RU223114U1 - Mainline diesel locomotive - Google Patents

Abstract

Полезная модель касается конструкции магистральных тепловозов, работающих по газодизельному циклу. Техническим результатом полезной модели является увеличение пожарной безопасности тендерной секции магистрального тепловоза, предотвращение замерзания теплоносителя в теплообменнике-регазификаторе СПГ за счет применения в системе хранения, подготовки и подачи газа антифризного контура. Технический результат достигается тем, что система хранения, подготовки и подачи газа, установленная на магистральном тепловозе, состоящем из двух тяговых секций и установленной между ними тендерной секции, включающая криогенную емкость для хранения СПГ, теплообменники-регазификаторы СПГ, газовые редукторы, газовые ресиверы, газовые фильтры, криогенную и газовую запорную арматуры, межсекционные соединения газовых трубопроводов и трубопроводов подвода и отвода охлаждающей жидкости, электроуправляемые клапаны подачи газа в цилиндры двигателей, датчики температуры и давления газа, оборудована дополнительными контурами, заполненными антифризом, включающими электрический циркуляционный насос и теплообменник для подогрева антифриза от теплоносителя системы охлаждения дизельного двигателя. Дополнительные контуры размещены на каждой тяговой секции со стороны тендерной секции. Для обеспечения циркуляции теплоносителя через теплообменник в систему охлаждения дизельного двигателя на каждой тяговой секции перед теплообменником подключен дополнительный электрический жидкостный насос. Исполнение тендерной секция открытого типа исключает возможность образования пожароопасной концентрации газа в случаях его утечки. Отсутствие сквозного прохода на тендерной секции позволит установить на ней криогенную емкость для хранения СПГ бóльшего объема. The utility model concerns the design of mainline diesel locomotives operating on the gas-diesel cycle. The technical result of the utility model is to increase the fire safety of the tender section of a mainline diesel locomotive and to prevent freezing of the coolant in the LNG regasifier heat exchanger through the use of an antifreeze circuit in the gas storage, preparation and supply system. The technical result is achieved by the fact that a gas storage, preparation and supply system installed on a mainline diesel locomotive, consisting of two traction sections and a tender section installed between them, including a cryogenic LNG storage tank, LNG regasifier heat exchangers, gas reducers, gas receivers, gas filters, cryogenic and gas shut-off valves, intersectional connections of gas pipelines and pipelines for supplying and discharging coolant, electrically controlled valves for supplying gas to engine cylinders, temperature and gas pressure sensors, equipped with additional circuits filled with antifreeze, including an electric circulation pump and a heat exchanger for heating the antifreeze from the coolant of the diesel engine cooling system. Additional circuits are located on each traction section on the tender section side. To ensure coolant circulation through the heat exchanger into the diesel engine cooling system, an additional electric liquid pump is connected to each traction section in front of the heat exchanger. The open type design of the tender section eliminates the possibility of formation of a fire hazardous gas concentration in cases of gas leakage. The absence of a through passage on the tender section will make it possible to install a cryogenic tank on it for storing LNG of a larger volume.

Description

Полезная модель относится к железнодорожному транспорту и касается конструкции магистральных тепловозов, работающих по газодизельному циклу.The utility model relates to railway transport and concerns the design of mainline diesel locomotives operating on the gas-diesel cycle.

