Технология ремонта систем отопления и водоснабжения пассажириских вагонов

1. Организационно-технологическая часть
1.1. Назначение и условия работы отделения по ремонту систем отопления и водоснабжения
Деятельность разрабатываемого отделения по ремонту пассажирских вагонов заключается в восстановлении работоспособности пассажирских вагонов и поддержании их в состоянии готовности выполнять перевозочный процесс при наименьших эксплуатационных расходах.
Ремонт и техническое обслуживание систем отопления и водоснабжения производится на ремонтных позициях вагоносборочного участка и в отделении по ремонту систем отопления и водоснабжения.
Отделение по ремонту систем отопления и водоснабжения входит в состав вагоносборочного участка, который в свою очередь относится к основному типу производственного участка, так как в нем выполняются операции производственного процесса по ремонту вагонов и его частей. Расположение и планировка отделения предусматривает поточность технологических процессов и сокращение путей транспортировки деталей и узлов при их ремонте.
Отделение по ремонту систем отопления и водоснабжения служит для производства разборочных, сборочных, регулировочных, испытательных и большинства ремонтных работ с узлами и деталями систем отопления и водоснабжения снятыми в ремонт, восстановление работоспособности отдельных её узлов, а также для устранения неисправностей систем без демонтажа узлов из вагонов.
Для оптимизации времени ремонта отделение разделено, условно, на участки проведения определенной операции: дефектация, разборка, ремонт, сборка, регулировка, испытание. Эти участки размещены последовательно и рабочие на этих участках выполняют несколько операций, что обусловлено трудоемкостью некоторых операций. Время на проведение определенной операции, прежде всего, зависит от того в каком состоянии поступили детали или узлы. В отделении имеется необходимая технологическая оснастка, которая требуется для проведения качественного ремонта систем.
Все основные работы в отделении производят слесари по ремонту подвижного состава, которые выполняют технологические операции по очистке, разборке, ремонту, сборке и испытанию узлов и деталей систем отопления и водоснабжения, снятых с вагона. Детали и узлы системы отопления и водоснабжения, которые согласно технологического процесса можно отремонтировать без снятия с вагона ремонтируют на позициях вагоносборочного участка. Руководит отделением мастер вагоносборочного участка, контролирует качество ремонта неосвобождённый бригадир этого участка.
Работы в отделении проводятся в соответствии с разработанным технологическим процессом ремонта.
Система водоснабжения пассажирских вагонов удовлетворяет потребности пассажиров в питьевой воде, обеспечивает нормальное функционирование санитарно-технического оборудования туалетов, а также пополнение водой системы отопления вагонов.
Каждый вагон оборудован индивидуальной системой водоснабжения, состоящей из баков, разводящей и подводящей систем трубопроводов.
Вместимость баков системы водоснабжения зависит от типа вагона (пассажирский, почтовый, багажный, ресторан) и числа пассажирских мест.
У пассажирских вагонов она определяется также назначением вагона (предназначен данный вагон для дальнего следования или межобластного сообщения).

1 - котел для нагревания воды, 2- расширитель, 3-изолированные подающие трубы, 4 -вертикальные стояки, 5- нижние нагревательные трубы
Рисунок 1.1 Принципиальная схема водяного отопления

Циркуляция воды в системе отопления (показано стрелками) происходит непрерывно из-за разности температур в различных ее частях. Предусмотрена и искусственная циркуляция воды с помощью циркуляционного насоса, установленного на трубопроводе, подводящем воду к котлу, подача которой включается в тех случаях, когда температура наружного воздуха ниже расчетной или когда необходим ускоренный нагрев вагона после отстоя.При комбинированной (электроугольной) системе отопления (рисунок.2) вода в котле подогревается расположенными в водяной рубашке высоковольтными нагревательными элементами, а при отсутствии электроэнергии — за счет теплоты сжигаемого твердого топлива — угля). Питание нагревательных элементов осуществляется по однопроводной поездной линии с номинальным напряжением 3000 В постоянного или однофазного переменного тока частотой 50 Гц в пути следования от локомотивов, а в пунктах отстоя — от стационарных устройств.

