Устройство для очистки стрелочного перевода от снега и льда путем электрообогрева
Владельцы патента RU 2415988:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный университет путей сообщения" (МИИТ) (RU)
Общество с ограниченной ответственностью "КТН" (RU)
Изобретение относится к железнодорожному транспорту, а точнее к устройствам электрообогрева стрелочных переводов в зимний период. Устройство для очистки стрелочного перевода от снега и льда содержит трубчатые электронагреватели и датчики температуры, установленные на рамных рельсах, блок электропитания указанных электронагревателей от сети переменного тока с однофазным трансформатором и автоматическим регулятором. В состав регулятора входит коммутатор, включенный в цепь питания однофазного разделительного трансформатора, а на входе управления указанного коммутатора установлен релейный элемент с гистерезисной характеристикой, к его входу подключен выход элемента сравнения, первый вход которого соединен с датчиком температуры рамных рельсов. Дополнительно предусмотрены датчик температуры наружного воздуха и нелинейный функциональный преобразователь, соединенные последовательно и подключенные ко второму входу элемента сравнения. Достигается повышение эффективности снеготаяния при одновременном снижении расхода электроэнергии. 1 ил.
Изобретение относится к железнодорожному транспорту, а точнее к обеспечению нормальной работы стрелочных переводов в условиях снежных заносов.
Известны устройства для электрообогрева стрелочных переводов при помощи трубчатых нагревателей овального сечения, которые закреплены на рамных рельсах и подключены к электросети посредством разделительного трансформатора и выключателя [1, 2].
Недостаток этих устройств состоит в том, что они не регулируются в функции температуры воздуха, что снижает их эффективность и ведет к значительному расходу электроэнергии.
Этот недостаток частично устранен в устройстве для очистки стрелочного перевода от снега и льда путем электрообогрева, которое содержит трубчатые электронагреватели и датчики температуры, установленные на рамных рельсах, блок электропитания указанных электронагревателей от сети переменного тока с однофазным трансформатором и автоматическим регулятором, причем в состав последнего входит коммутатор, включенный в цепь питания однофазного трансформатора, а на входе управления указанного коммутатора установлен релейный элемент с гистерезисной характеристикой, к его входу подключен выход элемента сравнения, первый вход которого соединен с датчиками температуры рамных рельсов [3, 4]. Это устройство может быть принято в качестве прототипа.
Недостаток прототипа состоит в том, что температура рамных рельсов поддерживается постоянной независимо от температуры наружного воздуха. В то же время для эффективного таяния снега нужно при сильных морозах держать более высокую температуру рамного рельса 40-50°С, а при слабых морозах вполне можно ее снизить до 20-25°С. Это обеспечит экономию электроэнергии без снижения эффективности таяния снега.
Техническим результатом изобретения является обеспечение повышения эффективности снеготаяния при одновременном снижении расхода электроэнергии.
Технический результат в данном изобретении достигается за счет того, что дополнительно предусмотрены датчик температуры наружного воздуха и нелинейный функциональный преобразователь, соединенные последовательно и подключенные ко второму входу элемента сравнения.
Изобретение поясняется на конкретном примере исполнения на чертеже. Здесь показаны рамные рельсы 1-2, входящие в состав стрелочного перевода. На них установлены плотно примыкающие к ним трубчатые электронагреватели (ТЭН) 3-6 и датчики температуры нагрева 7-10 этих рельсов. Схема монтажа и крепления элементов 3-10 на рамных рельсах является типовой и соответствует ТУ-ЦП-88.
Электронагреватели 3-6 посредством электропроводов 11 (двухжильные кабели, заложенные в земляное полотно) подключены ко вторичной обмотке разделительного трансформатора 12, первичная обмотка которого подключена к проводам стандартной трехфазной сети 13, а в данном примере конкретно к фазе C и нулевому проводу N. При этом подключение к фазе C выполнено посредством контактора К 14, который входит в состав рассматриваемого ниже регулятора и выполняет функции силового исполнительного элемента.
