Železničné.info pro PDA Železničné.info pro PDA - 23.10. 2021
Home | Top 10 | Vyhľadávanie |
Technick������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������ inform������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������cie
Parný generátor PG 500
Peter, 16.07.2009 (15093 prečítané)

    Nahradenie parnej trakcie motorovými rušňami prinieslo aj potrebu riešiť niektoré problémy a jeden vážny problém sa týkal vykurovania osobných vlakov. Nasadenie motorových rušňov na osobné vlaky v zimnom období, bolo podmienené vyriešením vykurovania osobných vozňov. Do motorových rušňov sa pre vykurovanie osobných vozňov začali montovať parné generátory. Existovalo viacero druhov parných generátorov, najbežnejším, ktorý sa montoval do motorových rušňov viacerých radov bol parný generátor PG 500.

Niektoré vozne bolo možné vykurovať elektricky aj parou, preto na elektrifikovaných tratiach nebol problém s vykurovaním. Problém s vykurovaním osobných vlakov v zimnom období bol na neelektrifikovaných tratiach, pretože motorové rušne určené pre vozenie osobných vlakov museli mať zariadenie pre vykurovanie osobných vozňov. Týmto zariadením mohol byť zdroj elektrickej energie alebo zdroj pary. V období nástupu motorovej trakcie bolo rozhodnuté o parnom vykurovaní osobných vozňov. Argumentom, bola vysoká energetická náročnosť, pretože príkon jedného bežného vozňa (Bai) bol 25 kW, čo vtedy pri priemernej desaťvozňovej vlakovej súprave predstavovalo štvrtinu trakčného výkonu motorového rušňa radu T 478.1. Vykurovanie elektrickou energiou sa malo riešiť výhľadovo. Tomu sa mala prispôsobiť konštrukcia rušňov tak, aby časť výkonu bola využitá pre trakciu a časť pre vykurovanie. Tak ako v zahraničí, aj v bývalom Československu prebiehal vývoj a výroba parných generátorov. V rokoch 1949 – 1950 bol vyvinutý parný generátor 100 000 kcal/hod, ktorý bol umiestnený do rušňa T 434.0 (neskôr preznačeného na T 436.0). Tento parný generátor nemal dostatočný výkon a nespĺňal požiadavku na vykurovanie vlakov s 8 až 14 vozňami. Preto bol vyvinutý nový parný generátor, ktorý by vyhovoval požiadavkám ČSD. V spolupráci viacerých podnikov bol vyvinutý nový parný generátor s typovým označením PG 500 s výkonom 500 000 kcal/hod (2,1 GJ/hod) s plne automatizovanou prevádzkou. Palivom je motorová nafta rozprašovaná tlakovým vzduchom.
 
Parný generátor PG 500 v rušni T 478.1201
Parný generátor PG 500
 
Pre vykurovanie osobných vozňov sa do motorových rušňov začal montovať centrálny zdroj pary PG 500. Parný generátor PG 500 je určený pre výrobu sýtej vodnej pary slúžiacej pre vykurovanie osobných vozňov na neelektrifikovaných tratiach. Hlavnou časťou parného generátora je parný kotol, ktorý má vykurovaciu plochu vytvorenú v podstate jednou dlhou rúrkou stočenou do niekoľkých sústredných vykurovacích hadov. Druhou hlavnou časťou je prístrojová skriňa, v ktorej sú umiestnené riadiace a kontrolné prístroje.

Na vstupnej strane sa napájacím čerpadlom vtláča voda, ktorá na výstupnej strane vychádza vo forme zmesi sýtej vodnej pary a malého množstva neodparenej vody. Neodparený prebytok vody zabraňuje vývinu prehriatej pary a odvádza z priestoru vykurovacích hadov kal, vyzrážaný pri odparovaní. Zmes sýtej vodnej pary a neodparenej vody s kalom, ktoré vystupujú z priestoru parného generátora, prúdia do odlučovača, kde sa od pary intenzívnym rotačným pohybom odlučuje ťažšia voda a kal. Para zbavená vody je odvádzaná potrubím v hornej časti odlučovača, kal sa usadzuje na dne odlučovača a je periodicky vypúšťaný. Voda zhromažďujúca sa nad kalom sa odvádza cez tepelný výmenník späť do vodnej nádrže, pričom v tepelnom výmenníku odvádzaná voda odovzdáva svoj tepelný obsah napájacej vode.
 