1 — расширитель калорифер; 2 — котел; 3 — наливная труба; 4 — верхние трубы; 5 — стояки; 6 – нижние трубы; 7 — грязевик; 8 — пробка для спуска води 9 — вестовая труба бака; 10 — угольный ящик; 11 — водяной бак; 12 — труба от системы водоснабжения; 13 — вестовая труба расширителя; 14 — наливная воронка; 15 — водопроводная труба; 16 – спускная труба расширителя; 17 — труба соединяющая котёл с расширителем.
Рисунок 1.2. Схема водяного отопления с верхней разводкой труб вагонов старой постройки

1– огневая коробка, 2– защитный кожух, 3– дымовая труба, 4– патрубок для подсоединения котла к трубам системы отопления, 5– циркуляционные трубы для увеличения поверхности нагрева котла, 6– топочная камера, 7– зольник, 8– колосниковая решетка, 9 – наклонный лист зольника

Рисунок 1.3 . Котел с водяной рубашкой

Типовой котел с водяной рубашкой имеет огневую коробку 1, помещенную внутри кожуха 2, состоящего из трех частей. Верхняя часть огневой коробки соединена с дымовой трубой 3. В конической части огневой коробки вварены три поперечные трубы 5, предназначенные для увеличения поверхности нагрева, а в нижней части расположена колосниковая решетка 8 и наклонный лист зольника 9. Для загрузки топлива служит топочное отверстие 6, а для удаления золы и шлака – зольное отверстие 7. Система отопления, представленная на рисунке 30, имеет совмещенный трубчатый расширитель-калорифер (см. рисунок 31), который выполнен в виде прямого сварного бака 1 со съемной крышкой 13.

На рисунке 1.4 показан трубчатый расширитель-калорифер. К нижней части корпуса приварен корытообразный лист 3, стенки которого образуют с днищем корпуса прямоугольный обходной канал 8 для увеличения сечения прохода воздуха, подаваемого в вагон летом. В торцовые стенки 10 корпуса вварено 77 газовых труб 11 сечением 25Х2 или 28Х3,5 мм для прохода воздуха.

1-сварной бак, 2-наливная труба, 3 - корытообразный лист, 4- патрубок для подачи горячей воды в воздухоподогреватель, 5- вестовая труба, 6- труба для контроля уровня воды в воздухонагревателе, 7- выходные патрубки, 8- обходной канал, 9- фланец для соединения воздухоподогревателя-расширителя с возду­ховодом и вентилятором, 10- торцовые стенки корпуса, газовые трубы 11 сечением 28Х3,5мм, 12 – труба, для соединения расширителя с малым баком туалета и одновременно служит для выхода воздуха из системы водо­снабжения 13-съемная крышка

Рисунок 1.4. Воздухоподогреватель – расширитель ТР-1

Горячая вода от котла идет в воздухоподогреватель через патрубок 4. В верхние разводящие трубы отопления вода поступает из расположенных с противоположных сторон воздухоподогревателя двух выходных патрубков 7. Максимальная температура воды в котле не должна превышать 90 - 95°С (363-368K). В этом случае температура нижних труб отопления составляет примерно 70°С (343K), с тем, чтобы исключалось возгорание пыли осаждающейся на их поверхностях.

Заполнить расширитель водой можно через наливную трубу 2. Патрубок 14 предназначался раньше для заполнения водой с крыши вагона. В настоящее время он заглушен. К концу наливной трубы, выведенному выше поверхности крышки бака, приварен колпачок 15.
Слив излишней воды и контроль за наполнением обеспечиваются с помощью вестовой трубы 5, подведенной к баку для воды в котельном отделении. Для обеспечения нагревания проходящего по трубкам воздуха нижний предельный уровень воды в воздухоподогревателе не должен быть ниже, чем на 10—20 мм от верхних кромок труб, расположенных в верхнем ряду. Этот уровень контролируется пробным краником, подсоединенным к трубе 6. Труба 12 предназначена для соединения расширителя с малым баком туалета и служит для выхода воздуха из системы водоснабжения. Для соединения воздухоподогревателя-расширителя с воздуховодом и вентилятором в торцовых стенках имеются фланцы 9. Максимальная теплоотдача трубчатого расширителя-калорифера составляет 17,5 кВт.
Принципиальная схема системы водяного отопления с нижней разводкой труб показана на рисунке 1.5

