Общество с ограниченной ответственностью “ПУСК”

Россия, 606440, Нижегородская область, г. Бор, ул. Ленина 142

Реорганизация обслуживания и ремонта энергоемких автономных источников питания локомотивов с использованием агрегатов ИПРИ (производства ООО «ПУСК») в условиях

ОАО «РЖД».

ООО «ПУСК»

Н. Новгород 20.08.2007 г.

Содержание

1. Предпосылки создания новой технологии. 3

2. Цели и задачи программы. 5

3. Мероприятия по реорганизации ремонта и обслуживания. 6

4. Перспективы развития. 14

1. Предпосылки создания новой технологии

В условиях новой энергетической политики России внимание к вопросу экономии энергетических ресурсов приобретает особую актуальность.

Основными причинами замены технологии ремонта АБ явились:

1.1 Режимы заряда-разряда при ремонте АБ не соответствуют режимам заряда – разряда при эксплуатации АБ.

В эксплуатации АБ работает в следующих режимах:

Ток разряда 30-40 А на ВЛ-80 и до 2000 а на тепловозе ЧМЭ-3;

Ток заряда до 50 А на электровозе и от 60 до 100 А не тепловозе.

В таких условиях батарея работает в течение всего года, при этом в цехе на ремонте она находится 3-4 дня в год. Необходимо режимы заряда-разряда при ремонте АБ привести в соответствие режимам заряда – разряда при эксплуатации АБ.

1.2 Старая технология допускает присутствие в АБ дефектных элементов путём их «лечения», что снижает надёжность работы энергетического источника локомотива в эксплуатации.

Лечебные циклы АБ происходят в течение всего года в эксплуатации. Поэтому, необходимо исключить операции по «лечению» неисправных банок, так как нет гарантии, что элемент, однажды давший сбой, после «лечения» не даст сбой еще раз, что может привести к выходу из строя всей АБ в эксплуатации.

1.3 Старая технология практикует перезаряд АБ в 3 раза при каждом цикле заряда.

Таким образом кроме сокращения количества циклов заряд – разряд будет экономически оправдано и сокращение длительности зарядов АБ (нет смысла передавать АБ энергию, равную её тройной ёмкости).

1.4 Требование сокращения основных фондов и времени простоя локомотивов на ремонте.

В условиях ОАО «РЖД» в соответствии с технологией ремонта на цикл заряд-разряд заложено Т_з-р.АБ=82 часа. На программу 15 АБ необходимо Т_{з-р. 13 АБ}= Т_з-р.АБ*13+10% МП_рем. = 1320 ч. Данная норма времени требует наличия 5 зарядных помещений с 2-мя зарядными установками в каждом (10 зар. агр.) и соответственно 5-ю системами приточно – вытяжной вентиляции мощностью 3+5 =8 кВт. Каждое помещение требует так же соответствующей инфраструктуры: освещение, отопление, сушильные печи, и другое оборудование.

1.5 Требование повышения экологической чистоты производства.

При переходе на новую технологию время зарядов и разрядов АБ, при которых выделяются вредные газы в окружающую среду, сокращается с 82 часов до 6,5 часов.

В соответствии с существующей технологией необходимо четыре раза повторить цикл разряд током 12,5 А в течении 10 часов и заряд три раза током 31 А в течении 12 часов и один раз током 31 А в течении 6 часов.

В соответствие с новой технологией при ремонте АБ необходимо произвести следующие операции:

Заряд АБ средним током 50 А в течение 2,5 часов. Операция необходима для получения гарантировано заряженной батареи для ремонта.

Разряд батареи средним током 50 А в течении 2 часов. Операция необходима для определения элементов, имеющих емкость ниже 75%, с последующей их выбраковкой.

Заряд батареи средним током 50 А в течении 2 часов. Операция предназначена для полного восстановления пластин перед сменой электролита (получение гарантировано заряженной батареи после ремонта).

1.6 ИПРИ

На рынке появились зарядные агрегаты нового поколения на базе технологии ИПРИ. Зарядные агрегаты отличаются от используемых в настоящее время на предприятиях ОАО «РЖД» тем, что в них применены цифровые технологии, они совместимы с ПК, заряд разряд производится импульсными токами высокой мощности при этом потребление энергии этими зарядными агрегатами на порядок ниже.