Parný generátor PG 500
Parný generátor PG 500
 
Popis konštrukcie a činnosti PG
 
Parný generátor je vykurovaný motorovou naftou, spaľovanou v horáku s rozprašovaním tlakovým vzduchom. Parný kotol tvorí hlavnú časť parného generátora. Na jeho vrchnej časti je pripevnený horák s hubicou, ktorá rozprašuje palivo do spaľovacieho priestoru. Vzduch k dokonalému horeniu dodáva dúchadlo spaľovacieho vzduchu. Horúce spaliny prúdia do spodnej časti, prechádzajú okolo vykurovacích hadov a ohrievača, kde sa ochladzujú a komínom vystupujú do atmosféry. Vykurovacie hady sú prepojené tak, že tvoria jednu rúrku, do ktorej jedným koncom vstupuje voda a druhým koncom vystupuje zmes pary a vody. Voda ktorá je v odlučovači odlúčená, vyplavuje z vykurovacích hadov kal a zabraňuje tvoreniu prehriatej pary. Hubica horáka rozprašuje palivo do spaľovacieho priestoru, ktorý tvorí spaľovacia komora so šamotovou vložkou. Na spaľovacej komore je nasadená vymedzovacia vložka, ktorá vymedzuje veko spaľovacej komory. V spaľovacej komore dochádza k vírivého prúdeniu vzduchu, ktoré umožňuje dokonalé premiešanie s rozprášeným palivom, čím sa zaistí rovnomerné horenie v celom priestore. Prúdiace horúce splodiny horenia prechádzajú vymedzovacou šamotovou vložkou do spodnej časti kotla.
 
V spodnej časti parného kotla sú uložené dva vykurovacie hady, vnútorný a vonkajší. Ich vzájomné prepojenie je mimo kotla rúrkami. Základnou podmienkou pre prevádzku parného generátora je čistota spaľovacej a výmenníkovej časti. Sadzami znečistené vonkajšie plochy vykurovacích hadov a nánosom kotlového kameňa zanesené vnútorné plochy značne znižujú účinnosť a životnosť celého zariadenia. Preto sa v prevádzke musí venovať pozornosť pri obsluhe a údržbe parného kotla. Zmes pary a vody, ktorá vystupuje z vnútorného vykurovacieho hada je privádzaná potrubím do odlučovača. Rýchlym vývinom pary je strhávaná zmes sýtej pary, vody a kalov. Úlohou odlučovača je oddeliť od pary čiastočky vody a kalov. To sa deje rotačným pohybom zmesi pri vstupe do odlučovača. Odlučovač je tlaková nádoba, ktorej vnútorný priestor je rozdelený nosným krúžkom na dve časti. Para zbavená vody a kalu prúdi stredom do horného priestoru časti a odvádza sa cez otvor v hornom veku s prírubou. Odlúčená voda sa vracia do nádrže vývodom v dolnej tretine odlučovača a kaly sa odvádzajú cez odkaľovací ventil mimo rušeň. Pre zníženie tepelných strát je povrch odlučovača tepelne izolovaný.
 