1 — водяной бак; 2 — котел; 3 — расширитель; 4 — калорифер; 5 — воздушный кран; 6 — нагревательные трубы коридорной стороны; 7 — нагревательные трубы купейной стороны; 8 — циркуляционный насос; 9 — ручной насос.
Рисунок 1.5 Принципиальная схема водяного отопления с нижней разводкой труб
Система водяного отопления с нижней разводкой труб. Такая система характеризуется тем, что в ней практически не происходит естественной циркуляции воды из-за малого гидравлического напора. Поэтому в такой системе обычно применяется циркуляционный насос. Это позволяет обеспечить более эффективную циркуляцию воды, снизить тепловые потери и ее вес за счет уменьшения диаметра труб. Кроме того, в этой системе возможна регулировка тепловой нагрузки путем периодического отключения насоса. Последнее обстоятельство очень важно при использовании системы водяного отопления в вагонах с кондиционированием воздуха, где требуется максимальная автоматизация процесса отопления.
Система отопления некупейных вагонов, построенных после 1974 г.,отличается от системы ранее построенных вагонов в основном тем, что вода в котле нагревается либо электронагревателями, либо при сгорании в топке твердого топлива. Схема системы отопления таких вагонов показана на рисунке 1.6.

(нумерация приборов соответствует принятой в документации завода–изготовителя).
1– водогрейный котел, 2– патрубок для аварийного наполнения системы водой, 3– ручной насос, 4 – вестовая труба расширителя, 5 – гидрометр, 6 – расширитель, 7 – поддувало, 8 – топка, 9– калорифер, 10, 45 – дистанционные термометры, 13– запасный бак, 14, 15, 16 – вентили для выпуска воды из ветвей отопления, 19, 20, 22 – запорные вентили, 21 – соединительный трубопровод от системы водоснабжения, 23 – спускная пробка котла, 24, 26 – краны бойлера, 25 – вентиль минимального уровня воды в расширителе, 27– циркуляционный насос УП-50, 28, 36 – передняя и задняя дроссельные заслонки, 29 – запорный вентиль системы водоснабжения, 30, 31, 33 – вентили заполнения системы водой от стационарных (станционных) источников водоснабжения, 32 – воздушный кран, 34 – воронка, 38 – рычаги дроссельных заслонок, 39 – спускной вентиль запасного бака, 40, 44 – грязевики, 41, 42 – запорные вентили ветви калорифера, 43 – спускной вентиль ветви калорифера, 46, 49 – запорные вентили бойлера, 47 – огневая плитка, 48 – бойлер, 63 – уравнительный трубопровод, 64, 67 – вентиляционный трубопровод, 65 – статический трубопровод, 66 – обратный клапан, 68 .- термостат помещения, 69 – температурное реле, 70 – термостат приточного воздуха, 71 – термостат наружного воздуха, 72. – высоковольтный подвагонный ящик, 73 – магнитный клапан, 74,75.76. – высоковольтные междувагонные электрические соединения, 77 – распределительный шкаф, 78 – высоковольтный нагревательный элемент, 79 – жидкостный выключатель, 80 – запорный кран, 81 – фланец отводящего трубопровода
Рисунок 1.6 Схема комбинированной системы водяного отопления

В данной системе водяного отопления установлен расширитель 6, совмещенный с водогрейным котлом 1, производительность которого составляет 36кВт. Объем воды в котле 350 л (0,35 м³), а в трубах - 505 л (0,505 м³). Отопительный котел, установленный в котельном помещении, оборудован высоковольтными нагревательными элементами, укрепленными на специальном фланце по периметру котла. Всего установлено 24 нагревательных элемента 78 мощностью по 2 кВт каждый. Номинальное рабочее напряжение всей системы отопления составляет 3000В. Нагревательные элементы распределены по всему периметру котла, за исключением пространства над люком топки для твердого топлива, и крепятся к фланцу топки котла через прокладки. Номинальное рабочее напряжение одного нагревательного элемента составляет 500 В. Элементы соединены последовательно в секции по 6 штук.

Общий вид нагревательного элемента и схема его подключения в комбинированной системе отопления пассажирского вагона приведены на рисунке 1.7.

