Разработка ресурсосберегающих технологий и режимов на городском электрическом транспорте

материалов.

|№ |Смазочный материал |Ср. значение |Улучшение |

|п/п| |показ-ля износа |противоизносных |

| | |Dи, мм |св-в, % |

|1 |Индустриальное масло И-20 (базовое |1,0 |0 |

| |масло) | | |

|2 |И-20 с присадкой RVS |0,9 |10 |

|3 |И-20 с присадкой 0128 |0,9 |10 |

|4 |И-20 с присадкой 0228 |0,85 |15 |

|5 |И-20 с присадкой 0328 |0,83 |17 |

|6 |И-20 с присадкой ГТН-1 |0,83 |17 |

|7 |И-20 с присадкой ГТН-12 |0,87 |13 |

Таблица 3.2 - Значение коэффициента трения для различных смазочных

материалов.

|№ |Смазочный материал |Коэффициент трения|Улучшение |

|п/п| | |антифрикционных |

| | | |св-в, % |

|1 |Индустриальное масло И-20 (базовое |0,85 |0 |

| |масло) | | |

|2 |И-20 с присадкой RVS |0,075 |10 |

|3 |И-20 с присадкой 0128 |0,08 |0 |

|4 |И-20 с присадкой 0228 |0,072 |10 |

|5 |И-20 с присадкой 0328 |0,047 |41 |

|6 |И-20 с присадкой ГТН-1 |0,056 |30 |

|7 |И-20 с присадкой ГТН-12 |0,064 |20 |

На основании полученных результатов, которые предоставлены в таблице

3.1 и 3.2, можно проранжировать смазочные материалы в ряд, с убыванием

противоизносных и антифрикционных свойств:

1 И-20 с присадкой 0328

2 И-20 с присадкой ГТН-1

3 И-20 с присадкой ГТН-12

4 И-20 с присадкой 0228

5 И-20 с присадкой RVS

6 И-20 с присадкой 0128

7 Базовое масло

Третья серия испытаний проводилась по схеме «кольцо-кольцо» (торцы

колец), рис. 3.1, согласно ГОСТ 23.224-86 «Обеспечение износостойкости

изделий» по группе А.

Сравнительным экспресс испытаниям подвергались следующие материалы:

- сталь 40Х (HRC52) в сочетании с бронзой Вр. С30;

- чугун специальный ЧС (НВ210) в сочетании с серым модифицированным

чугуном С4М (НВ252).

Результаты испытаний.

При испытаниях: сталь 40Х в паре с бронзой (нагрузка 800Н, скорость

скольжения 0,5 м/с) в базовом масле И-20 - скорость изнашивания составила

117 мкм/ч, а коэффициент трения 0,066.

При этом микротвердость поверхностей трения:

- сталь 40Х - 5720 Мпа;

- бронза Вр. С30 - 2540 Мпа.

При испытаниях идентичных пар трения, но в масле И-20 с присадкой

RVS, при идентичном нагрузочно-скоростном режиме скорость изнашивания

составила 100 мкм/ч, а коэффициент трения 0,052.

При этом микротвердость поверхностей трения:

- сталь 40Х - 6420 Мпа;

- бронза Вр. С30 - 2740 Мпа.

Результаты испытаний приведены в таблице 3.3.

Таблица 3.3 - Результаты испытаний пары трения сталь 40Х бронза Вр.

С30.

|Смазочный материал|Параметры |

| |Скорость |Коэффициент |Микротвердость|Микротвердость|

| |износа, мкм/ч |трения |стали, Мпа |бронзы МПа |

|И-20 |117 |0,066 |5720 |2540 |

|И-20 + RVS |100 |0,052 |6420 |2740 |

|Улучшение свойств,|14 |21 |11 |7 |

|% | | | | |

При испытаниях: чугун специальный ЧС в паре с серым модифицированным

чугуном СЧМ (нагрузка 800Н, скорость скольжения 0,5 м/с) в базовом масле И-

20 скорость изнашивания составила 10 мкм/ч, а коэффициент трения - 0,127.

При этом микротвердость поверхностей трения:

- ЧС - 3100 Мпа;

- СЧС - 3000 Мпа.