В состав регулятора кроме K 14 входят релейный элемент 15, элемент сравнения 16, кусочно-линейный функциональный преобразователь 17. Ко входу последнего подключен датчик температуры наружного воздуха ДТНВ 18. Элементы 14-18 соединены последовательно, а ко второму входу ЭС 16 подключены выходы датчиков 7-10 через типовой логический элемент 19.
Коммутатор 14 может быть выполнен как однополюсный контактор переменного тока или же как бесконтактный ключ, например на противопараллельно соединенных тиристорах.
Блоки 15-19 регулятора выполнены по типовым схемам на операционных усилителях постоянного тока и диодных сборках [5].
На чертеже не показаны типовые узлы, применяемые во всех электрических системах переменного тока мощностью 8-32 кВт, а именно защитные устройства, блоки контроля сопротивления изоляции и обнаружения обрыва электрической цепи каждого из электронагревателей, панель сигнализации и общий выключатель электрообогрева.
Устройство по данному изобретению работает следующим образом.
Зимой электронагреватели 3-6 получают электропитание по проводам 11 от трансформатора 12 и нагревают рамные рельсы 1-2, обеспечивая таяние снега в рабочих промежутках стрелочного перевода, т.е. от острия пера до корня остряка. При этом температура нагрева рамных рельсов 1-2 автоматически и непрерывно регулируется в функции температуры наружного воздуха θнв. Последняя непрерывно замеряется датчиком 18 и его выходной сигнал поступает на вход преобразователя 17, который по величине θнв задает температуру θз нагрева рамных рельсов 1-2. Примерный вид соответствующей кривой представлен на характеристике θз(θнв) преобразователя 17. Сущность этой характеристики заключается в том, чтобы при более низкой температуре воздуха обеспечить более интенсивный нагрев рамных рельсов 1-2, поскольку при этом усиливается потеря тепла в окружающую среду. Например, по характеристике элемента 17 на чертеже видно, что при θнв=-40°С необходим нагрев рамных рельсов 1-2 до θз=+55°С.
Это значение температуры в форме электрического сигнала поступает на вход элемента сравнения 16, который вычисляет рассогласование
Δθ=θз-θф.
По этому сигналу работает релейный переключатель 15. При Δθ>3°C он включает коммутатор 14 и соответственно нагреватели 3-6, а при Δθ<-3°C выключает их. Таким образом, заданная температура нагрева рамных рельсов поддерживается с погрешностью не более ±3°С.
Эффективность данного изобретения определяется приспосабливаемостью к изменениям температуры наружного воздуха и средней за сезон экономией электроэнергии 25-35%.
Источники информации
1. Инструкция о порядке подготовки к работе в зимний период и организации снегоборьбы на железных дорогах ОАО «РЖД». Приложение 8. Стационарные устройства для очистки стрелок от снега, с.147-148, НКИ «Академкнига», 2006 г.
2. Технические указания по обслуживанию устройств электрообогрева для очистки стрелочных переводов от снега. МПС СССР, 1990 г. (полностью приняты ОАО «РЖД»).
3. Руководство по ведению стрелочного хозяйства. Опубликовано в журнале «Путь и путевое хозяйство», 2006, с.23-28, разделы 15.4, 15.15 (официальный документ ОАО «РЖД»).
4. Усовершенствованная система электрообогрева стрелочных переводов СЭИТ-04. Технический проект и инструкция по эксплуатации. ОАО Росжелдорпроект, 2006 г.
5. Нефедов А.В. Интегральные микросхемы и их зарубежные аналоги. Том 1. М., изд. КУБК, 1997 г.
Устройство для очистки стрелочного перевода от снега и льда путем электрообогрева, содержащее трубчатые электронагреватели и датчики температуры, установленные на рамных рельсах, блок электропитания указанных электронагревателей от сети переменного тока с однофазным трансформатором и автоматическим регулятором, причем в состав последнего входит коммутатор, включенный в цепь питания однофазного трансформатора, а на входе управления указанного коммутатора установлен релейный элемент с гистерезисной характеристикой, к его входу подключен выход элемента сравнения, первый вход которого соединен с датчиками температуры рамных рельсов, отличающееся тем, что дополнительно предусмотрены датчик температуры наружного воздуха и нелинейный функциональный преобразователь, соединенные последовательно и подключенные ко второму входу элемента сравнения.