Известен магистральный тепловоз 2ТЭ116Г с установленным на нем газодизельгенератором 1ГДГ на базе четырехтактного дизеля 16ЧН26/26, работающий по газодизельному циклу, состоящий из двух тяговых секций и расположенной между ними криогенной тендерной секцией. Тендерная секция выполнена закрытого типа. Две цилиндрические криогенные цистерны установлены на тендерной секции одна над другой таким образом, чтобы был обеспечен сквозной проход через секцию. Также на тендерной секции расположено оборудование для регазификации, пожаротушения и взрывопредупреждения. Регазификация СПГ для подачи в тяговые секции осуществляется за счет тепла наружного воздуха и охлаждающей воды газодизеля, нагреваемой до необходимой температуры и подаваемой в газоводяной теплообменник водяным насосом (ежегодный сборник - «Труды ВНИТИ», 79 выпуск, 1999 г., стр. 419-428).There is a well-known mainline diesel locomotive 2TE116G with a gas-diesel generator 1GDG installed on it based on a four-stroke diesel engine 16ChN26/26, operating on a gas-diesel cycle, consisting of two traction sections and a cryogenic tender section located between them. The tender section is of a closed type. Two cylindrical cryogenic tanks are installed on the tender section, one above the other, in such a way that a through passage through the section is ensured. Also in the tender section there is equipment for regasification, fire extinguishing and explosion prevention. Regasification of LNG for supply to the traction sections is carried out due to the heat of the outside air and gas-diesel cooling water, heated to the required temperature and supplied to the gas-water heat exchanger by a water pump (annual collection - “Proceedings of VNITI”, 79th issue, 1999, pp. 419-428 ).

Недостатками указанного тепловоза является;The disadvantages of this diesel locomotive are;

замерзание воды в регазификаторе СПГ и закупорка системы охлаждения двигателя без предварительного прогрева двигателя до рабочей температуры, что увеличивает время подготовки тепловоза к работе по газодизельному циклу;freezing of water in the LNG regasifier and blockage of the engine cooling system without preheating the engine to operating temperature, which increases the time it takes to prepare the locomotive for operation in the gas-diesel cycle;

исполнение тендерной секции на базе вагона закрытого типа, даже при применении систем пожаротушения, ухудшает ее пожарную безопасность, а значит и пожарную безопасность тепловоза в целом;execution of the tender section on the basis of a closed type car, even with the use of fire extinguishing systems, worsens its fire safety, and therefore the fire safety of the diesel locomotive as a whole;

конструктивное исполнение тендерной секции со сквозным проходом ведет за собой установку емкостей для СПГ меньшего объема, причем емкости устанавливают одна над другой, что усложняет конструкцию и сборку системы газоподачи.The design of the tender section with a through passage leads to the installation of LNG tanks of a smaller volume, and the tanks are installed one above the other, which complicates the design and assembly of the gas supply system.

Техническим результатом полезной модели является увеличение пожарной безопасности тендерной секции, а значит и магистрального тепловоза в целом, предотвращение замерзания теплоносителя в теплообменнике-регазификаторе СПГ за счет установки в системе хранения, подготовки и подачи газа дополнительного контура, заполненного антифризом.The technical result of the utility model is to increase the fire safety of the tender section, and therefore of the mainline diesel locomotive as a whole, and to prevent freezing of the coolant in the LNG regasifier heat exchanger by installing an additional circuit filled with antifreeze in the gas storage, preparation and supply system.