1.7 Резюме

Таким образом, основной смысл новой технологии сводится к выбраковке и безусловной замене неисправных и некачественных элементов АБ, что совместно с другими необходимыми операциями ремонта (смена негодного электролита, устранение «земли» и т. д.) приведёт к повышению надежности АБ на всем подвижном составе.

2. Цели и задачи программы.

2.1 Реорганизация ремонта и обслуживания АБ

Цели внедрения новой технологии:

- повышение качества ремонта АБ,

- повышение надежности АБ,

- снижение времени простоя локомотива на ремонте,

- экономия электроэнергии и других экономических ресурсов,

- повышение экологической чистоты производства.

3. Мероприятия по реорганизации ремонта и обслуживания

Для достижения вышеуказанных целей необходимо изменить технологии ремонта АБ и силовых цепей локомотивов.

3.1 Сравнение технологий обслуживания и ремонта АБ

Старая технология	Новая технология	Эффект от изменения технологии
Время заряда разряда 82 часа	Время заряда разряда 6,5 часов	Снижение времени простоя локомотива на ремонте
Затраты эл. Энергии 888,3 кВт×ч	Затраты эл. Энергии 93,5 кВт×ч	Экономия с одной АБ: 795 кВт×ч 1033,5руб
Необходимо наличие 10 зарядных агрегатов и пяти помещений с инфраструктурой для выполнения программы ремонта ТР-2, ТР-3.	Достаточно 2-х зарядных агрегатов (производства ООО «ПУСК») и одного помещения для выполнения программы ремонта ТР-2, ТР-3.	Резкое снижение ремонтных площадей, производственных мощностей, снижение выбросов в атмосферу. Снижение затрат на содержание помещений. Уменьшение основных фондов предприятия.
Технология оторвана от реальной эксплуатации АБ на локомотиве.	Технология максимально приближена к условиям эксплуатации АБ на локомотивах.	Повышение надежности АБ. Повышение качества ремонта АБ.
Наличие лечебных циклов. Нет четкой отбраковки элементов. Возможно наличие после ремонта в батарее дефектных элементов.	Отсутствие лечебных циклов. 100% - ая отбраковка неисправных и дефектных элементов.	Повышение надежности АБ. Повышение качества ремонта АБ.
Нет возможности компьютерного управления	Есть возможность компьютерного управления и сетевого мониторинга в условиях депо.	Повышение качества ремонта, снижение трудоемкости, приближение условий работы депо к требованиям современного развития науки и техники.
Зарядные агрегаты любой конструкции (аналоговые). Цене порядка 1 млн. руб. Большое внутреннее потребление.	Зарядные агрегаты на базе ИПРИ (производства ООО «ПУСК»). Импульсные, цифровые. Соответственно малое внутреннее потребление энергии и большая мощность, отдаваемая в нагрузку.	Повышение мощности зарядных агрегатов, их надежности при меньшей цене (порядка 0,5 млн. руб)

3.2 Экономический эффект

Изменение технологии ремонта АБ возможно только при использования зарядных агрегатов на базе ИПРИ. В этом случае получаем максимальную экономию С_общ, которая складывается из 6_ти основных составляющих и рассчитывается по формуле:

С_общ = С_Э+ С_ВВ+ С_ЗА + С_ПИ + С_ПР+ С_срэд– С_ИПРИ

где С_Э– экономический эффект от снижения расхода энергии при заряде разряде батарей;

С_ВВ – экономический эффект от снижения объемов вредных выбросов в атмосферу;

С_ЗА - экономический эффект от уменьшения количества зарядных агрегатов;

С_ПИ – экономический эффект от сокращения площадей и инфраструктуры;

С_ПР – экономический эффект от сокращения простоев на ремонте;

С_срэд– экономический эффект от снижения степени риска экономической деятельности.

3.2.1 Экономический эффект от снижения расхода энергии при заряде разряде батарей

Рассчитаем энергию которую необходимо затратить для выполнения четырех циклов «заряд-разряд» в соответствии с технологией ТИ 171 или ТИ 746.

Разряд:

, где

I - ток разряда, А

U- среднее напряжение на батарее при разряде, В

t – время разряда, ч.

Таким образом

кВт×ч

Заряд:

, где

I - ток заряда, А

U- среднее напряжение на батарее при заряде, В

t – время заряда, ч.

