The object of research, development or design (in Russian) : Энергетические установки маневровых локомотивов, эксплуатируемых на железных дорогах Республики Казахстан

The object of research, development or design (in Kazakh) : Қазақстан Республикасының темір жолдарында пайдаланылатын маневрлік локомотивтердің энергетикалық қондырғылары

Aim of work (in Russian) : Разработка оптимального способа снижения расхода дизельного топлива и выбросов вредных веществ в атмосферу маневровыми тепловозами с применением гибридной энергоустановки на основе дизеля с сухим картером и накопителя энергии.

Aim of work (in Kazakh) : Құрғақ картері бар дизель негізіндегі гибридті энергия қондырғысын және энергия жинақтағышты пайдалана отырып, маневрлік тепловоздармен дизель отынының шығынын және атмосфераға зиянды заттардың шығарындыларын азайтудың оңтайлы әдісін әзірлеу.

Методы исследования (на русском) : Поставленные задачи осуществляются за счет методов анализа и обобщения методов технико-экономических характеристик и удельных параметров тепловозов; проведение расчетных методов определения потребного количества локомотивов, сравнительный анализ параметров энергетических установок.

Методы исследования (на казахском) : Қойылған міндеттер тепловоздардың техникалық-экономикалық сипаттамалары мен үлестік параметрлерінің әдістерін талдау және жалпылау әдістері есебінен жүзеге асырылады; локомотивтердің қажетті санын анықтаудың есептік әдістерін жүргізу, энергетикалық қондырғылардың параметрлерін салыстырмалы талдау.

Obtained results and novelty (in Russian) : Получены следующие результаты: 1. Проведён анализ эксплуатационных характеристик существующих моделей маневровых тепловозов и факторов, влияющих на их топливную экономичность, включая режимы маневровой работы, особенности теплового и нагрузочного циклов, а также параметры работы топливной системы. 2. Разработан способ повышения экономичности, основанный на модернизации топливной системы и оптимизации работы дизеля за счёт внедрения устройства модификации топлива и гибридной энергетической схемы с использованием накопителя энергии. 3. Разработана функциональная модель гибридной энергетической установки, включающая в себя взаимодействие дизель-генераторного агрегата, накопителя энергии и системы управления распределением потоков мощности. Научная новизна работы 1. Впервые предложен комплексный способ повышения эксплуатационной экономичности маневрового тепловоза, объединяющий технологию модификации топлива и гибридную энергетическую систему на основе накопителя энергии. 2. Разработаны новые принципы управления потоками энергии между дизель-генератором и накопителем, обеспечивающие минимизацию удельного расхода топлива при сохранении требуемых тяговых характеристик.

Obtained results and novelty (in Kazakh) : Алынған нәтижелер: 1. Қолданыстағы маневрлік тепловоз үлгілерінің пайдалану сипаттамалары мен олардың отын үнемділігіне әсер ететін факторларға талдау жүргізілді. Бұл ретте маневрлік жұмыстың режимдері, жылулық және жүктеме циклдарының ерекшеліктері, сондай-ақ отын жүйесінің жұмыс параметрлері ескерілді. 2. Отын жүйесін жаңғырту және энергия жинақтағышты пайдаланатын гибридті энергетикалық сұлбаны енгізу арқылы дизельдің жұмысын оңтайландыру негізінде экономикалық тиімділікті арттыру тәсілі әзірленді. 3. Дизель-генераторлық агрегат, энергия жинақтағыш және қуат ағындарын бөлу басқару жүйесінің өзара әрекеттесуін қамтитын гибридті энергетикалық қондырғының функционалдық моделі жасалды. Жұмыстың ғылыми жаңалығы: 1. Маневрлік тепловоздың пайдалану экономикалық тиімділігін арттырудың жан-жақты тәсілі алғаш рет ұсынылды. Ол отынды модификациялау технологиясы мен энергия жинақтағышқа негізделген гибридті энергетикалық жүйені біріктіреді. 2. Дизель-генератор мен энергия жинақтағыш арасындағы энергия ағындарын басқарудың жаңа қағидаттары әзірленді, олар қажетті тарту сипаттамаларын сақтай отырып, отынның меншікті шығынын барынша азайтуға мүмкіндік береді.

