Способы повышения безопасности эксплуатации цистерн для сжиженных углеводородных газов - Автореферат

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наукДиссертация выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования "Московский государственный университет путей сообщения" (МИИТ)на кафедре "Вагоны и вагонное хозяйство" Защита состоится "21" декабря 2009 г. в "13" часов на заседании диссертационного совета Д 218.005.01 при Московском государственном университете путей сообщения (МИИТ) по адресу 127994, Москва, ГСП-4, ул. Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью организации, просим направлять по адресу диссертационного совета университета.Железнодорожные вагоны-цистерны для перевозки сжиженных углеводородных газов (СУГ) и легкого углеводородного сырья (далее по тексту - цистерны) являются специализированным типом подвижного состава, котлы которых спроектированы и изготовлены в соответствии с Правилами устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением Ростехнадзора. Безопасность эксплуатации цистерн для СУГ в существенной степени зависит от способности конструкции котла, узлов ЗПА и пучков сливо-наливных и контрольных труб воспринимать динамические нагрузки, действующие в реальных динамических режимах, характерных для условий эксплуатации железнодорожного подвижного состава. Целью настоящей работы является анализ конструктивных решений, использовавшихся ранее при проектировании ЗПА цистерн для СУГ, разработка предложений по совершенствованию методов проектирования и испытаний элементов цистерн, влияющих на безопасность перевозок опасных грузов, с учетом основных эксплуатационных режимов, включая динамические режимы на сортировочных горках. Для достижения целей работы потребовалось решение практических задач: обеспечить объективный анализ технического состояния и работоспособности существующей ЗПА; экспериментально уточнить динамические перегрузки, действующие на узлы ЗПА и элементы конструкции трубного пучка; на основании исследований динамических режимов разработать пути совершенствования ЗПА и определить конструктивное исполнение основных узлов, включая схему установки пучка сливо-наливных и контрольных труб в котле; разработать методы и провести стендовые испытания перспективных вариантов ЗПА, а также разработать мероприятия по их серийному производству; по результатам эксплуатационных испытаний ЗПА цистерн проверить ресурс узлов и установить эксплуатационные нормативы по регламентному обслуживанию ЗПА. Научная новизна заключается в том, что на основании результатов экспериментальных исследований и анализа эксплуатационной надежности ЗПА цистерн для перевозки СУГ определены динамические режимы воздействия на узлы ЗПА и сформулированы технические требования по проектированию, объему и методам конструкторских испытаний арматуры нового поколения цистерн.В первой главе изложена методика сбора и обработки статистической информации о неисправностях ЗПА цистерн, порядок расчета и анализ показателей надежности ЗПА цистерн. Система технического обслуживания цистерн позволяет принять в качестве критериев отказа узлов ЗПА потерю работоспособности или повреждения, требующие демонтажа узла ЗПА с цистерны для восстановления. Опыт эксплуатации цистерн показывает, что неисправности появляются случайно и независимо друг от друга, при этом вероятность появления неисправности в любом временном интервале пропорциональна длине этого интервала. Принимая вероятность работы узлов ЗПА без повреждений равной 0,97 и допустимую ошибку e=0,03, по таблице больших чисел получим, что достоверными результаты можно считать при размере выборки в 1300 цистерн. Зная количество узлов, имеющих повреждения или неисправности в каждом временном интервале, и количество осмотренных узлов в каждом временном интервале по каждой неисправности, можно получить частости появления неисправностей из отношенияК наиболее повреждаемым в эксплуатации узлам ЗПА и элементам конструкции, с последующим появлением их отказов, относятся угловые вентили, контрольные вентили кислородного типа, пучки сливо-наливных и контрольных труб. Для выбора направлений совершенствования наиболее повреждаемых узлов и деталей ЗПА были определены наиболее характерные эксплуатационные режимы с целью учета возникающих динамических перегрузок при проектировании усовершенствованных узлов, а также проведен анализ возможных конструктивных исполнений основных узлов ЗПА цистерн. Повышение надежности конструкции цистерны и узлов ЗПА за счет снижения величины действующих динамических нагрузок может быть обеспечено применением эластомерных поглощающих аппаратов автосцепки, существенно снижающих уровень динамических напряжений в элементах конструкции цистерны по сравнению с вариантом установки пружинно-фрикционных поглощающих аппаратов, и тем самым снижает вероятность возникновения повреждений оболочки котла.

Основное содержание работы