Таким образом

кВт×ч.

При этом учитываем энергию необходимую для удаления вредных газов, образующихся при заряде и разряде АБ, из помещения.

, где

- мощность электродвигателей приточной вентиляции, кВт

- мощность электродвигателей вытяжной вентиляции, кВт

- совокупное время работы приточно – вытяжной вентиляции, ч

= 656 кВт×ч

Общее потребление энергии при заряде – разряде составляет:

кВт×ч

В эксплуатации АБ работает в следующих режимах:

Ток разряда 30-40 А на ВЛ-80 и до 2000 а на тепловозе ЧМЭ-3;

Ток заряда до 50 А на электровозе и от 60 до 100 А не тепловозе.

Кроме сокращения количества циклов заряд – разряд будет оправдано и сокращение длительности зарядов АБ (нет смысла передавать АБ энергию, равную её тройной ёмкости).

Таким образом, основной смысл ремонта сводится к выбраковке и безусловной замене неисправных и некачественных элементов АБ, что вкупе с другими необходимыми операциями ремонта (смена негодного электролита, устранение «земли» и т. д.) приведёт к повышению надежности АБ на всем подвижном составе.

Таким образом, при ремонте АБ необходимо произвести следующие операции:

Рассчитаем энергию необходимую для выполнения этих операций.

, где

- энергия, необходимая для разряда батареи, кВт×ч

- энергия, необходимая для заряда батареи, кВт×ч

- энергия, необходимая для удаления вредных газов, образующихся при заряде и разряде АБ, из помещения, кВт×ч

кВт×ч

Экономия по электроэнергии за счёт сокращения количества и длительности циклов заряд – разряд при ремонте АБ одного локомотива составляет около 800 кВт×ч

Цэ =1,32 руб. – цена электроэнергии за кВт × ч

В денежном выражении это будет

С_{Э 1}= 1056_руб

При программе 15 локомотивов в месяц экономия по ТЧ-6 за год составит:

рублей.

Считая, что количество депо на ОАО «РЖД», которые обслуживают АБ в таких объемах примерно 340 (локомотивные, вагонные, по ремонту путевой техники и т.д.), экономия по ОАО «РЖД» за год составит:

64 627 200 рублей.

3.2.2 Экономический эффект от снижения объемов вредных выбросов в атмосферу.

, где

С_вв.год- экономический эффект от снижения объемов вредных выбросов в год с одного депо. При программе 15 локомотивов в месяц экономия по ТЧ-6 за год составит:

, где

- экономический эффект от снижения объемов вредных выбросов при обслуживании АБ с одного локомотива.

, где

М –масса загрязненного воздуха выделяющегося при одном цикле заряда АБ одного локомотива, м³;

с – стоимость одной тонны загрязненного воздуха по Киотскому протоколу - 14 евро;

n – разница количеств циклов заряда до и после реорганизации 5-2=3 (см. п.1.5)

Расчитаем объем загрязненного воздуха при обслуживании одной батареи.

Загрязняющими факторами будем считать испаряющуюся щелочь и выделяющийся водород. При циклах заряд разряд в батарее протекают следующие химические реакции:

[2]

Заряд

Разряд

При заряде батареи в течении 10 часов уровень электролита падает на 40 мм. Таким образом, зная размеры банок и их количество в батарее мы расчитаем объем воды, перешедшей по первой реакции в водород и анионы ОН^-.

V_воды=0,04×0,11×0,17×75=0,0561 м³

М_воды=0,0561 м³ ×1000 кг/м³ = 56,1 кг

Укрупненно будем считать, что половина воды перешла по первой реакции в водород. Т.е. масса выделившегося водорода М_{водорода} = 28 кг. В составе воздуха нормальное содержание водорода 0,03%. Поэтому масса загрязненного этим водородом воздуха составит:

= 9300 кг = 9,3 т

Другая половина электролита испарилась как пары щелочи. Т.е. масса испаившейся щелочи М_щёлочи = 28 кг = 28000 г. Предельно допустимая концентрация паров гидроксида калия составляет k=0,5 мг/м³=0.0005 г/м³. [1]

Поэтому масса загрязненного им воздуха составит:

= 67200000 г = 67,2 т

где r - плотность воздуха,

= (9,3+67,2) ×14 евро/т ×3 =3213 евро

тогда стоимость загрязнённого воздуха по одному депо за один год:

= 15×12×3213= 578340 евро

= 578340×340 = 196 635 600 евро = 6 882 246 000 руб.