Parný generátor PG 500 - horná časť kotla s horákom
Parný generátor PG 500
 
V hornej časti parného kotla je umiestnený horák. Palivo sa privádza do telesa horáka. V spodnej časti telesa horáka je uchytená hubica, ktorá má šesť otvorov pre vzduch a šesť otvorov pre palivo. Vzduch prúdi v strednej časti telesa horáka a vystupuje cez šesť šikmých otvorov do spaľovacieho priestoru parného generátora. Privedené palivo tečie cez otvory do vzduchových kanálov, kde je prúdiacim vzduchom strhávané do spaľovacieho priestoru. V komore sú dve elektródy s hrotmi, na ktorých preskakujú iskry zapaľujúce zmes paliva. Komora horáka a horák je v hornej časti parného kotla. Pre vizuálnu kontrolu je na komore umiestnené sklíčko. K dokonalému spaľovaniu v parnom kotle sa vzduch dodáva dúchadlom. Množstvo privádzaného vzduchu do spaľovacieho priestoru sa reguluje natáčaním klapiek, ktoré škrtia sací prierez dúchadla. Klapky sa natáčajú pneumatickým servomotorom. Napájacie čerpadlo dodáva plynule konštantné množstvo napájacej vody. Je poháňané klinovými remeňmi od motorgenerátora. Voda prúdiaca do vykurovacích hadov parného generátora je predhrievaná odlúčenou vodou, ktorá sa odvádza späť do nádrže. Tepelný obsah vratnej vody sa odovzdáva vo výmenníku tepla, ktorý je zaradený do potrubia napájacej vody a vratnej vody.
 
Parný generátor PG 500 - vpredu pred kotlom je odľučovač
Parný generátor PG 500
 
Pre reguláciu množstva pary vyvíjanej parným generátorom sa používa pneumatická regulácia. Odoberané množstvo v závislosti od potreby sa dá regulovať v rozsahu od 45 do 100 %. Podľa množstva odoberanej pary z parného generátora sa reguluje aj prívod vody, paliva a spaľovacieho vzduchu. Riadiacim signálom regulácie je tlak pary na výstupe z odlučovača, ktorý pôsobí na membránu regulačného vodného ventila, vyváženú pružinou. Každá zmena medzi vývinom pary a odberom pary, teda zmena výkonu parného generátora, sa prejaví ako odchýlka tlaku pary od nastavenej hodnoty. Požadovaný tlak pary možno meniť v rozsahu 0,3 až 0,6 MPa (3 až 6 atp) predpätím pružiny regulačného vodného ventila. Ventil je konštruovaný ako prepúšťací, t. j. pri zvýšení tlaku pary na membránu sa otvára a naopak. Ventil je zaradený medzi napájacie čerpadlo a vykurovacie hady parného generátora. Ak stúpa tlak pary, regulačný vodný ventil sa otvára a prepúšťa časť vody späť do vodnej nádrže, čím sa zmenší prítok do vykurovacích hadov. Keď je ventil zatvorený, tak všetka voda tečie do parného generátora. Touto reguláciou sa zabezpečuje dodávka potrebného množstva vody do parného generátora v závislosti od jeho okamžitého výkonu. Do telesa regulačného vodného ventila je taktiež zabudovaná meracia clona, na ktorej vzniká rozdiel tlakov úmerný od pretekajúceho množstva vody privádzanej do vykurovacích hadov. Tento rozdiel tlakov je riadiacou veličinou pre reguláciu paliva a spaľovacieho vzduchu. Je vyvedený na membránu vysielača diferencie, ktorý zmeny tlakového spádu napájacej vody prevádza na úmerné zmeny pneumatického signálu s veľkosťou 0,03 až 0,1 MPa. Pneumatický vysielač tlakovej diferencie pracuje ako nepriamočinný proporcionálny regulátor, ktorého pomocnou energiou je vzduch s konštantným tlakom 0,13 MPa privádzaný do neho zo vzduchovej redukčnej stanice. Výstupný signál pneumatického vysielača tlakovej diferencie je zavedený na membrány rozvodu pneumatického servomotora, ktorý ovláda ústrojenstvo regulačného palivového čerpadla a škrtiacu klapku dúchadla spaľovacieho vzduchu. Do rozvodu pneumatického servomotora sa okrem toho privádza pracovný vzduch s tlakom 0,5 MPa, ktorým sa prestavuje jeho piest. Pretože pneumatický servomotor má spätnú väzbu, odpovedá poloha jeho piestu vždy presne hodnote výstupného signálu pneumatického vysielača tlakovej diferencie. Posuvný pohyb piestnej tyče pneumatického servomotora je ozubeným hrebeňom a pastorkom prevedený na točivý pohyb hriadeľa, na ktorom sú upevnené dve vačky. Jedna z nich slúži pre ovládanie spínača pneumatického servomotora, ktorým je uzatváraný solenoidový ventil paliva nachádzajúci sa v prívodnom potrubí paliva k horáku, pri poklese odberu pary pod hodnotu 45 % výkonu parného generátora. Druhá vačka prestavuje páku, ktorou je pomocou tiahla spojené regulačné ústrojenstvo palivového čerpadla, ktorým sa do horáka dopravuje pod tlakom palivo v množstve zodpovedajúcom okamžitému výkonu generátora.
 
