Технико-экономическое обоснование выбора типа вагонных замедлителей на сортировочных горках

ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ

Кафедра “Железнодорожные станции и узлы”

Курсовая работа на тему

ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА ТИПА ВАГОННЫХ ЗАМЕДЛИТЕЛЕЙ НА СОРТИРОВОЧНЫХ ГОРКАХ

Выполнил:

Амелин А.С.

Проверил:

Сугоровский А.В.

Санкт-Петербург, 2013

Содержание

1. Исходные данные

2. Определение расхода воздуха на сортировочной горке

2.1 Расход воздуха на включение замедлителей

2.2 Утечки воздуха из цилиндров замедлителей

2.3 Расход на очистку стрелок

2.4 Расход на местные нужды

2.5 Необходимый объем воздухопроводной сети

2.6 Утечки из воздухопроводной сети

3. Производительность компрессорной станции

3.1 Объединенная компрессорная станция на горке

4. Выбор типа вагонных замедлителей

Список литературы

1. Исходные данные

вагонный замедлитель воздух станция

Требуется выбрать тип замедлителей, определить производительность компрессорной станции и необходимый объем воздухопроводной сети на механизированной горке с последовательным роспуском составов.

Исходные данные:

1. Количество путей с учетом ходовых путей:

Ш m_пр — 8;

Ш m_c — 32;

Ш m_о — 11;

Ш m_тр — 2;

2. Количество расформированных составов N_расф =30 сост/сут;

3. Количество стрелок:

Ш общее количество стрелок на станции

n_об = m_c +8(m_п+ m_о+ m_тр)=32+8(8+11+2)=200;

Ш с автоматической обдувкой (усиленный режим) n_ав =m_c=32;

Ш стрелок со шланговой обдувкой

n_ш =n_об — n_ав =200-32=168;

4. Тип рельсов Р50

5. Средняя скорость роспуска v_р = 5 км/ч;

6. Продолжительность роспуска 8 мин,

7. Среднее количество вагонов в отцепе n_в = 1,2 вагона,

8. Компрессорная станция на горке — объединенная, то есть воздух используется для обслуживания замедлителей и очистки стрелок.

9. Нормативный срок окупаемости Т_н принят в размере 10 лет.

Таблица

2. Определение расхода воздуха на сортировочной горке

2.1 Расход воздуха на включение замедлителей

Последовательный роспуск составов

Для работы замедлителей требуется обеспечить подачу воздуха на их включение, а также компенсировать утечки из пневматических узлов и воздухопроводной сети. Расход воздуха замедлителями определяется частотой их включения в 1 мин. Средняя частота этих включений составляет:

Ш на горках с тремя тормозными позициями (ШТП располагается на подгорочных путях):

, (1)

Где — среднее число отцепов, скатывающихся с горки в 1 мин;

— коэффициент включений (среднее число включений каждого замедлителя на соответствующей тормозной позиции, приходящихся на один отцеп);

— коэффициент пропорциональности, учитывающий среднее количество вагонов в отцепе, =0,7+0,15*,

=0,7+0,15*1,2=0,88

— среднее число вагонов в отцепе;

— число включений в 1 мин соответственно на I, II и III ТП.

Число зависит от среднего числа вагонов в отцепе и средней скорости роспуска () на горке и может быть приближенно определено по формуле:

, (2)

Число включений замедлителей на механизированной горке по формуле (1)

Таблица 1

Среднее число вагонов в отцепе .

На основании этих данных определяется средний расход воздуха на включение замедлителей. Расход воздуха при последовательном роспуске, м³/мин:

Ш на горках с тремя тормозными позициями:

(3)

где — расход воздуха на одно включение замедлителей, установленных на соответствующих ТП (табл.2), м³

— количество замедлителей, установленных на соответствующих ТП

Таблица 2

I вариант:

Расход свободного воздуха на включение замедлителей по формуле (3) с учетом количества замедлителей на каждой тормозной позиции:

II вариант:

Расход свободного воздуха на включение замедлителей по формуле (3) с учетом количества замедлителей на каждой тормозной позиции:

2.2 Утечки воздуха из цилиндров замедлителей

В замедлителях РНЗ-2М воздух в процессе роспуска теряется непрерывно. Расход на утечки зависит от общего числа этих замедлителей на горке:

(4)

где — общее количество замедлителей данного типа на горке.

Утечки воздуха из замедлителей других типов незначительны и ими можно пренебречь.

Общий расход воздуха на работу замедлителей

(5)

I вариант:

Утечки из РНЗ-2:

м³/мин.

Общий расход воздуха:

V_р.з.=5,21+10,6=15,81 м³/мин.

II вариант:

Утечки из пневматических узлов замедлителей:

Ш замедлители КНП-5 ДV_з=2+0,3n_з+1,85*(n_3Ik_npIb_I+ n_3IIk_npIIb_II+ n_3IIIk_npIIIb_III),

ДV_з=2+0,3*12+1,85*(4*0,2*3,68+8*0,4*4,15)=35,61 м³.

