Главная Спецоборудование Технико - экономическое обоснование

Локомотивные (бортовые) гребнесмазыватели используются на железнодорожном транспорте нашей страны и за рубежом уже не одно десятилетие. Гребнесмазыватели относятся к системам лубрикации боковой поверхности рельсов и гребней колесных пар подвижного состава. Применение лубрикации вызвано стремлением повысить срок службы рельсов и колес. При смазывании контактирующих элементов снижаются поперечные силы между колесом и рельсом, уменьшается интенсивность износа, снижается сопротивление движению и расход топлива.

      При решении вопроса об использовании гребнесмазывателей  возникает необходимость в обосновании технико-экономической эффективности их применения.

Отсутствие единой и точной методики определения фактического снижения потерь тяговой энергии вследствие снижения сопротивления движению и противоречивые данные о величинах экономии топлива тяговым подвижным составом при лубрикации фрикционного контакта гребня колеса с рельсом (в различных источниках приводят значения от 4 до 30%) делают актуальным как с теоретической, так и с практической точки зрения проведение исследований в этой области. К сожалению в настоящее время в мире нет единой и точной методики, позволяющей определить снижение затрат на тягу при использовании гребнесмазывателей. Многие страны ведут работу в этом направлении, так, например в России разработана методика и программный комплекс «RAILWAY» позволяющий проводить расчеты фактически получаемых величин снижения затрат на топливо (электроэнергию) при проведении работ по лубрикации колес и рельсов в зависимости от фактического объема перевозок и результатов текущей работы рельсосмазывающих систем.

Алгоритм проведения расчетов с использованием модуля «RAILWAY» базируется на том, что снижение дополнительного сопротивления движению при смазывании боковой грани головки рельса и гребня колеса зависит от следующих основных параметров:

·        величины кругового и продольного проскальзывания в зоне фрикционного контакта гребня колеса с рельсом;

·        величины силы трения в контакте гребня колеса с рельсом.

            Технико-экономические расчеты, проведенные с использованием среднесетевых данных и методик, утвержденных МПС России, показывают, что применение бортовых гребнесмазывателей АГС8, которые получили наибольшее распространение, дает существенный экономический эффект. Причем, около 45% этого эффекта дает экономия, полученная в результате сокращения только одного процента расхода электроэнергии и топлива, 40% - от уменьшения простоев, 15% - экономии средств – за счет сокращения обточек и замены бандажей колесных пар локомотивов. При выполнении расчетов не учитывалась экономия от сокращения ремонта пути, уменьшения обточек колес вагонов, повышения безопасности движения (снижения вероятности сходов подвижного состава). Также не учитывались накладные расходы депо и затраты на транспортировку колесных пар. Несмотря на это, годовой экономический эффект, приходящийся на один локомотив, достигает для электровозов 170 тысяч рублей (это около 34 000 грн.), а для тепловозов – 250 тысяч рублей (около 50 000 грн.). Годовые затраты на обслуживание и ремонт АГС8 составляют 30 – 40 тысяч рублей (около 6 000 – 8 000 грн.) на один локомотив. Более 50% расходов на АГС8 связаны с приобретеним смазки для гребнесмазывателей. Срок окупаемости АГС8 – шесть месяцев.

            Длительные испытания гребнесмазывателей отечественных производителей, на промышленных предприятиях Украины и сравнительный анализ износа гребней колес локомотивов оборудованных лубрикаторами и не оборудованных ими, показал, что интенсивность износа гребней колес на оборудованных гребнесмазывателями локомотивах уменьшилась в 4 и более раз.

             Экономический эффект только от увеличения сроков междуобточкамиколес в четыре раза, позволит получить экономический эффект около 40 тыс. грн в год на один тепловоз, а при увеличении сроков между обточками в 5 раз, экономический эффект от применения систем смазки увеличивается до 55 тыс. грн в год.        