3.2.3 Экономический эффект от уменьшения количества зарядных агрегатов

Считая, что количество депо на ОАО «РЖД», которые обслуживают АБ в таких объемах примерно 340 (локомотивные, вагонные, по ремонту путевой техники и т.д.), а замена ЗА требуется примерно один раз в 20 лет - экономия по ОАО «РЖД» за год составит:

, где

С_за1- экономический эффект от уменьшения количества зарядных агрегатов для одного депо получается в результате снижения затрат на закупку оборудования. Вместо 10 зарядных агрегатов ЗРУ-80 или УЗА 50/110 по цене 1090000 рублей приобретается 2 зарядных агрегата на базе ИПРИ по цене 400000 рублей:

С_за1 = 10×1090000-2×400000= 10100000 рублей

=171 700 000 рублей

3.2.4 Экономический эффект от сокращения площадей и инфраструктуры

Вариантов расчета экономического эффекта по сокращению производственных площадей несколько (расчет по цене вновь строящихся объектов, расчет по размещению на существующих площадях других подразделений и т.д.). Мы посчитаем по цене сдачи промышленных площадей в аренду.

, где

С_пи1 – экономический эффект от сдачи в аренду высвобожденных площадей по одному депо в год.

, где

с – стоимость аренды одного квадратного метра производственных помещений в ГЖД = 700 руб/м²;

n – количество помещений высвобождаемых в следствие реорганизации = 4;

S – стандартная площадь помещений для заряда АБ = 50 м²

140000 руб.

=47 600 000 руб.

3.2.5 Экономический эффект от сокращения простоев на ремонте

3.2.6 Экономический эффект от снижения степени риска экономической деятельности

Экономический эффект по п.-п. 3.2.5 – 3.2.6 рассчитываются каждым предприятием для своих условий.

Таким образом экономический эффект без пунктов 3.2.5, 3.2.6 составляет:

С_общ = С_Э+ С_ВВ+ С_ЗА + С_ПИ + С_ПР+ С_срэд– С_ИПРИ=64 627 200 + 6 882 246 000 + 171 700 000 + 47 600 000=7 166 173 200 рублей в год по ОАО «РЖД».

Здесь надо понимать, что расчет произведен для локомотивных депо, которые эксплуатируют батареи средней мощности. Вагонные депо работают с АБ мощностью в два раза превышающей мощность батарей для которых проведен расчет. И в зависимости от объемов ремонта экономия там должна умножаться на поправочный коэффициент k.

4. Перспективы развития

Любое оборудование на базе ИПРИ может управляться компьютерной техникой. В связи с этим технологический процесс, производящийся на этом оборудовании может управляться, контролироваться и подвергаться мониторингу посредством сети ПК. Также можно с помощью ПК произвести диагностику работы оборудования.

Всё выше сказанное справедливо для депо, эксплуатирующих электровозы ВЛ – 80 и тепловозы типа ЧМЭ – 3 с номинальной ёмкостью АБ 125 – 150 Ач, однако, для депо, эксплуатирующих тепловозы типов ТЭМ и 2ТЭ10 (ёмкости АБ 450 – 550 Ач) и вагонных депо (ёмкости АБ 250 – 350 Ач) использование данной технологии потребует увеличения зарядных и разрядных токов до значения 200 А, что может привести к перегрузке и даже выходу из строя энергетических питающих сетей депо (зарядные агрегаты ИПРИ разработаны для таких нагрузок и не перегружают питающие сети).

Выходом из этой ситуации является применение технологии СПДШ (Система пуска двигателя транспортного средства А.В.Шевякова) на тепловозах данных типов, которая позволяет снизить мощность АБ до приемлемого уровня с улучшением пусковых свойств локомотивов.

Директор ООО «ПУСК»

___________/А.В. Шевяков/

Технический директор ООО «ПУСК»

___________/С.Е. Маралов/

Таким образом, налицо жёсткая связь технологий ИПРИ и СПДШ, осуществление которых с помощью ООО «ПУСК» будет являться политикой ресурсосбережения в энергетике локомотивного хозяйства РЖД.