Ш замедлители РНЗ-2 — м³/мин;

Ш суммарные утечки м³/мин.

Общий расход воздуха на работу замедлителей (формула (5))

м³/мин.

2.3 Расход на очистку стрелок

Автоматическая очистка

Часть вырабатываемого горочными компрессорами воздуха на многих станциях расходуется на автоматическую , и шланговую (ручную) очистку стрелок от снега в парках приема, отправления, в районе расформирования и т.д. Эта очистка может проводиться одновременно с роспуском составов и должна учитываться в расчете общего расхода воздуха.

Расход воздуха на собственно автоматическую и дополнительную к ней ручную (шланговую) очистку стрелок определяется согласно Типовым решениям 501-0-26, ТО-146 «Устройства пневматики». Приближенно эти величины можно рассчитать по формулам

Ш расход воздуха на ручную (шланговую) очистку

(6)

м³/мин.

Ш расход воздуха на автоматическую очистку для рельсов типа Р50

(7)

м³/мин.

где — количество стрелок с автоматической обдувкой,

Общий расход воздуха при автоматической очистке стрелок

(8)

м³/мин.

Шланговая очистка

Если на станции все или часть стрелок не имеют устройств автоматической обдувки и очищаются воздухом от снега шлангами (вручную), то расход , м3/мин,

(9)

где — максимальное число одновременно очищаемых стрелок. Когда фактическое значение неизвестно, то можно принять

(10)

где — общее число стрелок на станции, очищаемых шлангами.

С учетом (10) расход , м³/мин, состеавит

(11)

м³/мин.

2.4 Расход на местные нужды

Расход воздуха на местные нужды (работу кузниц, пневмоинструмента, стендов, очистку и окраску оборудования и т.д.) принимается в размере 2 % от расхода замедлителями, т. е.

(12)

Расход воздуха всеми перечисленными выше потребителями

(13)

I вариант:

Расход воздуха на местные нужды по формуле (12)

м³/мин.

Расход воздуха всеми перечисленными выше потребителями по формуле (15)

м³/мин.

II вариант:

Расход воздуха на местные нужды по формуле (12)

м³/мин.

Расход воздуха всеми перечисленными выше потребителями по формуле (15)

м³/мин.

2.5 Необходимый объём воздухопроводной сети

Для обеспечения высокой надежности работы замедлителей при роспуске составов надо компенсировать затраты воздуха на все дополнительные включения (сверх среднего их числа) за счет его запаса в воздухопроводной сети. Давление воздуха в сети не должно опускаться при этом ниже 0,6 МПа (6 кгс/см²). Нормативный минимально необходимый объем воздухопроводной сети О_с, м³/мин, (включая трубопроводы, большие и малые воздухосборники и т. д.) при разном среднем расходе воздуха на горке, оборудованной пневматическими замедлителями, можно определить по формуле:

(14)

I вариант:

Потребный объем воздухопроводной сети по формуле (14) равен

м³/мин.

II вариант:

Потребный объем воздухопроводной сети по формуле (14) равен

м³/мин.

2.6 Утечки из воздухопроводной сети

Утечки из воздухопроводной сети горок происходят непрерывно и, как правило, пропорционально общему объему О_с этой сети; утечка на горках с двумя и тремя тормозными позициями при давлении 0,7 МПа (7 кгс/см²); определяется по формулам:

(15)

Общий расход воздуха на горке

(16)

I вариант:

Утечка воздуха из сети по формуле (15)

м³/мин.

Общий расход воздуха на горке (формула (16))

м³/мин.

II вариант:

Утечка воздуха из сети по формуле (15)

м³/мин.

Общий расход воздуха на горке (формула (16))

м³/мин.

3. Производительность компрессорной станции

3.1 Объединенная компрессорная станция на горке

Суммарный расход воздуха при наличии нескольких потребителей, в том числе устройств очистки стрелок от снега и др., м³/мин,

(17)

где — другие возможные потребители воздуха, в том числе вагонное (в среднем 25 м³/мин) и локомотивное (в среднем 35 м³/мин) хозяйства.

Производительность объединенной компрессорной станции на горках с последовательным и параллельным роспуском составит

(18)

где — подача резервного компрессора ( = 20 м³/мин.);

— коэффициент, учитывающий увеличение расхода воздуха на горке в связи с постепенным ростом скоростей роспуска, а также возможностью появления непредвиденных расходов ( = 1,15; 1,10 и 1,05 при общем расходе воздуха соответственно менее 60 м³/мин; 60 — 100 м³/мин и свыше 100 м³/мин).

I вариант:

Потребная производительность компрессорной станции по формуле (18)

м³/мин.

II вариант:

Потребная производительность компрессорной станции по формуле (18)

м³/мин.