1 – клемма, 2 – нагревательная спираль, 3 – керамический стержень, 4 – провод спирали, 5 – кварцевый кожух, 6 – графитовый кожух, 7 – стальной кожух
Рисунок 1.7. Общий вид нагревательного элемента и схема его включения

Конструктивно нагревательный элемент включает: клемму для подвода электричества 1, нагревательную спираль 2, навитую на составной керамический сердечник 3, сердечник со спиралью помещен в кварцевый трубчатый кожух 5. Зазор между кварцевым кожухом и стальным защитным кожухом 7 заполнен хорошо уплотненным порошкообразным графитом 6. В верхней части стального кожуха имеется фланец, при помощи которого кожух крепится в отопительном котле. От внешних воздействий нагревательная спираль защищена стальным кожухом, внутри которого располагается кварцевая втулка. Для улучшения теплопередачи пространство между кожухом и втулкой заполнено графитовым порошком. Клеммы нагревательных элементов защищены кожухом 83. Для подвода электрической энергии к нагревательным элементам предусмотрены высоковольтные междувагонные электрические соединения 74, 75 и 76.

Для подогрева воздуха, поступающего в вентиляционные каналы, служит пластинчатый калорифер 9 (см. Рис 1.7). Над котлом установлен дефлектор, обеспечивающий лучшее разрежение в дымоходе. Для улучшения циркуляции воды в системе применяется электрический центробежный насос 27. Ручной поршневой насос 3 служит для пополнения системы отопления водой из запасного бака 13 и в необходимых случаях для улучшения циркуляции воды в системе. Для измерения температуры воды в котле и бойлера установлены дистанционные термометры 10,45, шкалы которых выведены в служебное отделение. При работе отопительной системы количество воды в ней постепенно уменьшается за счет испарения ее в атмосферу, часть воды идет на промывку унитазов. Поэтому за уровнем воды в расширителе котла необходимо внимательно следить с помощью вестовой трубы расширителя 4. Управление работой системы отопления осуществляется с помощью температурного реле 69 и термостатов 68, 70 и 71, расположенных соответственно в помещении вагона и в каналах приточной вентиляции. Для усиления циркуляции воды в системе нужно периодически пользоваться циркуляционным насосом 27. Рекомендуемые температуры воды в котле, в зависимости от температуры наружного воздуха, приведены в таблице 1.
Рекомендуемая температура воды в котле, в зависимости от температуры наружного воздуха
Таблица 1.

Температура наружного воздуха, ºС (K)	Температура воды в котле, °С (K)	Температура наружного воздуха, 0°С (K)	Температура воды в котле, °С (K)
Плюс 10 (283)	Не выше плюс 35 (308)	Минус 20 (253)	Плюс 55-70 (328-343)
Плюс 5 (278)	Плюс 30-40 (303-313)	Минус 30 (243)	Плюс 65-80 (338-353)
	Плюс 35-50 (308-323)	минус40 (233)	Не ниже плюс 95 (368)
Минус 10 (263)	Плюс 45—60 (318-333)

