Рис. 2. Силовой агрегат для железнодорожного подвижного состава с применением тех-
нологии SteamTrac (источник: Voith Turbo)
автомобильной промышленности.
В них, в частности, используется та-
кая же механическая передача Diwa,
что и на автобусах. Такие установки
с двумя двигателями, соответствую-
щими европейским нормам содер-
жания вредных веществ уровня ША,
уже предлагаются на рынке, а вер-
сия, соответствующая более жест-
ким нормам уровня ШВ, должна по-
явиться к концу 2011 г., когда но-
вые нормы вступят в действие.
Первоначально для создания бо-
лее экономичной установки Diwa-
Pack предполагалось использовать
гибридную передачу с параллель-
ным электрическим приводом, что
делало возможным накопление и
последующее использование энер-
гии, рекуперируемой при торможе-
нии. При мощности до 150 кВт та-
кая передача нашла применение на
автобусах и при наличии заказчика
могла быть приспособлена для ис-
пользования
на
рельсовом транс-
порте. Для этого потребовалось бы
внести незначительные изменения
в конструкцию рамы и установить
несколько дополнительных
крон-
штейнов
для
размещения
моду-
лей преобразователя и накопителя
энергии. Накопитель энергии реше-
но было выполнить на основе акку-
муляторных батарей, а не суперкон-
денсаторов, поскольку первые мож-
но разместить в силовых модулях,
расположенных
под
полом.
В от-
личие от аккумуляторов суперкон-
денсаторы
весьма
чувствительны
к воздействию тепла, в связи с чем
они обычно монтируются на крыше
подвижного состава.
Использование отработанного
тепла
В
гибридной
передаче повтор-
но
используется
энергия,
выде-
ляющаяся
при
торможении.
Од-
нако
существуют
и
другие
спосо-
бы повышения экономичности си-
лового
агрегата.
Анализ
потоков
энергии в дизеле показывает, что
лишь 30-40% энергии, получаемой
при сгорании топлива, использует-
ся для создания крутящего момен-
та. Остальное теряется в основном
в виде тепла в той или иной форме.
Примерно
19% приходится на ра-
боту системы охлаждения, не менее
36% энергии уходит с выхлопными
газами и около 5% —
путем рассея-
ния. Необходимо было найти воз-
можность возврата части этой нера-
ционально растрачиваемой энергии
и ее использования.
Данная
проблема
касается
не
только железнодорожного подвиж-
ного состава. Программа утилиза-
ции
потерь тепловой
энергии
за-
трагивает весь диапазон продукции
компании Voith Turbo, используе-
мой на железнодорожном, автомо-
бильном,
водном
транспорте
и
в
стационарных установках для вы-
работки электроэнергии, т.е. прак-
тически
везде,
где
применяются
двигатели
внутреннего
сгорания.
Идет поиск общего решения, обес-
печивающего потенциальную эко-
номию для всех выпускаемых ком-
панией изделий.
Результаты
первых
исследова-
ний подтвердили, что рекуперацию
тепловой энергии проще реализо-
вать там, где имеется значительная
разность температур. С этой точки
зрения использовать воду, приме-
няемую для охлаждения дизельно-
го двигателя, довольно затрудни-
тельно. В то же время при приме-
нении технологии EGR температура
выхлопных газов обычно достига-
ет 400-500 и даже 600 °С, поэтому
представлялось
целесообразным
использовать часть этой энергии.
Специалисты Voith Turbo предло-
жили применить усовершенствован-
ную версию традиционного парового
двигателя, представляющего собой
систему замкнутого цикла. Горячие
выхлопные газы служат для нагрева
рабочего тела в резервуаре под дав-
лением по принципу генератора пе-
регретого пара с последующим рас-
ширением пара с целью рекуперации
энергии до начала конденсации и по-
вторного образования жидкости, за-
вершающего рабочий цикл.
Весьма
прогрессивное
реше-
ние —
включение
теплообменни-
ка в трубопровод выхлопных газов
либо его интеграция с глушителем
или охладителем EGR. Можно так-
же включить конденсатор в контур
охлаждения дизеля, что позволит
минимизировать число отдельных
компонентов.
В
качестве
расширителя
воз-
можно использование двигателя с
возвратно-поступательным движе-
нием поршней или турбины. Турби-
на лучше работает при постоянной
частоте
вращения
и
температуре,
преимущественно в стационарных
условиях
(например,
на
электро-
станции). Однако для тягового при-
вода, где частота вращения и давле-
ние меняются в широких пределах,
она не подходит. Здесь более целе-
сообразно применить поршневой
двигатель (рис. 3).
34
ЖЕЛЕЗНЫЕ ДОРОГИ МИРА — 2011, № 10
предыдущая страница 35 Железные дороги мира 2011 10 читать онлайн следующая страница 37 Железные дороги мира 2011 10 читать онлайн Домой Выключить/включить текст