Характер переходного процесса представлен на рис. 3.2.3.

При испытаниях идентичных пар трения, но в масле И-20 с присадкой

RVS, при идентичном нагрузочно-скоростном режиме скорость изнашивания

составила 8,7 мкм/ч, а коэффициент трения 0,1.

При этом микротвердость поверхностей трения:

- ЧС - 5140 Мпа;

- СЧС - 7240 Мпа.

Результаты испытаний сведены в таблицу 3.4.

Таблица 3.4 - Результаты испытаний пары трения СЧ - СЧМ.

|Смазочный материал|Параметры |

| |Скорость |Коэффициент |Микротвердость|Микротвердость|

| |износа, мкм/ч |трения |ЧС, МПа |СЧМ, МПа |

|И-20 |10 |0,127 |3100 |3000 |

|И-20 + RVS |8,7 |од |5140 |7240 |

|Улучшение свойств,|13 |21 |39 |59 |

|% | | | | |

Выводы и рекомендации по внедрению.

Анализируя результаты лабораторных испытаний, которые предоставлены в

таблицах 3.1 - 3.4, можно сделать следующие выводы:

1) Применение присадки RVS в базовых минеральных маслах

индустриальном И-20 снижает скорость изнашивания материалов от 8 до 14% и

механические потери на трение - от 10 до 21%.

2) Применение присадок RVS в базовом масле значительно

интенсифицирует образование на поверхностях трения защитных износостойких

пленок (вторичных структур). Особенно твердые пленки образуются на чугунах

(микротвердость возрастает от 26% до 59%), затем сталях - 11% и в меньшей

степени бронзах - 7%.

3) Применение присадки RVS значительно сокращает время приработки

(обкатки). Данная присадка может служить в качестве приработочного и

модифицирующего материала.

При применении присадки RVS все пары трения становятся

чувствительными к быстрому увеличению нагрузки (скорости нагружения, н/с).

При больших скоростях нагружения эффективности присадки нет, и даже

проявляется ее отрицательный эффект. Пары работают неустойчиво и склонны к

задиру. Поэтому при применении присадки RVS изделие, агрегаты, двигатель

необходимо прирабатывать ступенчато от минимальных нагрузок от минимальных

нагрузок до эксплуатационных. Величина нагрузки на каждой из ступеней и

время работы определяется в зависимости от конструкции изделия и материалов

пар трения, т.е. в каждом конкретном случае отдельно.

Сравнения с альтернативными технологиями.

Таблица 3.5 RVS - технология и классический ремонт на примере тележки

трамвайного вагона Т-3

|Технологическая |Виды ремонта тележки трамвайного вагона Т-3 |

|операция | |

| |Капитальный ремонт с заменой |Ремонт по технологии |

| |изношенных деталей |RVS |

|Демонтаж и |Требует специально оборудованное |Не требуется |

|разборка |помещение и обученный персонал. | |

|Дефектация |Требует оборудования и справочных |По косвенным признакам|

| |данных | |

|Комплектация |Требует наличия складов, системы |Не требуется |

|запчастями |учета и дополнительных материальных | |

| |затрат на закупку запаса запчастей | |

|Сборка и установка|Требует помещения, оборудования и |Не требуется |

| |специально обученного персонала | |

|Заливка нового |Расходуется объем масла в редукторе |RVS добавляются в |

|масла | |старое масло |

|Обкатка и замена |Работа с неполной загрузкой, |Приработка в течение |

|масла |дополнительный расход масла |20 минут |

Экономическая целесообразность применения данной технологии.

К настоящему времени имеется практический опыт применения данной

технологии на оборудовании и технике всех отраслей промышленности,

транспорта и энергетике, а именно:

- Гидросистемы:

* масляные насосы любых типов, гидроклапаны, и распределители,

гидроцилиндры.

- Компрессоры:

* поршневые и турбокомпрессоры.

- Промышленные редукторы и трансмиссии.

- Отдельно стоящие подшипники, открытые шестеренчатые передачи (как

пример -регенеративный воздухоподогреватель на ТЭЦ и ГРЭС).

- Двигатели внутреннего сгорания:

* дизельные и карбюраторные всех типов и марок.