Технический результат достигается тем, что в магистральном тепловозе, состоящем из двух тяговых секций и установленной между ними тендерной секции с размещенной на указанных секциях системой хранения, подготовки и подачи газа, включающей криогенную емкость для хранения СПГ, теплообменники-регазификаторы СПГ, газовые редукторы, газовые ресиверы, газовые фильтры, криогенную и газовую запорную арматуры, межсекционные соединения газовых трубопроводов и трубопроводов подвода и отвода антифриза, электроуправляемые клапаны подачи газа в цилиндры дизельных двигателей, датчики температуры и давления газа, концентрации газа, в помещениях тяговых секций установлено оборудование контроля, в дизельном помещении установлена система вытяжной вентиляции, тендерная секция выполнена открытого типа без сквозного прохода для обеспечения установки емкости для хранения СПГ бóльшего объема, для предотвращения замерзания теплоносителя в теплообменнике-регазификаторе СПГ на каждой тяговой секции со стороны тендерной секции в системе хранения, подготовки и подачи газа установлены дополнительные контуры, заполненные антифризом, включающие электрический циркуляционный насос и теплообменник для подогрева антифриза от теплоносителя системы охлаждения дизельного двигателя, причем для обеспечения циркуляции теплоносителя через теплообменник в систему охлаждения дизельного двигателя на каждой тяговой секции перед теплообменником подключен дополнительный электрический жидкостный насос.The technical result is achieved by the fact that in a mainline diesel locomotive consisting of two traction sections and a tender section installed between them with a gas storage, preparation and supply system located on these sections, including a cryogenic LNG storage tank, LNG regasifier heat exchangers, gas reducers, gas receivers, gas filters, cryogenic and gas shut-off valves, intersectional connections of gas pipelines and pipelines for supplying and discharging antifreeze, electrically controlled valves for supplying gas to the cylinders of diesel engines, sensors for temperature and gas pressure, gas concentration, monitoring equipment is installed in the premises of traction sections, in diesel an exhaust ventilation system is installed in the room, the tender section is made of an open type without a through passage to ensure the installation of a tank for storing LNG of a larger volume, to prevent freezing of the coolant in the LNG regasifier heat exchanger, installed on each draft section on the side of the tender section in the gas storage, preparation and supply system additional circuits filled with antifreeze, including an electric circulation pump and a heat exchanger for heating antifreeze from the coolant of the diesel engine cooling system, and to ensure circulation of the coolant through the heat exchanger into the diesel engine cooling system, an additional electric liquid pump is connected to each traction section in front of the heat exchanger.

Полезная модель поясняется чертежом.The utility model is illustrated by a drawing.

На фигуре схематически изображен магистральный тепловоз, состоящий из двух тяговых 1 секций и установленной между ними тендерной 2 секции с криогенной емкостью 3 для хранения СПГ. Для обеспечения работы дизельных двигателей 11 по газодизельному циклу указанные секции объединены системой хранения, подготовки и подачи газа, включающей теплообменники-регазификаторы 4 СПГ, газовые редукторы 5, газовые ресиверы 6, газовые фильтры 7, криогенную и газовую запорную арматуры 8, межсекционные соединения 9 газовых трубопроводов и трубопроводов подвода и отвода охлаждающей жидкости, электроуправляемые клапаны 10 подачи газа в цилиндры дизельных двигателей 11, датчики температуры и давления газа (на фигуре не показаны). Оборудование контроля концентрации газа (на фигуре не показано) установлено в помещениях тяговых секций. Система вытяжной вентиляции (на фигуре не показана) установлена в дизельном помещении. Тендерная 2 секция выполнена открытого типа без сквозного прохода для обеспечения установки криогенной емкости 3 для хранения СПГ бóльшего объема. Для предотвращения замерзания теплоносителя в теплообменнике-регазификаторе 4 СПГ на каждой тяговой секции со стороны тендерной секции в системе хранения, подготовки и подачи газа установлен дополнительный контур 12, заполненный антифризом, включающий электрический циркуляционный насос 13 и теплообменник 14 для подогрева антифриза от теплоносителя системы охлаждения дизельного двигателя 11. Для обеспечения циркуляции теплоносителя через теплообменник 14 в систему охлаждения дизельного двигателя 11 на каждой тяговой секции 1 перед теплообменником 14 подключен дополнительный электрический жидкостный насос 15.The figure schematically shows a mainline diesel locomotive, consisting of two traction 1 sections and a tender 2 section installed between them with a cryogenic tank 3 for LNG storage. To ensure the operation of diesel engines 11 in the gas-diesel cycle, these sections are united by a gas storage, preparation and supply system, including heat exchangers-regasifiers 4 LNG, gas reducers 5, gas receivers 6, gas filters 7, cryogenic and gas shut-off valves 8, intersectional connections 9 gas pipelines and pipelines for supplying and discharging coolant, electrically controlled valves 10 for supplying gas to the cylinders of diesel engines 11, temperature and gas pressure sensors (not shown in the figure). Gas concentration monitoring equipment (not shown in the figure) is installed in the premises of the traction sections. An exhaust ventilation system (not shown in the figure) is installed in the diesel room. Tender section 2 is made of an open type without a through passage to ensure the installation of a cryogenic tank 3 for storing LNG of a larger volume. To prevent freezing of the coolant in the LNG regasifier heat exchanger 4, on each traction section on the tender section side of the gas storage, preparation and supply system, an additional circuit 12 is installed, filled with antifreeze, including an electric circulation pump 13 and a heat exchanger 14 for heating the antifreeze from the coolant of the diesel cooling system engine 11. To ensure coolant circulation through the heat exchanger 14 into the cooling system of the diesel engine 11, an additional electric liquid pump 15 is connected to each traction section 1 in front of the heat exchanger 14.