 Начало интенсивного применения локомотивных лубрикаторов во всем мире пришлось на семидесятые годы прошлого столетия, когда разразился серьезный энергетический кризис. Т. е. первопричиной активного применения систем смазки на локомотивах на Западе стала энергетическая составляющая экономии а не повышенный износ гребней, хотя и здесь наблюдается существенный экономический эффект. До настоящего времени в Украине не проводились серьезные исследования по определению экономического эффекта от внедрения систем смазки гребней колес по экономии топлива, по увеличению сроков службы колес вагонов, по увеличению сроков службы рельсов. Хотя на некоторых предприятиях, которые эксплуатируют подвижной состав, оборудованный локомотивными лубрикаторами СПП12-5, есть отдельные факты по снижению износа рельсов, гребней колес вагонов. Так, например, на Комсомольском рудоуправлении в Донецкой области, после нескольких месяцев эксплуатации СПП12-5 (конструкции НПФ «Югтехнотранс») на тепловозе 2ТЭ116, который в составе вертушки из нескольких думпкаров эксплуатировался в карьере, после замеров гребней колес думпкаров было обнаружено, что износ гребней последних уменьшился на 30%.

     Полезность локомотивных лубрикаторов подтверждает их широкое применение во всем мире. Почти 70% подвижного состава Германии, Франции и многих других европейских стран оборудовано системами подобного типа. Помимо европейских стран, локомотивные лубрикаторы находят широкое применение во всем мире. Так, например компания «Vogel» поставляет свое оборудование в Алжир, Канаду, Японию, Китай, Гонконг, Турцию и многие другие страны.

           Приведем несколько примеров эффективной эксплуатации гребнесмазывателей на предприятиях. 

     В мае 2003 года на ЗАО «Укртатнафта» системой смазки гребней колес СПП 12-5 был оборудован первый тепловоз ТЭМ2УМ №1041. До оборудования системой смазки износ гребней за восемь месяцев эксплуатации составил 4–5 мм, их толщина находилась в пределах 26,5-27,5 мм. Этот тепловоз, как и остальные тепловозы предприятия работает на подъездных путях с преобладанием односторонних кривых и в условиях интенсивной маневровой работы, что, естественно, вызывает повышенный односторонний износ гребней колесных пар. После установки гребнесмазывателей, за 26 месяцев эксплуатации износ гребней составил всего 1 мм. То есть без смазки износ в среднем был равен:

                     5 мм/8 месяцев = 0,63 мм/мес.

                       0,63/0,04 = 15,8 раз.

В октябре 2000 года на Запорожском алюминиевом комбинате системой смазки СПП 12-5 был оборудован первый тепловоз М62 №0028. Как и на большинстве промышленных предприятий, здесь наблюдался повышенный износ гребней колес тепловозов и ресурс колес локомотивов определялся ресурсом гребней. Показатели износа гребней тепловоза М62 №0028, до оборудования системой смазки составили 0,74 мм в месяц. Замеры проводились с сентября 1997 года по октябрь 1998 года.     После оборудования тепловоза системой смазки в октябре 2000 года, регулярно, через каждые 20 дней до 21 сентября 2001 года проводились контрольные замеры гребней колесных пар. Результаты замеров показывают, что средний износ гребней колес тепловоза М62 №0028 после установки системы смазки снизился с 0,74 мм до 0,2 мм в месяц, т.е. интенсивность износа снизилась в 3.7 раза.

        В 2000 году на Донецком металлургическом заводе с целью проверки эффективности работы системы смазки гребней колес СПП 12-5 в условиях металлургического предприятия был оборудован один тепловоз М62 №0015. Тепловоз работал на вывозке продукции с завода. Маршрут со сложным профилем, характеризуется наличием большого количества кривых малого радиуса, а также наличием уклонов и подъемов. Всего на данном маршруте работало 5 тепловозов М62.

      Как и на большинстве промышленных предприятий проблема с износом гребней колесных пар стояла довольно остро, тем более, что предприятие не имело собственной базы для обточки колес и тепловозы приходилось отправлять на ремонтные предприятия. От обточки до обточки колес тепловозы в среднем работали от четырех до шести месяцев.

      После трех месяцев эксплуатации с системой смазки гребней стало очевидно, что износ гребней колесных пар модернизированного тепловоза резко сократился. Наиболее значительно, уменьшился износ гребней крайних колесных пар тепловоза, в 6-8 раз.

С государственным предприятием «Железная дорога Молдовы» предприятие НПФ «Югтехнотранс» начало сотрудничать в 2003 году. За период с 2003 по 2004 год системами смазки гребней колес было оборудовано 30 тепловозов 3ТЭ116 в локомотивных депо Бендеры и Бельцы. Все тепловозы 3ТЭ116.