Пассажирские вагоны последних лет постройки, например, вагон-салон, предназначенный для поездок руководства железных дорог (модели 61-9941); пассажирский купейный штабной (модели 61-4188); пассажирский некупейный (модели 61-4194) оснащены комбинированной системой отопления с нагревом незамерзающего теплоносителя (антифриз) электронагревателями.
Для увеличения поверхности нагреваемой воды в коническую часть топки установлены циркуляционные трубы 6, 7, и 8. В нижней части топки расположены колосниковая решетка 1 и наклонный лист зольника 14. Уголь загружается в котел через топочное отверстие 12, через него же извлекается шлак. Зола и мелкий шлак удаляются через отверстие зольника 13. На опорном фланце в зоне топки размещены три изолятора 9, через которые высоковольтные провода подводятся к нагревательным элементам котла. В целях обеспечения электробезопасности кожух 5 котла заземляется. Для этого в его нижней части предусмотрен специальный болт, к которому присоединяется заземляющий провод.Нагревательные элементы закрыты защитным кожухом 10, на котором установлена блокировка, разрывающая цепь катушек высоковольтных контакторов при подъеме кожуха и наличии высокого напряжения. В поднятом положении для осмотра нагревательных элементов кожух подвешивается на цепях. Объем воды в системе 855 л, из которых 370 л находятся в котле и расширителе. Схема отопления, нагревательные элементы и другое высоковольтное оборудование у различных типов вагонов одинаковое. Высоковольтные нагревательные элементы имеют общую мощность 48 кВт и разделены на две параллельные группы, каждая из которых состоит из двух параллельных ветвей, включающих по шесть последовательно соединенных нагревательных элементов. Для защиты котла предусмотрено тепловое реле, отключающее электронагревательные элементы при повышении температуры воды в котле выше 90 °С, и реле минимального уровня, отключающее их при понижении уровня воды в расширителе более чем 200 мм. В вагонах с кондиционированием воздуха используются дополнительные низковольтные электрические печи и калорифер, которые питаются от автономной системы электроснабжения напряжением постоянного тока. В пассажирских вагонах межобластного и пригородного сообщений наиболее распространено отопление с помощью электрических печей и калориферов.
В системах водоснабжения и водяного отопления современных пассажирских вагонов находят широкое применение пластмассы для изготовления многих деталей и узлов. Из стеклопластика на основе полиэфирной смолы выполняют водяные баки, умывальные раковины и унитазы, из полиэтилена низкой плотности — трубы, фитинги, вентили, втулки, тройники, а также другие соединительные и регулирующие детали. В туалетах пол настилают из стеклопластика вместо цементного, покрытого метлахской плиткой. Применение пластмасс обеспечивает снижение собственной массы вагона, продление срока службы, уменьшение трудоемкости и затрат при изготовлении и ремонте систем водоснабжения, отопления и внутреннего оборудования
Система отопления служит для поддержания нормального температурного режима внутри вагона независимо от изменения температуры наружного воздуха. Согласно техническим условиям МПС на проектирование и постройку пассажирских вагонов температура воздуха:
· в вагоне должна быть не менее 18 °С при наружной температуре –40 °С,
· в предтамбурных коридорах и туалетных — не менее 16 °С;
· в вагонах с электрическим отоплением автоматическое управление должно обеспечивать температуру в пределах 20 ± 2 °С, а при скорости движения 160 км/ч отклонение температуры не должно превышать ± 3 °С.
Кроме того, система отопления должна подогревать воздух, подаваемый вентиляционной установкой, обеспечивать подогрев воды в системе горячего водоснабжения, а в вагонах последних лет постройки также обогрев головок водоналивных и сливных труб.



Рисунок 1.8 комбинированный кипятильник непрерывного

Приборы отопления любой системы должны быть безопасны в пожарном отношении, просты в обслуживании, надежны в работе и экономичны в эксплуатации. Температура поверхности нагревательных приборов не должна превышать 70 °С. Воздух нагревается в вагоне при работе системы отопления в том случае, если имеется разность температур между нагревательными приборами и воздухом. Тогда тепло передается от приборов отопления, имеющих более высокую температуру, в воздух вагона, т.е. происходит теплообмен.

В зависимости от способа получения тепла для обогрева пассажирских вагонов применяют три системы отопления: угольно-водяную, комбинированную (электроугольную) и электрическую.
В первых двух теплоносителем служит вода, которая подогревается в котле углем (угольно-водяная система), углем или электронагревательными
Питьевая вода в пассажирских вагонах приготавливается в кипятильниках непрерывного действия с комбинированным электроугольным отоплением. Он состоит из корпуса 1, топки 21 угольного отопления, электрических элементов: верхнего 33 и бокового 27, водосборника 32 кипяченой воды, поплавковой камеры 18 с клапаном 16, фильтра 9, указателя 30 уровня кипяченой воды, термометра 19 и арматуры: трехходового 7, водоразборного 20 и спускного 22 кранов. Пространство между наружной стенкой корпуса кипятильника /, корпусом топки 21 и конусной трубой 31 водосборника заполняется сырой водой. Внутренняя стенка корпуса кипятильника и конусная труба образуют водосборник 32 кипяченой воды, который соединен с атмосферой сливным патрубком 3. Вода из сети водоснабжения поступает в кипятильник через трехходовой кран 7 и фильтр 9, поплавковую камеру 18 и кран 22. При нагревании воды до температуры кипения она переливается через конус 31 в водосборник 32, уровень ее в камере сырой воды и поплавковой камере понижается, поплавок 16 опускается и открывает клапан водопровода. Таким образом, сырая вода пополняет кипятильник, ее уровень поднимается и поплавок своей верхней запорной иглой перекрывает водопровод. Поплавок отрегулирован так, что уровень сырой воды не может подняться выше уровня, не доходящего на 40 мм до верхней кромки конуса 31, в результате чего исключается возможность попадания ее в некипяченом виде в водосборник 32, Уровень сырой воды контролируется по указателю 12 уровня поплавковой камеры, на котором нанесены две красные риски 14 и /5. Верхняя риска указывает на предельное наполнение кипятильника водой, а нижняя - на предельно возможный расход сырой воды и минимально допустимый уровень ее в камере. Наполнение водосборника кипяченой водой контролируют по указателю уровня 2, на котором также имеется красная риска, указывающая ни предельное наполнение водосборника. Производительность кипятильника при нормальной его работе составляет 1,1-1,4 л кипяченой воды в минуту.