The main constructive and technical economic indicators (in Russian) : 1. Тип силовой установки: дизель-генераторная установка с элементами гибридной энергетической системы на основе накопителя энергии (аккумуляторного блока или суперконденсатора). 2. Тип энергетической установки: четырёхтактный дизель внутреннего сгорания с сухим картером, номинальной мощностью 880–1000 кВт. 3. Система управления: интеллектуальная система распределения потоков энергии между дизель-генератором и накопителем в зависимости от режима работы. 4. Для типового режима маневровой работы средний расход топлива снизился с 160 кг/ч до 140 кг/ч, что обеспечивает сокращение эксплуатационных затрат и уменьшение потребления дизельного топлива на около 20 тонн в год на один локомотив. 5. За счёт оптимизации рабочих параметров дизеля и рекуперации энергии при торможении коэффициент полезного действия силовой установки увеличен с 0,36 до 0,40, что отражает рост общей энергетической эффективности на 10–12 %.

The main constructive and technical economic indicators (in Kazakh) : 1. Күш қондырғысының түрі: энергия жинақтағышқа (аккумуляторлық блок немесе суперконденсатор) негізделген гибридті энергетикалық жүйе элементтері бар дизель-генераторлық қондырғы. 2. Энергетикалық қондырғының түрі: құрғақ картерлі, номиналды қуаты 880–1000 кВт болатын төрт тактілі іштен жану дизелі. 3. Басқару жүйесі: жұмыс режиміне байланысты дизель-генератор мен энергия жинақтағыш арасындағы энергия ағындарын бөлуге арналған интеллектуалды басқару жүйесі. 4. Маневрлік жұмыстың типтік режимі үшін орташа отын шығыны сағатына 160 кг/сағ-тан 140 кг/сағ-қа дейін төмендеді, бұл пайдалану шығындарын азайтуға және бір локомотивке жылына шамамен 20 тонна дизель отынын үнемдеуге мүмкіндік береді. 5. Дизельдің жұмыс параметрлерін оңтайландыру және тежеу кезінде энергияны рекуперациялау есебінен күш қондырғысының пайдалы әсер коэффициенті 0,36-дан 0,40-қа дейін артты, бұл жалпы энергетикалық тиімділіктің 10–12 % өсуін көрсетеді.

Level of implementation (in Russian) : Нет внедрения

Level of implementation (in Kazakh) : Ендірулер жоқ

Efficiency (in Russian) : Реализация разработанного способа позволяет комплексно повысить эксплуатационную экономичность маневровых локомотивов за счёт снижения топливных затрат, увеличения энергетической отдачи и улучшения экологических показателей. Применение устройства модификации топлива и внедрение гибридной энергетической установки с накопителем энергии обеспечивают оптимизацию режимов работы дизеля, снижение удельного расхода топлива на 10–15 %, а также повышение общего коэффициента полезного действия силовой установки. В результате уменьшается доля работы двигателя на неэкономичных режимах, снижается уровень шумов и вибраций, а также продлевается срок службы основных узлов и агрегатов. Применение разработанного способа обеспечивает существенное сокращение эксплуатационных расходов — до 1,0–1,2 млн тенге в год на один локомотив, а срок окупаемости модернизации составляет 2,5–3 года.

Efficiency (in Kazakh) : Әзірленген әдісті іске асыру маневрлік локомотивтердің пайдалану үнемділігін кешенді түрде арттыруға мүмкіндік береді. Бұл жанармай шығынын азайту, энергетикалық қайтарымдылықты арттыру және экологиялық көрсеткіштерді жақсарту есебінен қамтамасыз етіледі. Отынды түрлендіру құрылғысын қолдану және энергия жинақтағышы бар гибридті энергетикалық қондырғыны енгізу дизельдің жұмыс режимдерін оңтайландыруға, отынның меншікті шығынын 10–15 % төмендетуге, сондай-ақ күш қондырғысының жалпы пайдалы әсер коэффициентін арттыруға мүмкіндік береді. Нәтижесінде қозғалтқыштың тиімсіз режимдердегі жұмыс үлесі азаяды, шу мен діріл деңгейі төмендейді, негізгі тораптар мен агрегаттардың қызмет ету мерзімі ұзартылады. Ұсынылған әдісті қолдану пайдалану шығындарын айтарлықтай қысқартуды қамтамасыз етеді — бір локомотивке жылына 1,0–1,2 млн теңгеге дейін, ал жаңғыртудың өтелу мерзімі 2,5–3 жылды құрайды.

Field of application (in Russian) : Полученные результаты исследований будут способствовать решению актуальных задач научно-технического развития в области железнодорожного транспорта.

Field of application (in Kazakh) : Зерттеулердің алынған нәтижелері темір жол көлігі саласындағы ғылыми-техникалық дамудың өзекті міндеттерін шешуге ықпал ететін болады.