«Определение полного и удельного расхода топлива на тягу поездов»
При работе тепловоза или дизель-поезда энергия, заключенная в топливе, расходуется на совершение работы по преодолению сил основного и дополнительного сопротивлений, на покрытие потерь в тормозах, дизель-генераторной установке и передаче и на собственные нужды. При расчетах отдельно выделяют расход топлива на стоянках с включенным дизелем и на передвижение по станционным и деповским путям. Массу топлива, расходуемого на движение поезда с учетом собственных нужд, определяют экспериментально для каждой серии тепловозов или дизель-поездов. Учитывают время работы дизеля в режиме тяги на различных положениях рукоятки контроллера машиниста с потреблением различного количества топлива и время работы дизеля на холостом ходу.
На рис. 10 приведены кривые расхода топлива в режиме тяги тепловозов 2ТЭ10В, 2ТЭ10М и 2ТЭ10Л. Из него видно, что расход на каждом положении рукоятки контроллера в широком диапазоне скоростей меняется в небольших пределах. С изменением положения рукоятки контроллера, а следовательно, и частоты вращения коленчатого вала дизеля изменяется и расход топлива. График для его определения на тепловозах 2ТЭ116 на 15-м положении рукоятки приведен на рис. 11 (значения в числе даны для одной секции; в знаменателе — для двух), на тепловозах ТЭП60 — на рис. 12.
Массу топлива, расходуемого в одну минуту на холостом ходу, для каждого типа дизеля берут из графиков в зависимости от частоты вращения вала дизеля. На рис. 13 приведены для примера кривые gx(nд ) для тепловозов 2ТЭ10В, 2ТЭ10Л, ТЭ10 и др. с дизелем 10Д100.
Режимы работы дизелей на стоянках, учитывающие специфику местных условий, устанавливают распоряжением по дороге. Если таких распоряжений нет, то расход топлива выбирают по табл.6. В случае применения другого числа секций расход топлива нужно соответственно изменить.
Таблица 6
Серия тепловоза или
дизель-поезда
Частота вращения
коленчатого вала nд,
об/мин
Удельный расход топлива при
работе на холостом ходу gx,
кг/мин
одним дизелем
тепловозом или дизель-поездом
2ТЭ10В, 2ТЭ10Л, 2ТЭ10
0,38
0,76
2ТЭ116
0,25
0,50
М62
0,42
0,42
ТЭЗ, ТЭ7
0,35
0,70
ТЭП60
0,50
0,50
ЧМЭЗ
0,15
0,15
ДР1
0,14
0,28
Рис. 10. Кривые расхода топлива в режиме тяги тепловозами 2ТЭ10В, 2ТЭ10М и 2ТЭ10Л (на один дизель)
Рис. 11. Кривые расхода топлива в режиме тяги тепловозом 2ТЭ116 на 15-м положении рукоятки контроллера машиниста
По известным расходам топлива в одну минуту определяют расход топлива тепловозом или дизель-поездом:
Е = G1Δt1+ G2Δt1+ G1Δt1+ ………gxtx= Σ GiΔti+ gxtx
где Е — масса топлива, расходуемая на передвижение состава, кг;
С1, G2, ..., Gi — масса топлива, расходуемая тепловозом или дизель-поездом при средней скорости движения на данной позиции контроллера машиниста в одну минуту, кг/мин;
Δt1, Δt2, Δt3 , — время работы дизеля с данной средней скоростью, мин;
gx — масса топлива, расходуемого тепловозом или дизель-поездом на холостом ходу в одну минуту, кг/мин;
tх — время хода по участку на холостом ходу и время стоянок, мин.
Расход топлива при следовании одиночных тепловозов по станционным и деповским путям в режиме тяги определяют для движения на первой ездовой позиции контроллера машиниста со скоростью 10... 15 км/ч.
При этих условиях его принимают следующим, кг/мин:
Для тепловозов остальных серий, а также дизель-поездов удельный расход топлива берут равным 0,3 кг/мин.
Потребляемое вспомогательными силовыми установками дизель-поездов ДР1 топливо определяют по средней потребляемой мощности агрегатов, обслуживаемых ими, и полному времени их работы.
В среднем расход топлива на одну установку дизель-поезда ДР1 составляет 0,18 кг/мин, а на дизель-поезд, имеющий две такие установки, — 0,36 кг/мин.
Рис. 12. Кривые расхода топлива в режиме тяги тепловозом ТЭП60 на 15-м положении рукоятки контроллера машиниста
Используя приведенные данные, формулы, таблицы и кривые, определяют расход топлива для тепловоза или дизель-поезда при работе на линии.
Для сравнения расхода топлива различными тепловозами используют удельный показатель на измеритель выполненной перевозочной работы 104 ткм:
где е — удельный расход топлива, кг/(104 ткм);
Е — расход топлива на перемещение поезда, кг;
mс — масса состава, т;
L — длина участка, км.
Чтобы сравнить раз личные виды и сорта топлива, имеющие разную теплоту сгорания, пользуются так называемым условным топливом, имеющим удельное количество теплоты горения 29,3 МДж/кг.
Рис. 13. Расход топлива одним дизелем на холостом ходу тепловозов 2ТЭ10В, 2ТЭ10Л, ТЭК), ТЭП10:
1— вентилятор включен на вторую ступень;
2— вентилятор включен на первую ступень;
3 — вентилятор выключен.
При пересчете расхода натурного топлива на условное используют тепловой эквивалент Э, равный отношению удельного количества теплоты горения натурного и условного топлива. Для дизельного топлива удельное количество теплоты горения равно 41,9 МДж/кг. Отсюда — Э = 41,9 / 29,3 = 1,43.
Следовательно, удельный расход условного топлива, кг/(104 ткм) —
еу=еЭ.
Пример. Определить общий и удельный расходы натурного и условного топлива тепловозом 2ТЭ10В при движении с составом массой 5000 т на 15-м положении рукоятки контроллера машиниста со средней скоростью 45 км/ч в течение 29,5 мин и на холостом ходу в течение 4,5 мин по участку длиной 24,9 км.
Решение:. Расход топлива тепловозом 2ТЭ10В в режиме тяги определяем из рис. 13.6. Для одной секции G = 8,55 кг/мин, для двух секций — G = 17,1 кг/мин.
Расход топлива на холостом ходу дизеля 10Д100 определяем из табл.6:
gx = 0,76 кг/мин.
Общий расход топлива определяем по формуле :
Е = 17,1*29,5+ 0,76*4,5 = 508 кг.
2. Удельный расход натурного топлива на измеритель 104 ткм определяем по формуле (13.19):
3. Удельный расход условного топлива определяем по формуле (13.20):
е = 40,8*1,43 = 58,3 кг/(104 т*км),
здесь 1,43 — тепловой эквивалент дизельного топлива.