. С использованием разработанной математической модели смоделированы переходные процессы теплообмена в пассажирском вагоне, что позволило провести сравнение эффективности разных способов поддержания температурного режима в вагоне при малых скоростях движения. В качестве альтернативы работы кондиционера от аккумуляторов рассматривалась возможность использования генераторного режима энергоснабжения до скорости 30 км/час, а также применение аккумуляторов холода разных конструкций. С целью объективного сравнения моделирование производилось на реальных маршрутах движения пассажирских поездов после соответствующей обработки значительного количества скоростемерных лент. Полученные результаты показали, что альтернативные способы поддержки температурного режима в вагоне при малых скоростях движения являются конкурентоспособными. С помощью метода векторной оптимизации найдена зависимость потерь хладопродуктивности от стоимости кондиционера при роботе от дополнительного генератора в двухгенераторной независимой схеме. Учитывая соотношение этих параметров, установлено, что оптимальными для роботы от генераторов с приводом от торца оси колесной пары являются холодильные машины, холодильный коефициент которых находится в пределах 2,9…3,2. Кроме этого, исследована работа кондиционера в режиме теплового насоса для вагона с двухгенераторной системой энергоснабжения. Такой режим привлекает своей экономичностью, простотой реализации и высоким уровнем комфорта. Вместе с тем, применительно к вагонам невысокого класса, модернизированных с преминением двухгенераторной схемы энергоснабжения, использование теплонасосного режима не должно сопровождаться значительным изменением конструкции и удорожением модернизации. Исследования, проведенные с применением математической модели процесса циркуляции воздуха в вагоне, позволили установить оптимальные параметры, при которых использование теплонасосного режима наиболее эффективно. Определены пределы температур наружного воздуха, при которых его использование экономически целесообразно.
EN: Dissertation is devoted to the study of the possibility to satisfy the requirements of the higher standards of the passengers comfort on account of the improvement of the power supply and air conditioner systems equipment of passenger cars. The improvement is suggested to be done with the economy air conditioner and double-generator power supply system use. Unsteady heat exchange processes with the different possible variants of the life support system construction on the real train movement diagrams of passenger cars were studied. The dependence of the cold-productivity losses from the air conditioner cost by the vector optimization method was found. Factors that influence power system stability of passenger car were studied. The problem of the stable operation of the additional generator path was solved. The possibility of the power increasing of generator with the drive belt from the axle end was studied. The sphere of the heat pump mode of the air conditioner use for the passenger car with the double-generator power supply system was determined.
Description
I. Хоменко: ORCID 0000-0002-1026-2720
Захист – 29 травня 2014 р., Дніпропетровський національний університет залізничного транспорту ім. академіка В. Лазаряна
Захист – 29 травня 2014 р., Дніпропетровський національний університет залізничного транспорту ім. академіка В. Лазаряна
Keywords
пасажирський вагон, енергетичне і холодильне обладнання, система життєзабезпечення, система енергопостачання, кондиціонер, тепловий насос, пассажирский вагон, энергетическое и холодильное оборудование, система жизнеобеспечения, система энергоснабжения, кондиционер, тепловой насос, passenger car, power supply and air conditioner equipment, life support system, power supply system, air conditioner, heat pump, КВВГ
Citation
Хоменко І. Ю. Удосконалення систем енергетичного та холодильного обладнання пасажирських вагонів при капітальних ремонтах : автореф. дис. … канд. техн. наук : 05.22.07. Дніпропетровськ, 2014. 30 с.