Тепловозы на природном газе. Применение природного газа на транспорте. Выбор вида (агрегатного состояния) природного газа для тепловозов

160000 км – среднегодовой эксплуатационный пробег магистрального тепловоза;

Таблица 1.

Интенсивность отказов элементов оборудования

V_ср = 39,6 - км/ч - среднетехническая скорость магистрального тепловоза;  

В связи с отсутствием явного источника зажигания над крышей криогенной секции, что обусловлено применением искрогасителей, и под кузовом криогенной секции, в связи с применением композиционных колодок, расчёт вероятности возникновения пожара (взрыва) для них не проводился.

2.Расчёт

Возникновение взрыва в отсеке газификатора обусловлено одновременным появлением горючего газа, окислителя и источника зажигания. Так как окислитель постоянно присутствует в объёме всех помещений, то вероятность его появления равна единице, следовательно, вероятность появления горючей среды Q₁(ГС) равна вероятности появления горючего вещества Q₁(ГВ) газа.

Вероятность появления горючего вещества определим на основе анализа возможных аварийных ситуаций. К проливу сжиженного природного газа и выходу газообразного продукта может привести разгерметизация криогенных резервуаров, теплообменников, испарителя и трубопроводов.

Вероятность разгерметизации резервуаров, равна:

Вероятность разгерметизации теплообменников и испарителя, равна:

Вероятность разгерметизации трубопроводов в отсеке газификатора, составляющего 3/4 части от общей протяжённости трубопроводов в криогенной секции, равна:

Вероятность отказа вентилей и клапанов,  входящих в системы газификации, равна:

Вероятность отказа регулятора давления, равна:

При достижении концентрации метана в отсеке газификатора 1% по объёму срабатывает защита (включается принудительная вентиляция и т.д.). Поэтому образование горючей среды в отсеке газификатора возможно в случае отказа системы защиты, в частности индикаторов автоматической системы подавления взрывов (АСПВ) и блоков АСПВ, мотор - вентиляторов системы вентиляции.

Вероятность отказа индикаторов АСПВ, равна:

Вероятность отказа блоков АСПВ, равна:

Вероятность отказа мотор – вентиляторов системы вентиляции определим из условия подобия. Для электродвигателей типа 4АЖ-160-М602 интенсивность отказов равна 0,066*10^-6 отказов в год. Тогда вероятность отказа мотор – вентилятора,  равна:

Вероятность появления горючей среды в отсеке газификатора, равна:

Q₁(ГС)=(1-(1-0,00060581)(1-0,58800355)³(1-0,0033256)(1-0,0203932)³*

*(1-0,0170))(1-(1-0,0010095)(1-0,00048468)(1-0,0002666))=0,00111664.

Источником зажигания в отсеке газификатора могут быть искры статического электричества. Так как удельное объёмное электрическое сопротивление газа составляет 10⁹ Ом·м, то вероятность появления условий для статической электризации в течение года равна единице. Средства, защиты от накопления статического электричества представляют собой металлические заземляющие перемычки с болтовым соединением. Интенсивность отказов механических соединений составляет 0,02*10^-6 ч^-1. Тогда вероятность отказа системы защиты, равна:

Таким образом, вероятность того, что в отсеке газификатора произойдёт взрыв, равна:

Возникновение взрыва в отсеке электрооборудования обусловлено одновременным, появлением горючей среды – метановоздушной смеси и источника зажигания. Так как в отсеке электрооборудования мотор – вентилятором охлаждения преобразователя частоты осуществляется наддув помещения, то появление горючей среды в этом отсеке зависит от исправности мотор - вентилятора и периода времени открытого положения дверей, разделяющих отсеки электрооборудования и газификатора.

Вероятность отказа мотор - вентилятора определена из условия подобия выше и равна Q₂(a₁) =0,00026664.

Проверка работоспособности систем криогенной секции во время эксплуатации требует выхода помощника машиниста в отсек газификатора. Принимаем период времени открытого положения дверей, необходимый для прохода в отсек газификатора и выхода из него 10 секунд для одного контрольного прохода в час. Тогда вероятность возможного проникновения горючей среды в отсек электрооборудования, равна:

Источником зажигания в отсеке электрооборудования могут быть электроприборы. Здесь находятся шкафы с контакторами типа МК, реле ТРПУ1 и РПУ3, инвертор ИП-10-400-50У3, электропневматический вентиль типа ВВ-1000.

Вероятность подгара контактов и межвитковых замыканий контактора типа МК, равна:

Вероятность межвиткового и корпусного замыканий реле ТРПУ1