Druhou hlavnou časťou parného generátora je elektrická ovládacia skriňa, ktorá obsahuje elektromagnetické stýkače, relé, poistky, ističe, signálne prístroje, spúšťacie odpory atď., a slúži pre ovládanie jednotlivých zariadení parného generátora.
 
Technické údaje parného generátora PG 500
 
Maximálny tepelný výkon
2,1
GJ/hod
Odparivosť
760
kg/hod
Celková výhrevná plocha PG vrátane ohrievača a tepelného výmenníka
13
m2
Celková dĺžka
1 820
mm
Celková výška
1 860
mm
Celková šírka
1 300
mm
Hmotnosť bez vody
1 800
kg
Prevádzkový pretlak
3 – 6
MPa
Rozsah regulácie
45 až 100
%
Elektrický príkon
2,5
kW
Napätie jednosmernej sústavy
115
V
Spotreba rozprašovaného vzduchu
250
l
Pretlak rozprašovaného vzduchu
5 – 9
MPa
Maximálna spotreba vody
760
l/hod
Maximálna spotreba paliva
75
l/hod
Tepelná účinnosť
75 – 82
%
Objem vody v kotle (min – max)
47 – 63
l
Objem pary v kotle (min – max)
0,020 – 0,036
m3
 
 Parný generátor bol určený pre zabudovanie do motorových rušňov. Preto pri návrhu základnej koncepcie a konštrukcie konkrétneho typu motorového rušňa sa muselo uvažovať so zabudovaním parného generátora tak, aby boli dodržané parametre. Išlo najmä o celkovú hmotnosť rušňa, priestorovú náročnosť, zmenu ťažiska a prípadne aj energetickú náročnosť. Umiestnenie parného generátora do motorového rušňa si vyžiadalo vybudovať príslušenstvo potrebné pre jeho prevádzku. Príslušenstvo možno rozdeliť na päť vonkajších okruhov, a to: vodný, palivový, vzduchový, parný a elektrický.
 
Parný generátor PG 500 - schéma zabudovania do motorového rušňa
Parný generátor PG 500
 
Parný generátor PG 500 sa montoval do motorových rušňov radov T 444.1, T 466.0, T 478.1, T 478.3 a T 679.0.
 
Motorový rušeň s hydraulickým prenosom výkonu radu T 444.1 má jednu búdku umiestnenú uprostred. V prednej časti rušňa je na ráme umiestnené chladiace zariadenie, za ním naftový motor, ktorý poháňa hydraulickú prevodovku. Parný generátor je umiestnený v zadnej časti za búdkou na ráme rušňa. Prístup k nemu je z oboch strán z plošiny po otvorení bočných dverí. Pri čelnej strane zadnej časti sú umiestnené vzduchojemy, z ktorých sa odoberá vzduch aj pre parný generátor. Vodná a palivová nádrž je vytvorená rušňovým rámom. Voda aj nafta sa nasáva čerpadlami z vnútornej strany pravých nádrží a vedú potrubím do zadnej časti k parnému generátoru. Elektrický prúd je privádzaný z rozvádzača. Panel pre sledovanie prevádzky parného generátora je umiestnený len na zadnom stanovišti. Spaliny sú odvádzané komínom, ktorý je pripojený zvonku čelnej zadnej strany búdky. Para sa od trojcestného ventila vedie dopredu a dozadu rušňa k vykurovaciemu kolenu s vykurovacou polospojkou.
 