Экономическая целесообразность применения данной технологии. 1)

Резкое сокращение расходов на ремонт:

1.1) Замена капитальных и плановых ремонтов на профилактическую

обработку.

1.2) Не требуется замена трущихся деталей, т.к. постоянно поддерживая

металокерамический слой в рабочем состоянии, можно отказаться от

необходимости их замены.

2) Снижение потерь на трение, устранение вибрации, локальных

нагревов, механических шумов приводит к экономии электроэнергии до 15 - 20

%, топлива от 15%,

3) Устранение факторов загрязнения масла увеличивает срок его службы

в 3 - 5 раз, что приводит к его экономии.

4) Открывается возможность замены в парах трения цветных металлов на

сталь.

Применение RVS технологии в ХКП «Горэлектротранс».

Харьковское управление «Горэлектротранса» с июля 1997г. проводит на

своем подвижном составе ремонтно-восстановительные работы по RVS -

технологии следующих агрегатов и механизмов:

1. Редукторы трамваев

2. Редукторы троллейбусов

3. Компрессоры троллейбусов

4. Гидроусилители насосов на троллейбусах ЗИУ-9 и Rocar

5. Автотранспорт

6. Станочный парк

Суть обработки заключается в восстановлении изношенных пар трения

путем наращивания металлокерамического слоя. Ремонт производится в режиме

штатной эксплуатации.

За время проведения работ были получены положительные результаты по

всем узлам и механизмам. Практический опыт показал, что срок эксплуатации

механизмов и агрегатов, обработанных по RVS-технологии, увеличивается в 2-4

раза, и дает значительную экономию, что позволяет рекомендовать к внедрению

RVS-технологию.

3.3. Новые системы автономного децентрализованного энергообеспечения

городского электротранспортного транспорта «

Одним из показателей, определяющим уровень стабильности экономической

жизни городов, является качество транспортного обслуживания горожан.

Поэтому развитию городского общественного транспорта, в частности,

городского электрического транспорта (ГЭТ), его надежности, повышению

технического уровня и энерговооруженности, снижению расходов

энергоносителей (электроэнергии, тепла, природного газа) и себестоимости

перевозок, бесперебойному, гарантированному энергоснабжению во всех странах

мира уделяется основное внимание.

С точки Зрения топливно-энергетического баланса города, при дефиците

энергоресурсов и повышении цен на энергоносители, значительная экономия

электрической и тепловой энергии может быть достигнута выравниванием

суточных графиков нагрузки, т.к. коэффициент минимума нагрузки составляет

0,4 .... 0,5, использованием дифференцированных и многоставочных тарифов на

тепло и электроэнергию, которые не должны противоречить социальным и

экологическим проблемам. К числу таких мероприятий относятся:

маневрирование электрогенерирующими мощностями, аккумулирование

электрической и тепловой энергий, приоритетное использование автономной и

малой децентрализованной энергетики, электроотопления, применение

электротранспорта с аккумуляторами электрической энергии, потребителей

энергии в ночное время, повышения автономности системы внутреннего

электроснабжения городского электрического транспорта (ГЭТ) и др.

Маневрирование в силу специфических особенностей ТЭС и АЭС, крайне

затруднено и не эффективно. Недостатком электроэнергии, как энергоносителя,

является невозможность аккумулирования в достаточном количестве для

выравнивания графиков нагрузки, однако, появившиеся в последнее время

современные системы накопителей энергии (НЭ) позволяют частично эту

проблему решать, тем более, что по прогнозам к 2010 г. более 10% всей

выработанной в мире электроэнергии будет проходить через системы

накопления, прежде чем попасть к потребителю.

С точки зрения тепло- и электроснабжения потребителей значительный

интерес представляет опыт широкомасштабного применения в Германии и США и

других развитых странах систем децентрализованного энергоснабжения (СДЭС)

на базе автономных и экологически чистых теплоэлектростанций (ТАЭС) с

использованием дизель-генераторов, работающих на природном газе, шахтном

газе и биогазе. Например на территории бывшей ФРГ около 95% тепловых

электростанций являются децентрализованными ТАЭС и работают на газе.

