ПРАВИЛА ПО СТАНДАРТИЗАЦИИ

КОЭФФИЦИЕНТ ПОЛЕЗНОГО ДЕЙСТВИЯ И КОЭФФИЦИЕНТ ПОЛЕЗНОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ МОЩНОСТИ ТЕПЛОВОЗОВ

Методика определения

MIIC России

Предисловие

1    РАЗРАБОТАНЫ Федеральным государственным унитарным предприятием «Всероссийский научно-исследовательский и конструкторско-технологический институт подвижного состава» (ФГУП ВНИКТИ) МПС России

ВНЕСЕНЫ Департаментом локомотивного хозяйства ОАО «РЖД»

2    ПРИНЯТЫ И ВВЕДЕНЫ В ДЕЙСТВИЕ Указанием МПС России

от 02.12.03    №    к-1086у

3    ВВЕДЕНЫ ВПЕРВЫЕ

и

Приложение А (обязательное)

Показатели, используемые в расчете коэффициента полезного действии и коэффициента полезного использовании мощности тепловозов

8

IIP 32.213-2003

9

10

УДК 629.424.1.001.4 (083.76)    ОКС 45.060.10 ОКСТУ 3181

Ключевые слова: коэффициент полезного действия, коэффициент полезного использования мощности, тепловоз, методика определения, расчет, испытание

и

Федеральное государственное унитарное предприятие «Всероссийский научно-исследовательский и конструкторско-технологический институт подвижного состава» (ФГУП ВНИКТИ) МТ1С России

12

СОГЛАСОВАНО Заместитель начальника Департамента локомотивного хозяйства

А.М. Сидору к

I IP 32.213-2003

Содержание

1    Область применения................................................ 1

2    Нормативные ссылки............................................... I

3    Общие положения................................................... 1

4    Методы определения коэффициента полезного действия

тепловоза.............................................................. 2

4.1. Метод определения коэффициента полезного действия тепловоза как самоходной подвижной единицы.........    2

4.2    Метод определения коэффициента полезного действия тепловоза как тяговой единицы............................. 4

4.3    Метод определения коэффициента полезного действия тепловоза как тягово-энергетической установки........    5

5    Метод определения коэффициента полезного использования мощности тепловоза........................................ 7

Приложение А (обязательное) Показатели, используемые в расчете коэффициента полезного действия и коэффициента полезного использования мощности тепловозов.................................. 8

ш

ПРАВИЛА ПО СТАНДАРТИЗАЦИИ

КОЭФФИЦИЕНТ ПОЛЕЗНОГО ДЕЙСТВИЯ И КОЭФФИЦИЕНТ ПОЛЕЗНОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ МОЩНОСТИ ТЕПЛОВОЗОВ Методика определения

Дата введения 2003-12-20

1    Область применения

Настоящие правила распространяются на тепловозы с электрической передачей, эксплуатируемые на железнодорожном транспорте в Российской Федерации.

Правила устанавливают методику проведения расчетов коэффициента полезного действия (далее - КПД) и коэффициента полезного использования мощности (далее - КПИМ) тепловоза, установленных в стандартах и других нормативных документах.

Расчет проводят при проектировании, модернизации тепловозов, а также при сравнительной оценке тепловозов одного типа

2    Нормативные ссылки

В настоящих правилах использованы ссылки на следующие межгосударственные стандарты:

ГОСТ 25941-83 Машины электрические вращающиеся. Методы определения потерь и коэффициента полезного действия

ГОСТ 26923-90 Тепловозы магистральные. Общие технические требования

ГОСТ 26924-89 Тепловозы маневровые с электрической передачей мощностью 1200 л.с. и более. Общие технические требования

Примечание - При пользовании настоящими правилами целесообразно проверить действие ссылочных стандартов на территории Российской Федерации по указателю стандартов, составленному по состоянию на 1 января текущего года, и по соотвегствующим информационным указателям, опубликованным в текущем голу Если ссылочный документ заменен (изменен), то при пользовании настоящими правилами следует руководствоваться замененным (измененным) стандартом Если ссылочный документ отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, применяется в части, не затрагивающей эту ссылку

3    Общие положения

3.1 Значения КПД тепловоза как самоходной подвижной единицы, как тяговой единицы и как тягово-энергетической установки рекомендуется устанавливать в техническом задании на разработку тепловоза.

