Union Pacific GTELs - Union Pacific GTELs
| Union Pacific GTELs | |||||||||||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Union Pacific 18, GTEL третьего поколения с четырьмя трехосными грузовиками "C", хранится в Железнодорожном музее Иллинойса .
| |||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||
В Union Pacific GTELs была серия газовых турбин электровозов , построенных Алко-GE и General Electric между 1952-1961 и оператором Union Pacific с 1952 по 1970 год .
Задний план
Union Pacific эксплуатирует самый большой парк газотурбинно-электрических локомотивов (ГТЭЛ) среди всех железных дорог в мире. Прототип UP 50 был первым в серии, построенной General Electric для службы дальних перевозок Union Pacific и продававшейся партнерством Alco-GE до 1953 года. Прототип был представлен в 1948 году, за ним последовали три серии производственные локомотивы. В какой-то момент Union Pacific заявила, что GTEL перевозили более 10% грузов железной дороги.
Экономия топлива была плохой, поскольку турбина потребляла примерно вдвое больше топлива, чем такой же мощный дизельный двигатель. Первоначально это не было проблемой, потому что турбины Union Pacific работали на мазуте Bunker C, который был дешевле дизельного топлива . Но с этим высоковязким топливом трудно обращаться, поскольку его консистенция при комнатной температуре похожа на смолу или патоку . Чтобы решить эту проблему, нагреватель был встроен в топливные баки (а затем в топливных тендерах ) , чтобы нагреть топливо до 200 ° F (93 ° C) перед его подачей в турбину. В конце концов UP перешел с бункера C на модифицированный мазут № 6, который содержал меньше загрязняющих веществ и растворителей. Накопление сажи и эрозия лопастей, вызванная коррозийной золой, поразили все турбины. Изменения в системах воздухозаборника на серийных локомотивах улучшили качество воздуха, поступающего к турбинам, что, в свою очередь, снизило износ лопаток турбины и увеличило срок службы турбины. GTEL эксплуатировались в конце 1969 года, а последние два (номера 18 и 26) хранились в развязке Шайенна в рабочем состоянии до тех пор, пока не были списаны в феврале 1970 года. Оба позже были отправлены в музеи.
Прототип
Union Pacific давно искал самые большие и лучшие локомотивы. В 1930-х годах была испробована пара паровых турбинных локомотивов, но они были отвергнуты. До Второй мировой войны Union Pacific добавляла в свой список дизельные двигатели, но ни один из них не тащил грузовые автопоезда. Идея использовать четыре дизеля, чтобы уравнять мощность паровоза, была непривлекательной, поэтому начались поиски чего-то большего. General Electric строила газовые турбины для самолетов и предложила использовать что-то подобное на локомотиве. Union Pacific считала, что затраты на техническое обслуживание локомотива в значительной степени не зависят от его мощности, поэтому меньшее количество более мощных локомотивов позволит сэкономить деньги.
Union Pacific решила, что лучший способ для турбинных локомотивов реализовать свой потенциал - это поставить их на магистральные грузовые поезда. Длительные пробеги и относительно высокие скорости позволили бы максимизировать эффективность турбин.
После того, как Union Pacific проявил интерес, GE построила прототип GE 101, завершенный в ноябре 1948 года. После испытаний на северо-востоке в июне 1949 года он был перенумерован в UP 50. Окрашенный в Union Pacific Armor Yellow, UP 50 начал серию испытаний. Union Pacific никогда не владел этим локомотивом. Это был один из немногих локомотивов внутреннего сгорания в Северной Америке , у которых были кабины на каждом конце. Сами кабины напоминали агрегаты FA, которые в то время производила компания Alco-GE. По бокам локомотива было множество жалюзи воздухозаборников, которые можно было открывать и закрывать по-разному.
UP 50 представлял собой кузовной агрегат с колесной формулой B + B-B + B - четыре двухосных тележки, пары которых соединялись пролетными надрессоренными балками . Турбина производила 4800 л.с. (3,6 МВт), из которых 4500 л.с. (3,4 МВт) приходилось на тягу. Эта выходная мощность более чем вдвое превышала мощность дизель-электрических агрегатов той эпохи.
Для запуска вспомогательный дизельный генератор блока будет приводить в действие набор обмоток в главном генераторе газовой турбины, заставляя генератор вращаться. Вращение генератора начинало раскручивать турбину, после чего дизельное топливо использовалось для начала сгорания. Генератор пара будет тепло и разжижает первичную подачу топлива турбины (тяжелая Бункер C масло). Когда турбина и жидкое топливо достигают своих минимальных рабочих температур, топливо для турбины будет переключаться с дизельного топлива на основное топливо.
Эта машина весила 500 000 фунтов (230 000 кг) и имела длину более 80 футов (24 м).
Турбины были доставлены в трех основных группах после обширных испытаний прототипа. Union Pacific намеревалась использовать турбины для замены своих паровозов Big Boy , которые должны были быть выведены из эксплуатации.
