„Впервые в 1936 году на железнодорожном транспорте получит распространение новый, тип паровоза — с конденсацией пара... Этот паровоз совершит целую революцию в паровозном хозяйстве“.
Л. М. КАГАНОВИЧ
13 февраля паровоз СО-27-635 с тендером-конденсатором закончил свой рейс Москва—Владивосток—Москва, пройдя по одиннадцати магистралям Союза свыше 21 тыс. км в самых разнообразных климатических условиях, при различных профилях пути, испытав в своей топке за время пробега 16 сортов угля.
Этот грандиозный пробег окончательно показал полную надежность и возможность нормальной эксплуатации в труднейших условиях новой сложной и крайне интересной машины — паровоза с конденсацией пара.
Для того чтобы ясно себе представить значение для нашей страны новой машины, вспомним работу обычного паровоза.
Современные мощные паровозы являются значительными потребителями топлива и воды. Это связывает паровоз с базами для питания. Через определенные промежутки времени паровоз вынужден останавливаться, для того чтобы набрать воды, пополнить свои запасы топлива.
Вынужденные остановки сокращают коммерческую скорость поездов, уменьшают оборот паровозов. С этой точки зрения большой технической задачей является прежде всего уменьшение расходования воды.
В самом деле, паровоз потребляет топлива значительно меньше, чем воды. В пробеге расход воды раз в шесть или семь превышает расход топлива. Следовательно, образовать на паровозе запас топлива, необходимый для длительного пробега, значительно проще, чем запастись водой. Мало того, и на пути следования паровоза легче образовать базы топлива, чем создать базы для питания паровозов водой. Это особенно затруднительно в безводных местностях нашего Союза, например в Средней Азии.
В обычных паровозах пар, необходимый для работы паровой машины, вырабатывается в котле. После того как пар отработает в машине, он выбрасывается наружу. Машина паровоза, как говорят, работает на выхлоп. Поэтому для производства пара в паровозный котел необходимо все время подавать свежую воду, а так как пара машина потребляет много, то и воды для его производства нужно много.
Но разве нет других методов работы? Разве нельзя отработанный пар вновь сжижать в воду и питать ею паровой котел, осуществляя тем самым замкнутый цикл воды? Конечно, можно. Техника уже очень давно знает конденсационные паровые установки, то есть такие установки, которые работают с конденсацией — охлаждением отработанного пара. В этих установках отработавший в машине пар вновь превращается в воду. Правда, конденсационные стационарные установки были вызваны к жизни не столько стремлением осуществить кругооборот воды, сколько значительно более экономичной работой этих установок по сравнению с установками, работающими на выхлоп пара.
Так или иначе, в конденсационных установках отработавший пар вновь обращается в воду. Но то, что достаточно просто осуществить в условиях фабрично-заводской стационарной установки, не так просто применить к паросиловой установке паровоза. В самом деле, конденсация пара в стационарных установках достигается тем, что пар, отработав в паровой машине, поступает в специальный аппарат, называемый конденсатором, в котором он превращается в воду, охлаждаясь холодной водой, циркулирующей по трубам конденсатора. Охлаждающая вода, отнимая от конденсирующегося пара тепло, естественно, сама нагревается, а потому для эффективного охлаждения пара необходимо пропускать по трубкам конденсатора все время свежую или охлажденную тем или иным способом воду.
 |
| Паровоз с тендером-конденсатором. Жалюзи прикрывают трубчатые поверхности секций конденсатора, установленного на тендере. |
Из сказанного можно сделать вывод, что для охлаждения пара и его конденсации необходима подача в конденсатор охлаждающей воды, причем количество этой воды очень велико и по весу превосходит в 40—60 раз количество конденсирующегося пара. Следовательно, такой способ конденсации пара на паровозе применен быть не может. Для паровоза необходимо было остановиться на другом агенте, который отнимал бы тепло у отработанного пара без помощи воды, применяющейся в стационарных паросиловых установках.
Этим агентом был выбран наружный воздух. Воздух отнимает тепло у отработавшего пара и превращает его снова в воду. Нужно было много поработать для того, чтобы, при существующих габаритах паровоза и тендера, разместить этот воздушный холодильник для пара и установить дополнительное оборудование, которое потребовалось при переходе на работу с конденсацией пара. Все это было успешно выполнено Коломенским машиностроительным заводом им. В. В. Куйбышева, и прошедший с большим успехом грандиозный пробег нового паровоза с тендером-конденсатором показал высокое качество работы конструкторов и производственных цехов завода.