I

3.2    В расчетах используют мощность тепловоза и агрегатов, приведеную к валу дизеля.

3.3    Источники определения показателей, используемых в расчете коэффициента полезною действия и коэффициента полезного использования мощности тепловоза, приведены в приложении А.

4 Методы определения коэффициента полезного действия тепловоза

4.1. Метод определения коэффициента полезного дейст вия тепловоза как самоходной подвижной единицы

4 1.1 Данный метод применяют для расчета КПД тепловоза, нормативное значение которого установлено ГОСТ 26923 и ГОСТ 26924

4.1.2 КПД тепловоза определяют при работе дизеля на полной мощное ж в диапазоне скоростей движения от расчетной (длительной) до конструкционной 4 1.3 КПД тепловоза определяют при нормальных климатических условиях в соответствии с таблицей 1.

Таблица 1

4.1 4 КПД тепловоза как подвижной единицы определяют по формуле

3,6-10⁶-N,

Пт п е l п л ’ be‘I е Уи

где N_v - касательная мощность тепловоза, кВт;

ГТР 32.213-2003

Р_с - полная мощность дизеля при условиях, указанных в таблице 1, кВт;

Ь_с - удельный расход топлива дизелем, г/кВт ч;

Q„ - низшая теплотворная способность топлива, кДж/кг.

4.1.5    Источники определения показателей, используемых в расчете коэффициента полезного действия, приведены в приложении А.

4.1.6    Низшую теплотворную способность топлива Q„ принимают:

42705,36 кДж/кг - для дизельного топлива;

50000 кДж/кг - для газообразного топлива.

4.1.7    Касательную мощность тепловоза N_K, кВт, определяют по формуле

ЛИЗ

~ (Р_е ^—    ,•    Пр.    (2)

где N*cn - мощность агрегатов вспомогательных нужд, кВт;

ЛИ)

N„_0T )„ - мощность генератора энергоснабжения состава при отключенном энергоснабжении (потери в обмотке генератора и механические потери), кВт; т]_г г - КПД тягового генератора; ц,_у - КПД выпрямительной установки;

Пт зл - КПД тягового электродвигателя;

г]_р - КПД осевого редуктора и моторно-осевых подшипников (принимают

Пр-“- 0,975).

4.1.8    Мощность агрегатов вспомогательных нужд N*,,, кВт, определяют по формуле

N*cn ~ N, л ⁺ N_K0Mn + N₀ э + N*0*; ^ N_jp    (3)

где N_u- мощность вентиляторов охлаждающего устройства дизеля, кВт; N_KOMn- мощность компрессора, кВт;

N₀₃ - мощность агрегатов охлаждения электрического оборудования (вентиляторов тягового генератора, выпрямительной установки и тяговых электродвигателей), кВт;

N»o)6 ~ мощность возбудителя тягового генератора, связанная с потерями в самом возбудителе и потерями в приводе возбудителя, кВт;

N_ap - сумма мощностей потребителей, неуказанных в формуле (3): цепей управления и освещения, аккумуляторных батарей, отсасывающих агрегатов мультициклонных фильтров дизеля и вентиляторов кузова и др., кВт.

4.1.9    Мощность а1регатов кондиционирования воздуха и обогрева кабины тепловоза не учитывают.

4.1.10    Мощность вентиляторов охлаждающего устройства дизеля N_gJ, кВт, с учетом работы системы автоматического регулирования температуры теплоносителей (САРТ) вычисляют по формуле

з

N_Bj N_BHOp_M    >    (4)

Лпр.

где N.Hopy - суммарная мощность вентиляторов с учетом работы СЛРТ при нормальных климатических условиях, кВт;

Лпр» - КПД привода вентиляторов.