Первое поколение
С января 1952 года по август 1953 года UP получил агрегаты 51-60, как и прототип, но с кабиной только на одном конце для увеличения запаса топлива. Каждый стоил 540 000 долларов США . Рама локомотива вмещала 7 200 галлонов США (27 000 л) топлива.
Первоначально GTEL перевозили грузы между Огденом, штат Юта, и Грин-Ривер, штат Вайоминг , через каньон Вебер и каньон Эхо, штат Юта. В 1954 году они начали управлять Огден-Ларами, а вскоре и Огден-Шайенн. В 1955 и 1956 годах за турбинами были добавлены тендеры на топливо на 24 000 галлонов США (91 000 л), что позволило им добраться до Каунсил-Блаффс, штат Айова .
УП 53 использовался для испытаний усовершенствованного воздухозаборника на крыше, который оказался успешным, и с этим воздухозаборником были построены локомотивы 57-60.
В мае 1953 года UP 57 был переоборудован для работы на пропане с использованием цистерны под давлением в качестве тендера. Это топливо сгорало чисто и не загрязняло лопатки турбины, как масло Bunker C, но его было труднее транспортировать, и были проблемы с безопасностью. Проект завершился в январе 1954 года, и UP 57 был преобразован обратно в Bunker C. Никаких других преобразований не производилось.
UP 59 и 60 использовались в экспериментальной двухтурбинной паре мощностью 9000 л.с. (6700 кВт), разделяя между собой тендер на топливо. Ведущая турбина иногда загоралась в туннелях. Несмотря на модификации, направленные на минимизацию этих трудностей, эксперимент был прекращен в пользу запуска дополнительных тепловозов с турбинами.
К июню 1964 года турбины первого поколения были списаны.
Второе поколение
Агрегаты с 61 по 75 поставлялись в начале 1954 года. Внешние проходы по бокам дали ему прозвище «Веранда» и сделали его гибридом локомотивов с кузовом и капотом . Турбина и электрическое оборудование были примерно такими же, хотя воздухозаборники с боковыми жалюзи были заменены на большой воздухозаборник, установленный на крыше, впервые испытанный на UP 53.
UP 61 использовался в тестах управления с несколькими двигателями с дизелями, начиная с 1958 года. Эти испытания были успешными, и в конечном итоге все GTEL мощностью 4500 л.с. (3400 кВт), кроме шести, были оборудованы для работы с дизелями. По мере увеличения требований к тоннажу прицепные тепловозы в составе нескольких единиц стали более обычным явлением.
Веранды были списаны с августа 1963 по июнь 1964 года.
Третье поколение
В 1955 году Union Pacific заказал новый турбинно-электрический локомотив, самый мощный в мире локомотив. Каждый будет состоять из двух единиц плюс тендер на топливо мощностью 8 500 лошадиных сил (6300 кВт).
Блок А содержал кабину управления и вспомогательный дизельный двигатель-генератор. Блок B нес турбину и главные генераторы для обеспечения электроэнергией тяговых двигателей блоков A и B. Турбина представляла собой газовую турбину простого цикла GE Frame 5 новой конструкции с шестнадцатиступенчатым компрессором, десятью камерами сгорания и двухступенчатой турбиной. Для нагрева и сжижения тяжелого топлива бункера С не требовалось парогенератора, поскольку тендеры были изолированы. Первоначальный план состоял в том, чтобы пронумеровать эти единицы в серии 7000, но они были пронумерованы от 1 до 30.
Они были доставлены в Union Pacific в период с августа 1958 по июнь 1961 года. Эти агрегаты сильно отличались от предыдущих поколений, имея колесную формулу CC на каждом из их агрегатов (не считая тендеров). С полным тендером тепловоз весил около 610 тонн. Непрерывное тяговое усилие составляло 146 000 фунтов (66 000 кг) при скорости передачи 65 миль в час (105 км / ч) 74:18; в 1961 году тоннаж составлял 6740 при подъеме на 0,82% к западу от Шайенна и 5180 на 1,14% к востоку от Огдена.
Турбины этих агрегатов - самые мощные тягачи, которые когда-либо устанавливались на какие-либо североамериканские локомотивы. Эти двигатели с мощностью 8500 л.с. (6300 кВт) от одного первичного двигателя установили рекорд, который остается неизменным. Этот рейтинг был заявлен на высоте 6000 футов (1800 м) и температуре 90 ° F (32 ° C), а в более прохладном и плотном воздухе сама турбина могла бы превышать 10000 л.с. (7500 кВт), если бы электрическая система могла с этим справиться. В 1963 году Трэйнс писал: «Большие рабочие места на 8500 л.с. остаются под постоянным контролем, поскольку UP: (1) поднимает некоторые из них до 10 000 л.с.; (2) рассматривает возможность моторизации своих топливных тендеров с помощью тяговых двигателей ...» Книга Ли объясняет этот UP попытался сбросить возбуждение генератора, чтобы поглотить более высокий рейтинг, но только во время теста. Моторизованный тендер звучит маловероятно, хотя Поезда упомянули, что четырехмесячные испытания турбин в Лос-Анджелесе в 1962 году закончились, когда «тендерные колеса были моторизованы, что привело к ограничению скорости». (В расписаниях 1961 и 1963 годов указано ограничение в 65 миль в час (105 км / ч) для всех турбин.)