4. Выбор типа вагонных замедлителей

Сравнение и выбор типа вагонных замедлителей, которыми будет оборудована сортировочная горка, производится путем сопоставления капитальных вложений и эксплуатационных расходов. Для сравнения вариантов достаточно определить капиталовложения на устройство замедлителей К3 и компрессоров Кк, а также расходы Э на оплату электроэнергии, потребляемой компрессорами. Капиталовложения на устройство одного замедлителя приведены в табл.3, а на устройство одного компрессора — в табл.4.

Таблица 3

Примечания к табл.3:

Стоимость замедлителей — ориентировочная, по состоянию на 2004г.

Принятые сокращения: ЯЭРЗ — Ярославский электровозоремонтный завод. ЧЛВРЗ — Читинский локомотивовагоноремонтный завод, КПРМЗ — Калужский путевой ремонтно-механический завод, НКМЗ — Новокраматорский машиностроительный завод (Украина).

Таблица 4

Примечание к табл.4:

1. Стоимость компрессоров — ориентировочная, по состоянию на 2004 г.

Все компрессоры на горке должны быть однотипными. При выборе типового компрессора должно выполняться условие: П<П_к, где П_к — суммарная производительность компрессоров данного типа.

Годовые эксплуатационные расходы на оплату электроэнергии определяются по формуле

(19)

где — стоимость одного кВт-ч электроэнергии, руб. (=О,5Оруб., на 2004г.);

А — суточный расход электроэнергии с учетом того, что все компрессоры одного типа, то есть имеют одинаковую производительность и мощность электродвигателя, кВт*ч

(20)

где q — производительность компрессора, м³/мин;

— мощность, потребляемая электродвигателем компрессора, кВт (табл.4);

Т — суточная продолжительность работы компрессоров, ч

(21)

ч

(22)

ч;

где — среднее время роспуска одного состава, мин;

— суточное количество расформировываемых составов;

— время на повторную переработку, =0,05*Т_р, ч.

ч

I вариант:

Капитальные вложения:

Ш в замедлители (табл.3) К_з=4*2300+8*2300+96*1217=144432 тыс.руб.;

Ш в компрессоры (табл.4, в соответствии с величиной П принимаем 7 компрессоров типа ВПЗ-20/9, П_к=7*20=140 м³/мин) К_к=7*850=5950 тыс.руб.;

Ш суммарные капиталовложения по I варианту

К_I = К_з + К_к = 144432+5950=150382 тыс.руб.

Ш Суточный расход электроэнергии (формула (20))

кВт*ч.

Ш Эксплуатационные расходы по I варианту (формула (21))

тыс. руб.

II вариант:

Капитальные вложения:

Ш в замедлители (табл.3) К_з=4*2762+8*2762+96*1217=149976 тыс.руб.;

Ш в компрессоры (табл.4, в соответствии с величиной П принимаем 10 компрессоров типа ВПЗ-20/9, П_к=10*20=200 м³/мин)К_к=10*850=8500 тыс.руб.;

Ш суммарные капиталовложения по II варианту

К_II = К_з + К_к = 149976+8500=158476 тыс.руб.

Ш Суточный расход электроэнергии (формула (22))

кВт*ч.

Ш Эксплуатационные расходы по II варианту (формула (21))

тыс. руб.

Критерием эффективности (выбора) типа замедлителей будет минимум годовых приведенных затрат П

(23)

где i — номер варианта,

К_i — капиталовложения по i -му варианту;

Э_i — годовые эксплуатационные расходы по i -му варианту,

Е_н — нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений,

E_н=1/Т_н,

Т_н — нормативный срок окупаемости капитальных вложений, 10 лет.

Величину Т_н в транспортном строительстве принимаем в размере 10 лет.

Экономически выгодным будет вариант (тип замедлителя), имеющий минимальное значение П.

I вариант:

Годовые приведенные расходы по вариантам при Е_н = 1/10 будут равны (формула (23)):

тыс.руб./год.

II вариант:

Годовые приведенные расходы по вариантам при Е_н = 1/10 будут равны (формула (23)):

тыс.руб./год.

Таким образом, экономически выгодным является I вариант.

Список литературы

1 Правила и нормы проектирования сортировочных устройств на железных дорогах Союза ССР ВСН 207-89. М.: Транспорт, 1992. 105с.

2 Павлов В.Е., Уздин М.М., Ефименко Ю.М. Проектирование сортировочных горок: Учебное пособие к курсовому и дипломному проектированию. Л.:ЛИИЖТ, 1987. 97с.

3 Модин Н.К., Щербаков Е.В. Техническое обслуживание горочных устройств. М.: Транспорт, 1989. 167с.

4 Сагайтис B.C., Соколов В.Н. Устройства механизированных и автоматизированных сортировочных горок. Изд. 2-е, перераб. и доп. М.: Транспорт, 1988. 208с.

5 Шейнин В.П. Эксплуатация механизированных сортировочных горок.М.: Транспорт, 1992. 240с.

6 Пособие по применению Правил и норм проектирования сортировочных устройств / Муха Ю.А., Тишков Л.Б., Шейкин В.П. и др. М.: Транспорт, 1994. 220с.