4.1.11    Мощность компрессора N_KOMn, кВт, определяют с учетом продолжительности включения (ПВ) компрессора в зависимости от номинальной производительности компрессора

Для среднеэксплуатаиионного режима принимают 11В~25%

N_KOMn, кВт, определяют по формуле

Nuomh^- (N_Ko\inpv‘ 0,25 + NbOMnv*' 0,75)    ,    (5)

Лпр помп

где К,о_МПрч- мощность компрессора на рабочем ходу, кВт,

Nkomonx" мощность компрессора на холостом ходу, кВт;

Лпр комп - кпд привода компрессора.

4.1.12    Мощность агрегатов охлаждения электрического оборудования N₀„ кВт, определяют с учетом регулирования расхода воздуха и КПД привода вентилятора.

4 1.13 Мощность возбудителя тягового генератора, связанную с потерями в самом возбудителе и потерями в приводе возбудителя N*,*, кВт, определяют по формуле

N*oi6 Р»о»б^-(    ^

4*016 Пир Ю)б

где Р*„б - мощность возбудителя тягового генератора, кВт; Лвозб КПД возбудителя;

Лпрвотб - КГ1Д привода возбудителя

Примечание - Мощность тягового генератора, зависящую от квадрата тока возбуждения, учитывают при определении КПД тягового генератора как потери на возбуждение

4.2 Метол определения коэффициента полезного действия тепловоза как тяговой единицы

4 2.1 В данном методе расчета при определении КПД тепловоза учитывают полезную мощность (мощность, определяемую по тяговому усилию на автосцепке), требуемую для совершения тяговой работы по перемещению состава.

4 2.2 КПД тепловоза определяют при работе дизеля на полной мощности в диапазоне скоростей движения от расчетной (длительной) до конструкционной 4 2.3 КПД тепловоза определяют при нормальных климатических условиях в соответствии с таблицей 1.

4 2.4 КПД тепловоза как тяговой единицы определяют по формуле

4

ГТР 32.213-2003

_и _    3,610⁶-N,    _m

^Лгте b_eP_eQ_H ’ где N. - полезная мощность тепловоза, требуемая для совершения тяговой работы по перемещению состава, кВт.

4.2.5    Полезную мощность тепловоза, требуемую для совершения тяговой работы по перемещению состава, N„ кВт, определяют по формуле

N.= N_K-N*,    (8)

где N_K - касательная мощность тепловоза, кВт, определяемая по формуле

(2);

N* - мощность тепловоза, требуемая на преодолении основного сопротивления движению тепловоза, кВт.

4.2.6    Мощность N_w, кВт, определяют по формуле

_Wi-V

367,2

где Wjj - основное сопротивление движению тепловоза как повозки, кгс;

V - скорость тепловоза, км/ч.

4.2.7 Основное сопротивление движению тепловоза как повозки W^, кгс, определяют по формуле

W' = со'• Р,    (10)

где со ¹0 - основное удельное сопротивление движению тепловоза как повозки, кгс/т;

Р - служебная масса тепловоза, т.

4.2.8 Мощность агрегатов кондиционирования воздуха, обогрева тепловоза и энергоснабжения состава не учитывают.

4.3 Метод определения коэффициента полезного действия тепловоза как тягово-энергетической установки

4.3.1 В данном методе расчета при определении КПД тепловоза как тяговоэнергетической установки полезную мощность учитывают как мощность, требуемую для перемещения и энергоснабжения состава.

4 3.2 КПД тепловоза как тягово-энергетической установки определяют по

3,6-10⁶-N_a) bePe.Qn

N_ai - полезная мощность тепловоза, необходимая для совершения тяговой работы по перемещению состава и его энергоснабжения, кВт;

s

P_ci- полная мощность дизеля, принимаемая с учетом температуры наружного воздуха но 4.3.7, кВт.