Коэффициент использования топлива на этих ТАЭС достигает 90%, т.к. они

работают по теплофикационному циклу. Такие ТАЭС строятся для

энергоснабжения индустриальных и транспортных объектов, а также для

отдельных малых потребителей: больниц, гостиниц, оранжерей, парников,

бассейнов, банков, фермерских хозяйств и др. Эксплуатация показала высокую

надежность и эффективность ТАЭС.

Специалистами Научно-технического предприятия «Конструкторское бюро

среднеоборотных двигателей» (НТП КБСД) Государственного предприятия «Завод

имени Малышева» (ГП «ЗиМ»), Харьковского государственного политехнического

университета (ХГПУ), с участием ИМИСа, НИИ и НПО «Электротяжмаш», ХЭМЗ и

др. разработана программа по малой децентрализованной и автономной

энергетике, охватывающая также вопросы энергоснабжения ГЭТ и

предусматривающая широкое использование:

- автономных блочно-модульных дизель-электростанций на базе дизель-

генераторов 11ГД100 и 17ГД100Д, работающих на природном

газе, биогазе или шахтном газе, мощностью 1000 .... 1600 кВт,

созданных на ГП «ЗиМ»;

- устройство накопления и хранения электрической энергии для нужд

электроснабжения ГЭТ;

- устройство накопления и хранения тепловой энергии для нужд

теплоснабжения ГЭТ.

Преимуществами такой системы децентрализованного энергоснабжения

(СДЭС) применительно к ГЭТ являются:

- Возможность работ в режиме пиковых установок (эти функции выполняют

дизель-генераторы и накопители энергии), в часы покрытия нагрузки. При

этом, время запуска и приема нагрузки составляет не более 1...2 мин.

В часы «пик» и провалов нагрузки разница в пассажиропотоках

составляет, в среднем, 3 раза. Количество подвижного состава на линии в

часы «пик» больше, чем в периоды провалов нагрузки, в среднем, в 1,3 раза

(т.е. - на 30%). Потребляемая мощность единицы подвижного состава в часы

«пик» (за счет увеличения частоты движения и наполняемости вагонов с 5

чел/м2 до 20 чел/м2 возрастает, в среднем, в 1,3 раза (т.е. - 30%).

Таким образом, потребление электроэнергии парком подвижного состава

городского электротранспорта в часы «пик» увеличивается, в среднем, в

1,3x1,3 = 1,69 = 1,7 раза, т.е. по сравнению с нагрузкой в периоды провалов

(будем считать эту нагрузку базисной) «пиковая» нагрузка системы

электроснабжения возрастает в 1,7 раза.

- Приближение источников энергии к потребителям электро- и тепловой

энергий, что сокращает потери, снижает затраты на линий электропередачи

(ЛЭП), кабельных тяговых сетей и стоимости энергии, создает условия для

рассредоточения резерва и использования малогабаритных тепловых станций.

- Рациональность и гибкость системы питания тяговых сетей,

позволяющей наиболее легко и просто выводить из нагрузки поврежденный

участок и невозможностью превращения местной, локальной аварии в системную,

характерную для централизованных систем, а также простотой устройства и

экономической целесообразностью.

- Экономия топливно-энергетических ресурсов (ТЭР), т.к. генерирование

электроэнергии происходит с более высоким КПД и меньшей стоимостью кВт-ч,

чем на существующих электростанциях Государственной энергосистемы Украины

(обычно старого поколения), а с учетом совместного производства тепла,

электроэнергии и сокращения протяженности ЛЭП экономия ТЭР составляет

25...30%.

- Использование накопительной энергии - реверсивных устройств для

частичного или полного разделения во времени выработки и потребления

энергии, с высоким КПД зарядно-разрядного цикла, быстрым включением в

работу совместно с автономными базовыми многоцелевыми установками (дизель-

электростанциями) существенно улучшают технико-экономические показатели

энергоблоков, способствуют выравниванию графиков нагрузки системы

внутреннего энергоснабжения ГЭТ, повышает ее устойчивость, живучесть и

надежность функционирования. Посчитано, что использование, например, каких-

либо НЭ в общей энергосистеме США в 1990 г, привело бы к экономии

капиталовложений на сумму 45 ? 109 дол. (без учета стоимости самих НЭ).