Рисунок 1.9 - Комбинированный кипятильник с электрическим и угольным разогревом


Установка для охлаждения питьевой воды (рисунок. 1.10) состоит из компрессора 18, нагнетательного вентиля 20, конденсатора 16, ресивера 13, запорного вентиля 12, фильтра 11, автоматического регулирующего вентиля 10 испарителя 8. Кипяченая вода из бака 4 поступает а бак 6, охлаждается в нем, а затем подается к водоразборному крану 2. Вода охлаждается за счет отдачи своего тепла парам хладагента в испарителе 8. Процесс работы холодильной установки заключается в следующем. Из компрессора 18 газообразный хладагент через нагнетательный вентиль 20 поступает в конденсатор 16 и переходит в жидкое состояние. Из конденсатора он через ресивер 13, запорный вентиль 12. фильтр 11 и автоматический регулирующий вентиль 10 компрессором IS нагнетается в испаритель 8. При прохождении через регулирующий вентиль 10 жидкий хладагент расширяется, давление его резко падает и он переходит в газообразное состояние - испаряется. В процессе испарения хладагент отбирает тепло от воды, а затем его пары всасываются компрессором 18 через всасывающий вентиль19 , и цикл повторяется. Уровень температуры охлаждения воды устанавливается при помощи термостата 7 и может регулироваться в пределах +(12-20). Водоохладитель размещен в шкафу, где размещен бак 4 для кипяченой воды вместимостью 40 л, бак для охлажденной воды 6, холодильный агрегат 17, а в нише 1 кран 2 для раздачи воды.

Рисунок 1.10 - Схема установки для охлаждения питьевой воды


При движении пассажирских вагонов из-за постоянного колебания кузова нарушается плотность соединений в трубопроводах систем водоснабжения и отопления, появляются трещины в стенках труб, баков, котла. Происходит также естественный износ трущихся поверхностей запорных клапанов, пробок. Возможно поражение металла коррозией. Основными неисправностями в системе водоснабжения являются течь воды из-за повреждений баков, труб, кранов умывальников и клапанов унитазов, неисправность (заедание) педального механизма унитаза, запорных вентилей, повреждения кипятильников и устройств горячего водоснабжения, умывальных чаш и унитазов. Неисправности в системах водоснабжения и отопления устраняют при плановых (деповском и капитальном) ремонтах, при техническом обслуживании (ТО-1 - в пунктах формирования или оборота и в пути следования, ТО-2 - перед началом летних и зимних перевозок, ТО-3-при единой технической ревизии), а также при текущем отцепочном ремонте (ТР).



Рисунок 1.11 Узлы системы водоснабжения

система водоснабжения пассажирских вагонов удовлетворяет потребности пассажиров в питьевой воде, обеспечивает нормальное функционирование санитарно-технического оборудования туалетов, а также пополнение водой системы отопления вагонов.

Каждый вагон оборудован индивидуальной системой водоснабжения, состоящей из баков, разводящей и подводящей систем трубопроводов.
Вместимость баков системы водоснабжения зависит от типа вагона (пассажирский, почтовый, багажный, ресторан) и числа пассажирских мест.
У пассажирских вагонов она определяется также назначением вагона (предназначен данный вагон для дальнего следования или межобластного сообщения).

Рисунок 1.12 схема системы отопления пассажирских вагонов постройки ТВЗ

Общая вместимость системы водоснабжения в вагонах составляет 1 м³.

В период отопительного сезона подогрев воды осуществляется от котла отопления с помощью специального змеевика, а в летнее время — от дымовой трубы плиты.