До установки локомотивных лубрикаторов средний износ гребней колес тепловозов на 1000 км составлял от 0,2 мм до 0,3 мм. После установки гребнесмазывателей на эти тепловозы, резко снизился средний износ гребней колесных пар и составил от 0 до 0,05 мм на 1000 км. То есть, в среднем интенсивность износа гребней колесных пар на этих тепловозах уменьшилась в 5 раз.

         Применение автоматических локомотивных гребнесмазывателей (систем смазки гребней колес локомотивов) позволяет получить экономический эффект по следующим показателям:

1. увеличение сроков эксплуатации колесных пар локомотивов по причине снижения в несколько раз износа гребня колеса;
2. снижения расхода дизельного топлива на тяговые усилия (что особенно актуально в настоящее время) благодаря понижению коэффициента трения в зоне контакта боковой грани рельса и гребня колеса;
3. увеличение сроков эксплуатации рельсов за счет уменьшения износа по боковой грани как на прямых участках так и (особенно) в кривых;
4.  увеличение сроков эксплуатации колесных пар вагонов;
5. уменьшение риска схода локомотива с рельсов благодаря понижению коэффициента трения гребня колеса и боковой поверхности рельса.

            Рассмотрим расчет экономического эффекта по первым двум пунктам, приведенным выше, на основании данных, полученных на ряде промышленных (металлургических) предприятий. Естественно, эти данные несколько отличаются друг от друга, однако закономерность цифр, полученных из разных источников, прослеживается и поэтому для расчета берутся усредненные цифры.

            По третьему пункту ведется теоретический расчет, так как на промышленных предприятиях не ведется учет по интенсивности износа рельсов на различных участках пути и не анализируются причины повышенных износов, а также нет учета по срокам службы рельсов на различных участках пути.

            Расчеты экономического эффекта по последним двум пунктам не ведутся, так как нет данных для расчетов, хотя его наличие очевидно и величину его можно рассчитать после внедрения гребнесмазывателей на предприятии.

            Существующие затраты на содержание колесных пар локомотивов складываются из затрат на обточку бандажа и на его замену после трех обточек. Частота обточек колес тепловозов по подрезу на предприятиях металлургической отрасли составляет в среднем один раз в пять месяцев. После трех обточек производится замена бандажа.

            При выполнении данного расчета, в затратах не учтены расходы, связанные с простоями локомотива на ремонтах а также затраты, связанные с транспортировкой локомотива на ремонтное предприятие, командировочные расходы и пр. (если обточка производится на ремонтном предприятии).

            Для примера возьмем стоимость замены бандажей колесных пар в условиях Полтавского тепловозоремонтного завода, где перебандажировка 1 (одной) колесной пары, составляет для локомотивов:

                                               2ТЭ116   -   8 081 грн;

                                               ТЭП70    -   9 324 грн;

                                               М62        -   7 166 грн;

                                               ВЛ80      -   7 151 грн,

что в среднем составит (для упрощения дальнейшего расчета) - 7 930 грн.

                        При замене бандажей обязательным условием является ревизия и по необходимости ремонт колесной пары (буксы и т.д.), что добавляет стоимость перебандажировки еще на 1000 – 1500 грн., возьмем в среднем 1250 грн.

                        Общая средняя стоимость перебандажировки одной колесной пары составит 9 180 грн., а одного колеса – 4 590 грн.

                        Переточка гребней колес в условиях Южной железной дороги, например тепловоза ТЭМ2У (6 колесных пар = 12 колес) составляет 9 800 грн., т.е. одного колеса 817 грн.

            За расчетный период возьмем срок 4 года (48 месяцев). За этот период необходимо произвести 7 обточек и 2 замены бандажа. Затраты на содержание колес одного локомотива за один год составят:                     

            З = (n*О + к*Б)* 12/4 = (7*817 + 2*4590)*12/4 = 44 697 грн,

   Где          З – затраты на содержание колес одного локомотива, грн;

                     О – стоимость обточки одного колеса, грн;

            При установке гребнесмазывателей на локомотив период между обточками колес увеличивается в среднем в 4 раза (по данным промышленных предприятий, установивших локомотивные гребнесмазыватели), т.е. за четыре года необходимо только два раза обточить колесные пары. Годовые затраты на содержание колес в этом случае составят:

                          Зсм = n*О*12/4 = 817*12/4 = 4 902 грн,

               Где Зсм – годовые затраты на содержание колес локомотива, оборудованного гребнесмазывателем.