Motorový rušeň radu T 466.0 je kapotový s elektrickým prenosom výkonu má dva dvojnápravové podvozky. Rušeň má jednu vyvýšenú búdku umiestnenú asymetricky, ktorá rozdeľuje kapotu rušňa na prednú (dlhšiu) a zadnú. V čelnej časti prednej kapoty je na ráme umiestnený chladiaci blok s dvomi axiálnymi ventilátormi poháňanými hydrostaticky, radiálny ventilátorom pre chladenie trakčných motorov predného podvozku a je tu umiestnený aj kompresor 3 DSK 100. Za chladiacim blokom je umiestnený naftový motor 12 PA 4-185 s nepriamym vstrekovaním. Parný generátor je umiestnený v zadnej časti za búdkou na ráme rušňa. V zimnom období sa vyskytovali problémy s prevádzkou parného generátora, pretože pri jazde krátkym predstavkom dopredu parný generátor zamŕzal. Preto sa časť kapoty v okolí parného generátora obkladala izoláciou.
 
V motorovom rušni radu T 478.1 s dieselelektrickým prenosom výkonu je parný generátor umiestnený v strojovni v priestore medzi kompresorom a elektrickým rozvádzačom v smere kolmom na os rušňa, čím sa umožnila ľahká prístupnosť pre obsluhu a údržbu parného generátora. Medzi podvozkami je na ráme zavesená nádrž, ktorá je rozdelená na tri priestory, v ktorých je umiestnená zásoba vody, paliva a akumulátorová batéria. Vodný okruh sa skladá z vodnej nádrže pre parný generátor s obsahom 2500 l, zo sacieho a spätného potrubia medzi nádržou a parným generátorom a z odkaľovacieho potrubia ukončeného tlmičom pod rámom rušňa. Vodná nádrž rušňov do poradového čísla 093 mala na oboch stranách trubkový vodoznak a plniace otvory s uzávermi pre tlakové rýchlo plnenie vody. U ďalších rušňov boli tieto vodoznaky nahradené plavákovým stavoznakom zasahujúcim do strojovne a na vonkajšej strane nádrže je kontrolný priezor v úrovni maximálnej hladiny vody v nádrži. Parný okruh parného generátora je pripojený na výstup a rozvádza paru do oboch čiel rušňa. Parné vykurovanie má pracovný tlak v rozsahu 0,3 až 0,6 MPa a skladá sa z hlavného uzatváracieho ventila na parnom generátore, z rozvádzacieho potrubia s vykurovacími kovovými spojkami a s uzatváracími ventilmi na čelách rušňa. Do parného rozvodu patrí aj potrubie idúce od poisťovacích ventilov generátora na strechu, toto potrubie bolo od čísla 093 zvedené do komína výfuku generátora. Do palivovej nádrže je zapojené sacie potrubie a spätné potrubie od parného generátora. Sacie potrubie je do nádrže zapojené cez uzatvárací ventil. Dopravu nafty k horákom zabezpečuje samostatné čerpadlo. Na parnom generátore je namontovaný aj čistič paliva. Pre rýchlejšie zaplnenie palivového potrubia medzi nádržou a parným generátorom je nainštalované samostatné ručné krídlové čerpadlo. V motorovom rušni radu T 478.3 je parný generátor umiestnený priečne v priestore medzi elektrickým rozvádzačom a predným ústrojenstvom tak, že ovládacia skriňa je pri priechodnej chodbičke. Okolo generátora je dostatok miesta pre jeho obsluhu pri prevádzke a taktiež pre údržbu. Pre prevádzku generátora je potrebné priviesť zo zdroja na rušni elektrický prúd a tlakový vzduch. Elektrický prúd sa privádza z pomocného dynama, teda parný generátor môže byť v prevádzke len pri chode naftového motora. Tlakový vzduch sa odoberá z hlavného brzdového vzduchojemu. Palivo je čerpadlom nasávané priamo z palivovej nádrže. Spaliny z parného generátora odchádzajú štvorhranným komínom, ktorý je v mieste priechodu strechou utesnený.
 