Эти турбины в конечном итоге вытеснили блоки с 51 по 75. Были проблемы с засорением топливных фильтров на более ранних турбинах, поэтому было решено фильтровать топливо перед заполнением топливных баков локомотива и тендера.
В отличие от более ранних турбин, турбины мощностью 8 500 л.с. (6300 кВт) поставлялись с тендерами на топливо на 24 000 галлонов США (91 000 л) в дополнение к 2 500 галлонам США (9 500 л) дизельного топлива в баке локомотива. У них были воздушные рожки Leslie S-5T-RF на крыше кабины (позже они были перемещены в среднюю радиаторную секцию блока A в ответ на нарастание льда в раструбах).
К 1970 году все турбины третьего поколения были сняты с производства.
Уход на пенсию
Экономическое преимущество бункера С уменьшилось, поскольку промышленность пластмасс начала находить ему применение, а усовершенствованные методы крекинга позволили преобразовать нефть, ранее считавшуюся отходами, в более легкие виды топлива.
Последний запуск газотурбинного тепловоза состоялся 26 декабря 1969 года. Их ходовая часть была переработана в тепловозах серии GE U50 . Грузовые автомобили, тяговые двигатели и балки пролетов от локомотивов с 51 по 75 были использованы при строительстве U50, а грузовые автомобили и тяговые двигатели от локомотивов серий с 1 по 30 были использованы в конструкции U50C . Несколько тендеров были сохранены и преобразованы в отстойник для технического обслуживания путей, а затем для использования в действующих паровозах Union Pacific: UP 844 , UP 3985 ( снятый с производства с 2020 года) и UP 4014 .
Опытный образец, турбины первого и второго поколения были списаны к 1964 году, и их не оставили на консервацию. Сохранились две турбины третьего поколения: UP 18 в Железнодорожном музее Иллинойса и UP 26 в Государственном железнодорожном музее штата Юта в Огдене, штат Юта, тендер UP 18 UP 907853, построенный в 1937 году, имел долгую историю; Впервые построенный для использования с паровозами UP серии FEF до перехода на использование турбин, он служил в качестве водного тендера с 1970-х по 1984 год для таких поездов, как Expo '74 и American Freedom Train, а затем был передан в дар Канзасскому железнодорожному музею и затем был приобретен IRM. Ни одна из турбин не находится в рабочем состоянии и не планируется восстанавливать.
Экспериментальная турбина для сжигания угля
В октябре 1962 года Union Pacific построила собственный экспериментальный GTEL, используя модифицированный ALCO PA -1 в качестве кабины, шасси электровоза класса GN W-1 (купленного на металлолом у Great Northern Railway ) в качестве второго агрегат, а модифицированный турбинный тягач снят с одного из локомотивов 50-75 серий.
Состав имел колесную формулу А1А-А1А + 2-Д + Д-2, 18 осей из которых 12 были приводными. Дизельный двигатель PA-1 мощностью 2000 л.с. (1,5 МВт) был сохранен, а блок B нес главную силовую установку для основных генераторов, которые выдавали 5000 л.с. (3,7 МВт) для общей выходной мощности 7000 л.с. (5,2 МВт). Угольный тендер был перестроен из тендера на паровоз Challenger № 3990. Установка была пронумерована 80, но в 1965 году была изменена на 8080, чтобы избежать конфликта с новыми EMD DD35, которые были представлены тогда.
Проблемы с эрозией лопастей и накоплением сажи, которые встречались в более ранних локомотивах, были усилены угольной турбиной. Измельчение угля на мелкие частицы также было хлопотным, но необходимым, поскольку любые негабаритные частицы угля могли повредить лопатки турбины. В конечном итоге эксперимент был признан неудачным и был отменен после 20 месяцев эксплуатации.
Каждая обычная газовая турбина проработала более 1 000 000 миль (1 600 000 км) в коммерческих целях, но прототип угольной турбины пробежал менее 10 000 миль (16 000 км), прежде чем 15 марта 1968 г. был исключен из списка UP. блок был продан EMD , а турбина и тендер были списаны в магазинах Омахи .
Смотрите также
Примечания
использованная литература
- Ли, Томас (1975). Турбины на запад . Манхэттен, Канзас: T. Lee Publications. ISBN 978-0-916244-01-9.
- Стагнер, Ллойд Э. (1993). Движущая сила Union Pacific в переходный период, 1936-1960 гг . Дэвид-Сити, штат Невада: South Platte Press . ISBN 0942035240. OCLC 30311481 .
внешние ссылки
- «О газотурбинных локомотивах» . Тренируйте гордость. Union Pacific Railroad .
- Штрак, Дон. «Часть 3» . Служит всему Западу: история дизелизации Union Pacific, 1934-1982 . Юта Рельсы .
- «Газотурбинный электровоз завершил предварительные дорожные испытания» . Журнал "Локомотивостроители" . Июль 1949. Архивировано из оригинала на 2008-11-23.