4.3.3    Полезную мощность тепловоза N,i, кВт, определяют по формуле

N*,= N_kl + Pjh - N_w    (12)

где N_K| - касательная мощность тепловоза с учетом мощности, необходимой для энергоснабжения состава, кВт;

Р_эн - мощность, необходимая для энергоснабжения состава, кВт;

N_w - мощность тепловоза, необходимая для преодоления основного сопротивления движению тепловоза, кВт, определяемая по формуле (9).

4.3.4    Касательную мощность тепловоза N_K|, кВт, определяют по формуле

ЛЮ

N|j ~ (Pel “ N*cnl ~ N_5H )'Лтг'Л§у' Пт5д'Лр>    (13)

где N_Knl - мощности агрегатов вспомогательных нужд, с учетом мощности агрегатов кондиционирования воздуха или обогрева тепловоза, кВт;

JMU

N_3H - мощность генератора энергоснабжения состава при включенном энергоснабжении, кВт.

При этом полезную мощность компрессора, необходимую для производства сжатого воздуха с целью питания тормозных систем и выполнения технологических операций с составом нс выделяют.

4.3.5    Мощность агрегатов вспомогательных нужд N*„1, кВт, определяют по формуле

Necni - Н,_д + ^_омп +N₀, + N_w,6 + N_api    (14)

где - мощность вентиляторов охлаждающего устройства дизеля, кВт, определяемые по формуле (4);

Nhqmh — мощность компрессора, кВт, определяемая по формуле (5);

N„oi6 " мощность возбудителя тягового генератора, связанная с потерями в самом возбудителе и потерями в приводе возбудителя, кВт, определяемая по формуле (6);

N_npi - сумма мощностей потребителей, неуказанных в формуле (14): цепей управления и освещения, аккумуляторных батарей, отсасывающих агрегатов мультициклонных фильтров дизеля и вентилятора кузова, мощностей агрегатов кондиционирования воздуха или обогрева тепловоза и др., кВт.

4.3.6    Мощность генератора энергоснабжения состава при включенном

ЛИ]

энергоснабжении К*,, кВт, определяют по формуле

(15)

Г IP 32.213-2003

где г|_{г зн} - КПД генератора энергоснабжения.

4.3.7    Сравнительную оценку тепловозов и определение их КПД с учетом затрат мощности на энергоснабжение состава рекомендуется проводить при следующих условиях:

-    температура наружного воздуха +30 °С, +40 °С (с учетом затрат мощности на кондиционирование воздуха);

-    температура наружного воздуха 0 °С, минус 20 °С, минус 40 °С (с учетом затрат мощности на отопление состава).

4.3.8    При различных температурах наружного воздуха сумму мощностей вентиляторов охлаждения теплоносителей дизеля определяют с учетом изменения удельного веса воздуха и изменения мощности каждого вентилятора за счет регулирования частоты вращения вентилятора или продолжительности его включения.

5 Метод определения коэффициента полезною

использования мощности тепловоза

5.1    КЛИМ тепловоза определяют при работе дизеля на полной мощности в диапазоне скоростей движения от расчетной (длительной) до конструкционной.

5.2    КПИМ тепловоза как самоходной подвижной единицы, нормативное значение которого установлено ГОСТ 25463, определяют по формуле

к„_с=-£ь-,    (16)

где N_K - касательная мощность тепловоза, кВт, определяемая по формуле (2).

5.3    КПИМ тепловоза как тяговой единицы с учетом полезной мощности тепловоза при выполнении работы но перемещению состава определяют по формуле

К,_е=—(17)

где N_a - полезная мощность тепловоза при выполнении тяговой работы по перемещению состава, кВт, определяемая по формуле (8).

5.4    КПИМ тепловоза как тягово-энергетической установки с учетом полезной мощности тепловоза при выполнении тяговой работы и энергоснабжении состава определяют по формуле

К„_у=-^^!-,    (18)

* cl

где N_ai - полезная мощность тепловоза при выполнении работы по перемещению состава и его энергоснабжении, кВт, определяемая по формуле (12).

7