V motorovom rušni radu T 679.0 je parný generátor umiestnený v strojovni v priestore medzi elektrickým rozvádzačom vstavaným do prednej kabíny a kompresorom v pozdĺžnom smere. Okolo parného generátora je dostatok miesta pre jeho obsluhu a údržbu. Všetky potrubia, vodné, naftové a parné je ťahané po pravej strane rušňa a až pri parnom generátore prechádzajú na stranu ľavú. Odpadová voda je zvedená priamo pod rušeň. Elektrický prúd je privádzaný z rušňového rozvádzača kanálom po ľavej strane rušňa a tvorí podlahu priechodnej uličky. Strecha nad generátorom je odnímateľná a je oddelená od hlavnej strechy nad naftovým motorom, čo umožňuje ľahkú demontáž parného generátora. Pod hlavným rámom medzi podvozkami je zavesená nádrž, ktorá je rozdelená na priestor pre naftu a vodu. Potrebný tlakový vzduch sa odoberá zo vzduchojemov umiestnených v prednej časti strojovne na pravej strane. Na prednom a zadnom stanovišti je umiestnený panel parného generátora, ktorý umožňuje sledovať jeho prevádzku. Prototypy motorového rušňa T 679.0 mali na odskúšanie namontované parné generátory Vapor Heating z NSR, oba typy pri skúškach vykázali prevádzkovú spoľahlivosť a dosahovali predpísané parametre.
 
Motorový rušeň 726.082-1
Motorový rušeň 726.082-1
 
Motorový rušeň T 466.0253 a T 466.0254
Motorový rušeň T 466.0253
 
Motorový rušeň T 478.1201
Motorový rušeň T 478.1201
 
Motorový rušeň T 679.019
Motorový rušeň T 679.019
 
V roku 1974 boli vyrobené dva prototypy nových motorových rušňov T 499.0, v ktorých bol pre vykurovanie osobných vlakov zabudovaný zdroj elektrickej energie, vykurovací alternátor TA 403. Sériová výroba týchto rušňov sa síce nezačala, ale koncepcia vykurovania osobných vozňov elektrickým prúdom bola prevzatá a vykurovací alternátor bol montovaný do inovovaných rušňov radu T 478.4 (rad 754). Postupne boli aj z niektorých motorových rušňov radu T 478.3 (rad 753) demontované parné generátory a bol do nich namontovaný vykurovací alternátor pre vykurovanie osobných vlakov elektrickým prúdom. Tieto rušne boli preznačené na rad 750. Motorové rušne radu T 478.1 (rad 751) neboli na Slovensku rekonštruované, boli určené najmä na vozenie nákladných vlakov a parné generátory z nich boli demontované a nahradené balastom kvôli dodržaniu hmotnosti a nápravových tlakov rušňa. Na Slovensku má parný generátor rušeň  ZSCS T 478.1201 (751.201). V rámci MDC sú štyri motorové rušne s parným generátorom. Sú to: Karkulka T 444.1082 (726.082-1), Pielsticky T 466.0253 a T 466.0254 a Pomaranč T 679.019 (776.019), ani v jednom rušni nie je parný generátor funkčný. Je to zrejme z dôvodu, že nie je potreba využívať parné kúrenie, a tuež z dôvodu šetriť na nevyhnutných pravidelných kontrolách technického stavu parného generátora. 
 
Rušne radu T 478.1 dostali podľa parného generátora aj prezývku „Pegas“. Žiaľ, nezachoval sa ani jeden rušeň radu T 478.3 (753). Fotografie parného generátora umiestneného v rušňoch T 478.1201 a T 679.019 sú vo fotoalbume. Informácie o parných generátoroch sú uvedené v odbornej literatúre o motorových rušňoch a v špecializovanej literatúre, napr.:
  1. Ing. Jiří Mizerovský, Ing. Ladislav Ponec: Parní generátory na motorových lokomotivách, Nadas Praha 1966;
  2. Ing. Ladislav Novák, Vladimír Braun: Provoz a údržba parního generátoru PG 500, Nadas Praha 1973;
  3. Ing. Václav Pantůček, CSc., Ing. Ladislav Zich: Motorová lokomotiva T 478.1, Nadas Praha 1971;
  4. Ing. Jiří Mizerovský: Motorová lokomotiva T 478.3, Nadas Praha 1975.
 

Home