                                    n – количество обточек;

                                   О – стоимость обточки одного колеса, грн;

 Экономия на обточках колес и замене бандажа на одном тепловозе за год составит:

            Целенаправленное нанесение специальной смазки правильно спроектированным гребнесмазывателем на определенную зону гребней бандажа передних колес обеспечивает смазывание и всех остальных осей в поезде, число которых может достигать 250 штук. Это происходит за счет переноса смазки с гребней колес передней оси на боковую грань головки рельса. Вышесказанное дает дополнительную экономию средств, т.к. снижается расход дизельного топлива на тяговые усилия, особенно в кривых. Величина экономии топлива может значительно колебаться в зависимости от целого ряда факторов и лежит в пределах от 5 до 30%. Так как в настоящее время нет единой и точной методики определения фактического снижения потерь тяговой энергии вследствие снижения сопротивления движению, примем заниженный процент экономии дизельного топлива равный 5 %.

            Известны усредненные данные по расходу дизельного топлива на тепловозах металлургических предприятий. В маневровом режиме – 200 литров в смену (12 часов). В вывозном режиме - 300 литров в смену. Примем условно средний расход топлива в смену – 250 литров. Также учтем коэффициент использования тепловоза равный - 0,8. Тогда годовой расход топлива составит:

        Р = р * (365 * 2)* 0,8 = 250 * (365 * 2)* 0,8 = 146 000 литров,

           Где   р – расход топлива в смену,

          При внедрении локомотивного гребнесмазывателя расход топлива снизится на 5 % и составит:

то есть экономия составит:

что в денежном выражении составит:

Где 3,5 грн – стоимость дизельного топлива. Следует заметить, что существует тенденция увеличения стоимости топлива, что влечет за собой в нашем расчете увеличение экономического эффекта.

            Стоимость локомотивного гребнесмазывателя (системы смазки гребней колес) с установкой на тепловоз составляет ориентировочно (в зависимости от варианта комплектации) 18,5 тыс. грн. Годовой расход специальной смазки «Рельсол» на один локомотив может составить от 150 кг до 200 кг. Расход смазки зависит от выбранного алгоритма подачи смазки. Примем для расчетов среднюю цифру – 175 кг в год по цене 7 847 грн за одну тонну (цена производителя АО «АЗМОЛ»). Тогда расходы на смазку составят:

            Общие годовые затраты на приобретение, установку локомотивного гребнесмазывателя, а также на смазку для него составят:

            Согласно вышеприведенным расчетам расходы на приобретение, установку, а также на смазку за год составят 19 873 грн.

            Экономия от снижения затрат на обслуживание колес за год составит 39 795 грн.

            Экономия от снижения расхода топлива за год составит не менее 25 550 грн.

Общий годовой экономический эффект от внедрения системы смазки только на одном локомотиве составит:

                         (39 795 + 25 550) – 19 873 = 45 472 грн.

Срок окупаемости: 19 873 45 472 = 4,4 месяца

            При всей усредненности расчетов, видно, что внедрение смазки гребней колес на локомотивах дает существенный экономический эффект. Причем в данном случае не учитывался эффект от уменьшения износа колесных пар вагонов, которые тоже периодически требуют замены.

            Все приведенные расчеты были сделаны для одного локомотива. При условии, если парк локомотивов предприятия будет оборудован локомотивными гребнесмазывателями на 70-80%, появляется новая, довольно существенная статья экономии. Увеличиваются сроки эксплуатации рельсов, которые приходится менять по причине преждевременного износа по боковой грани, особенно в кривых. Срок эксплуатации их увеличивается в несколько раз, а если учесть, что замена 1 км железнодорожного полотна стоит не менее, чем 1 млн. грн, то становится понятным, что увеличение эксплуатации рельсов только в кривых малого радиуса хотя бы в 2 раза, позволит сэкономить предприятию весьма значительные денежные средства.

Цены приведенные выше были действительны  для Украины в 2007 году.