*
Конденсатор с воздушным охлаждением расположен на тендере. Он представляет собой трубчатые поверхности, составленные из большого количества медных трубок. Всего таких трубок эллиптического сечения — 2520. Они собраны в секции, которых всего 18, — по 9 с каждой стороны тендера. По трубкам сверху вниз проходит отработанный пар. За время своего прохождения по трубкам, омываемым снаружи воздухом, пар отдает свое тепло воздуху и превращается в воду, которая собирается из всех секций в сборнике конденсата (так называется вода, получившаяся из сконденсированного пара), расположенного между тележками тендера.
 |
| Тендер-конденсигор вмещает 18 секций конденсатора (по девяти с каждой стороны). Здесь же устанавливаются три вентилятора для просасывания наружного воздуха через конденсатор и приводящая их в действие турбина. Между тележками тендера располагается сборник конденсата |
 |
| Каждая секция конденсатора состоит из сборных камер пара и воды и 140 медных трубок с припаянными к ним пластинами. Внутри трубок проходит пар. Снаружи трубки охлаждаются наружным воздухом |
Итак, пар вновь превращен в воду, вода собрана и с помощью насосов может быть вновь подана в котел для испарения и дальнейшей работы. Свежей воды подавать не нужно. Цикл замкнут. Правда, некоторое количество воды добавлять все же приходится вследствие неизбежной утечки пара и воды. Но как ничтожно это количество по сравнению с тем, которое необходимо для обычного паровоза! Вместо нормального расхода воды, порядка 200 т, нужно добавлять для прохождения того же расстояния лишь до 10 т. Такой запас можно без труда хранить в сборнике на тендере. При таком сравнительно ничтожном запасе воды паровоз с конденсацией пара может с груженым составом пройти без набора воды до 1 тыс. км. Мало того, не нужно забывать, что температура воды, полученной в результате конденсации пара, очень высока. Она достигает, примерно, 90°, а потому для получения из нее в котле пара нужно меньше тепла (а следовательно, и топлива), чем при питании паровозного котла свежей, холодной водой. Таким образом достигается и экономия топлива и уменьшаются необходимые его запасы на паровозе. Питание котла водой, полученной в результате конденсации пара, значительно увеличивает интервалы между промывками котла, так как уменьшаются отложения в котле — накипь.
*
Конденсационная установка с воздушным охлаждением потребовала дополнительного оборудования.
Как мы уже знаем, пар охлаждается воздухом. Для просасывания через поверхность охлаждения конденсатора наружного воздуха на тендере установлены три мощных турбовентилятора, которые приводятся в действие от паровой турбины. Эта турбина установлена здесь же, на тендере. Она не требует дополнительного расхода свежего пара, так как работает отработанным паром из паровой машины. Эти три вентилятора и приводящая их в действие паровая турбина являются оборудованием, свойственным только паровозу с конденсацией пара, — его нет на обычных паровозах.
Для паровозного котла, как и для любого парового котла, нужно обеспечить поступление в топку необходимого для сжигания топлива воздуха и удаление продуктов сгорания. В обычных паровозах пар, отработавший в паровой машине, выбрасывается через дымовую трубу в атмосферу. В дымовой трубе расположен специальный конус, через который проходит пар, увлекая за собой продукты сгорания. Но в паровозе с конденсацией пар не выбрасывают, после того как он отработал в цилиндрах паровой машины, наоборот, его тщательно улавливают, охлаждают и превращают в воду. Тяга в паровозах с конденсацией обеспечивается специальным вентилятором, установленным у дымовой трубы. Этот вентилятор, называемый дымососом, отсасывает дымовые газы, выбрасывает их через дымовую трубу наружу и создает необходимую тягу. Дымосос также приводится в действие паровой турбиной, питающейся отработанным в машине паром. Этот агрегат также свойственен только паровозу с конденсацией пара и отсутствует на обычных паровозах.
 |
| На паровозе разместили часть дополнительного оборудования, необходимого для работы с конденсацией пара: у трубы располагается дымосос с паровой турбиной, внизу размещены маслоотделитель и фильтры для очистки конденсата. |
*
Специальное оборудование потребовалось также для очистки конденсата перед подачей его в котел.
Дело в том, что пар, отработавший в паровой машине, загрязнен маслом, захваченным им в цилиндрах паровой машины. Масло является большим злом для парового котла. Осаждаясь на трубках котла, масло, обладающее очень плохой теплопроводностью, затрудняет передачу тепла от горячих газов воде. Вследствие этого трубки котла перегреваются, прочность их снижается, и тогда происходит разрыв трубок. А это уже авария котла. Поэтому конденсат перед подачей в котел необходимо тщательно очистить от масла. Для этой цели на паровозе с конденсацией пара устанавливается ряд маслоотделителей и фильтров.
Первая очистка производится в специальном маслоотделителе, в который пар поступает, отработав в машине паровоза и в турбине дымососа.
Дальнейшая очистка происходит следующим образом: в сборнике конденсата вода фильтруется, проходя слои волокнистого вещества — люфы, затем, по пути из сборника конденсата в котел, вода последовательно проходит три резервуара, заполненных активированным углем, поглощающим масло.
Таким образом, для очистки конденсата от масла пришлось установить на паровозе маслоотделитель и три резервуара-фильтра. Для подачи воды в котел установлены насосы.
Вес всего дополнительного оборудования составляет, примерно, 7,5 т, при общем весе тендера-конденсатора с 11-тонным запасом воды и таким же запасом топлива 73,4 т.
Паровоз с конденсацией пара — крупная победа советского машиностроения.
Комментариев нет:
Отправить комментарий