Полезная модель работает следующим образом.The utility model works as follows.

Тендерная секция выполнена открытого типа, что исключит возможность образования пожароопасной концентрации газа в случаях его утечки через фланцевые соединения, при механических повреждениях, либо прочих неисправностях криогенного и газового оборудования. Отсутствие сквозного прохода на тендерной секции позволит установить на ней криогенную емкость для хранения СПГ бóльшего объема.The tender section is made of an open type, which will eliminate the possibility of the formation of a fire hazardous gas concentration in cases of its leakage through flange connections, mechanical damage, or other malfunctions of cryogenic and gas equipment. The absence of a through passage on the tender section will make it possible to install a cryogenic tank on it for storing LNG of a larger volume.

Для работы магистрального тепловоза по газодизельному циклу необходимо преобразование СПГ из сжиженного в газообразное состояние путем его подогрева в теплообменниках-регазификаторах 4 СПГ, расположенных по одному в концевых частях тендерной 2 секции для обеспечения работы каждой тяговой 1 секции. Для предотвращения замерзания теплоносителя системы охлаждения двигателя в теплообменниках-регазификаторах 4 СПГ дорабатывают штатные системы охлаждения дизельных двигателей 11 в части отбора и возврата теплоносителей систем охлаждения. Для этого в системе хранения, подготовки и подачи газа на каждой тяговой 1 секции магистрального тепловоза со стороны тендерной 2 секции устанавливают дополнительные контуры 12, заполненные антифризом, включающие электрический циркуляционный насос 13 и теплообменник 14. Повышение температуры антифриза в дополнительных контурах 12 происходит в теплообменниках 14 за счет теплообмена с охлаждающей жидкостью дизельных двигателей 11. Циркуляция воды системы охлаждения каждого дизельного двигателя 11 через теплообменник 14 обеспечивается электрическим жидкостным насосом 15, установленными в системе охлаждения дизельного двигателя 11 на каждой тяговой секции 1 перед теплообменником 14. В каждом дополнительном контуре 12 циркуляция антифриза обеспечивается электрическим циркуляционным насосом 13. Таким образом, в дополнительных контурах 12 осуществляется циркуляция подогретого антифриза через теплообменники 14 и теплообменники-регазификаторы 4 СПГ для предотвращения замерзания теплоносителя в теплообменнике-регазификаторе 4 и надежного обеспечения нагрева и испарения СПГ, поступающего из криогенной емкости 3 в регазификаторы 4 через запорную арматуру 8. После регазификации газ поступает в фильтры для механической очистки газа 7, ресиверы 6 для компенсации пульсации давления газа при переходах на различные режимы работы двигателя, газовые редукторы 5 для поддержания требуемого давления. Затем через межсекционные соединения газовых трубопроводов 9 газ поступает в тяговые 1 секции, где через электроуправляемые клапаны 10 подается в цилиндры дизельного двигателя 11 для обеспечения его работы по газодизельному циклу.To operate a mainline diesel locomotive on the gas-diesel cycle, it is necessary to convert LNG from liquefied to gaseous state by heating it in LNG regasifier heat exchangers 4, located one at the end parts of the tender 2 section to ensure the operation of each traction 1 section. To prevent freezing of the coolant of the engine cooling system in the LNG regasifier heat exchangers 4, the standard cooling systems of diesel engines 11 are modified in terms of the selection and return of coolant from the cooling systems. To do this, in the gas storage, preparation and supply system on each traction 1 section of a mainline diesel locomotive, on the side of the tender 2 section, additional circuits 12 filled with antifreeze are installed, including an electric circulation pump 13 and a heat exchanger 14. The temperature of the antifreeze in additional circuits 12 increases in heat exchangers 14 due to heat exchange with the coolant of diesel engines 11. The circulation of water from the cooling system of each diesel engine 11 through the heat exchanger 14 is provided by an electric liquid pump 15 installed in the cooling system of the diesel engine 11 on each traction section 1 in front of the heat exchanger 14. In each additional circuit 12 there is antifreeze circulation is provided by an electric circulation pump 13. Thus, in additional circuits 12, heated antifreeze is circulated through heat exchangers 14 and LNG regasifier heat exchangers 4 to prevent freezing of the coolant in the regasifier heat exchanger 4 and to reliably ensure heating and evaporation of LNG coming from the cryogenic tank 3 to the regasifiers 4 through shut-off valves 8. After regasification, the gas enters filters for mechanical gas purification 7, receivers 6 to compensate for gas pressure pulsations during transitions to different engine operating modes, gas reducers 5 to maintain the required pressure. Then, through the intersectional connections of the gas pipelines 9, the gas enters the traction sections 1, where through electrically controlled valves 10 it is supplied to the cylinders of the diesel engine 11 to ensure its operation in the gas-diesel cycle.