- Блочно-модульный принцип обеспечивает простое наращивание мощности,

поддерживание постоянного напряжения в контактной сети UKC = 600 В, гибкое

реагирование на изменение нагрузки, высокие экономичность и

ремонтопригодность.

Реализация системы децентрализованного электроснабжения ГЭТ позволит

обеспечить бесперебойность и стабильность электро- и теплоснабжения,

значительную (до 30%) экономию энергоносителей, существенное сокращение

эксплуатационных затрат за счет снятия части нагрузок с тяговых подстанций,

снижение вероятностей больших аварий.

Структура системы децентрализованного энергоснабжения (СДЭС) ГЭТ

имеет базисное энергопитание частью дизель-электростанций и «пиковое»

энергопитание резервными дизель электростанциями. Каждая дизель-

электростанция представляет собой энергетический модуль (ЭМ).

Таким образом, СДЭС представляет собой сеть распределенных источников

автономного электропитания - ЭМ, на базе дизель-генераторов, выпускаемых ГП

«ЗиМ» с использованием бросового тепла для отопления и горячего

водоснабжения.

Цель работы - создание системы децентрализованного внутреннего

энергоснабжения ГЭТ с высокими техник-экономическими характеристиками по

экономичности, живучести, надежности, обеспечивающей снижение себестоимости

перевозок, на базе отечественного автономного электрогенерирующего

оборудования.

Имеющийся научно-технический задел в области малой децентрализованной

энергетики научно-технического предприятия «Конструкторское бюро

среднеоборотных двигателей» (НТП КБСД) Государственного предприятия «Завод

имени Малышева» (ГП «ЗиМ»), Харьковского Государственного Политехнического

университета (ХГПУ), НИИ ИНПО «Электротяжмаш» (НИИ и НПО «ЭТМ»),

Харьковской государственной академии городского хозяйства» (ХГАГХ),

Производственного объединения «Харьковский электромеханический завод» (ПО

«ХЭМЗ»), с участием Харьковского завода электротранспорта (ХЗЭТ) и

Харьковского Государственного предприятия «Горэлектротранс», а также

проведенный комплекс научно-исследовательских, опытно-конструкторских и

экспериментальных работ, технико-экономических расчетов подтверждает

экономическую целесообразность и техническую возможность создания системы

децентрализованного энергоснабжения ГЭТ, обеспечивающее надежное,

гарантированное электро- и теплоснабжение ГЭТ, обеспечивающее надежное,

гарантированное электро- и теплоснабжение ГЭТ, стабильность напряжения

контактной сети, значительную экономию эксплуатационных затрат дефицитных

материалов и, в конечном итоге, снижение себестоимости перевозок и

повышения эффективности работы ГЭТ.

Все разработки и поставки находятся в г. Харькове, при реализации

этого проекта будет использоваться технология электро-, энер-го- и

транспортного машиностроения Украины, материалы и комплектующие предприятий

Украины.

Технико-экономический анализ объемов финансирования и сроки

исполнения.

1) Разработка исходных технических требований к системе

децентрализованного энергоснабжения ГЭТ (СДЭС ГЭТ).

Разработка технологического задания на СДЭС ГЭТ.

Выбор участка энергоснабжения и разработка технико-экономического

обоснования.

10 специалистов высокой квалификации с месячной зарплатой 180 грн. -

6 месяцев.

10,8 тыс. грн. июнь 1999г,

2) Разработка эскизного проекта СДЭС ГЭТ.

Разработка рациональной структуры, технические решения, расч.

сравнение вариантов.

20 специалистов высокой квалификации с месячной зарплатой 180 грн. -

6 месяцев.

21,60 тыс. грн., декабрь 1999г.

3) Разработка технического проекта СДЭС ГЭТ. Расчеты, принципиальные

решения по основным узлам и системам, компоновка энергетического модуля.

25 специалистов с месячной зарплатой 120 грн. - 6 мес. 180 тыс. грн.,

июнь 1999 г.

4) Разработка рабочей конструкторско-технологической документации на

опытный образец энергетического модуля (ЭМ).

20 специалистов с месячной зарплатой 100 грн. - 4 мес. 80 тыс. грн.,

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12