Claims (1)

Магистральный тепловоз, состоящий из двух тяговых секций и установленной между ними тендерной секции с размещённой на указанных секциях системой хранения, подготовки и подачи газа, включающей криогенную ёмкость для хранения СПГ, теплообменники-регазификаторы СПГ, газовые редукторы, газовые ресиверы, газовые фильтры, криогенную и газовую запорную арматуры, межсекционные соединения газовых трубопроводов и трубопроводов подвода и отвода охлаждающей жидкости, электроуправляемые клапаны подачи газа в цилиндры дизельных двигателей, датчики температуры и давления газа, причём в помещениях тяговых секций установлено оборудование контроля концентрации газа, а в дизельном помещении - система вытяжной вентиляции, отличающийся тем, что тендерная секция выполнена открытого типа без сквозного прохода для обеспечения установки криогенной ёмкости для хранения СПГ бóльшего объёма, для предотвращения замерзания теплоносителя в теплообменнике-регазификаторе СПГ на каждой тяговой секции со стороны тендерной секции в системе хранения, подготовки и подачи газа установлены дополнительные контуры, заполненные антифризом, включающие электрический циркуляционный насос и теплообменник для подогрева антифриза от теплоносителя системы охлаждения дизельного двигателя, причём для обеспечения циркуляции теплоносителя через теплообменник в систему охлаждения дизельного двигателя на каждой тяговой секции перед теплообменником подключён дополнительный электрический жидкостный насос.A mainline diesel locomotive consisting of two traction sections and a tender section installed between them with a gas storage, treatment and supply system located on these sections, including a cryogenic LNG storage tank, LNG regasifier heat exchangers, gas reducers, gas receivers, gas filters, cryogenic and gas shut-off valves, intersectional connections of gas pipelines and coolant supply and discharge pipelines, electrically controlled valves for supplying gas to the cylinders of diesel engines, gas temperature and pressure sensors, and gas concentration monitoring equipment is installed in the premises of the traction sections, and an exhaust ventilation system is installed in the diesel room , characterized in that the tender section is made of an open type without a through passage to ensure the installation of a cryogenic tank for storing LNG of a larger volume, to prevent freezing of the coolant in the LNG regasifier heat exchanger on each traction section on the side of the tender section in the gas storage, preparation and supply system are installed additional circuits filled with antifreeze, including an electric circulation pump and a heat exchanger for heating antifreeze from the coolant of the diesel engine cooling system, and to ensure circulation of the coolant through the heat exchanger into the diesel engine cooling system, an additional electric liquid pump is connected to each traction section in front of the heat exchanger.