內(nèi)燃機車空氣濾清器除塵裝置設計

楊林曼

摘 要：通過對兩種方案進行比較，確定了內(nèi)燃機車空氣濾清器除塵的最佳設計方案，采用的引導氣流通道置于車體側(cè)墻的外側(cè)，排塵通孔將車體側(cè)墻內(nèi)側(cè)的集塵室與外側(cè)的引射氣流通道聯(lián)通，排塵效果好，成本低，不需維護。

關鍵詞：空氣濾清器；除塵；裝置；設計

1.背景及現(xiàn)狀

機車段自實現(xiàn)GK型、DF型內(nèi)燃機車自營大架修任務以來，通過對柴油機進行分解，發(fā)現(xiàn)空氣濾清器及進氣總管中存在有大量的油泥、黑色塵狀粉末，空氣濾清器作為發(fā)動機進氣系統(tǒng)的首要環(huán)節(jié)，起到向發(fā)動機提供清潔空氣的重要作用?？諝鉃V清系統(tǒng)主要是通過空氣濾清器對柴油機燃燒過程中所需的空氣進行過濾，保證空氣的清潔度符合柴油機的工作要求，減輕中冷器的臟污程度和降低中冷器阻力，達到減輕氣缸套等零件磨損的目的。作發(fā)動機工作期間，空氣濾清器的濾芯上的灰塵會逐漸增多，達到一定程度會影響發(fā)動機效率，甚至不能正常工作。因此，空氣濾清器必須定期除塵。

傳統(tǒng)的除塵方法是工人通過空壓機供氣，手持風管管口，由內(nèi)至外吹向空氣濾清器的濾芯，將灰塵除去，這種方法吹去的灰塵隨意漂浮在空氣中，粉塵的顆粒在60-120?m，遠大于《內(nèi)燃機車進氣系統(tǒng)清潔標準》（QB/JT314-G03-20021）要求要求精度30?m，所濾除的有害微粒都附著在濾紙的微孔上，影響空氣的通過量，進氣阻力也增大，發(fā)動機功率明顯下降，此時將會出現(xiàn)冒黑煙、功率不足等現(xiàn)象，除塵效果差，。更重要的是，操作人員身處塵源環(huán)境中，即便佩戴防塵面具，也不可避免吸入粉塵，對人的身體健康產(chǎn)生重大危害，為矽肺病埋下潛在的隱患。

2.除塵設備設計

2.1設計目的

提高濾清器的除塵質(zhì)量，縮短機車的維修周期，；改善作業(yè)區(qū)的工作環(huán)境，保護工人的身體健康。

2.2設計依據(jù)

我段現(xiàn)有的GK型、DF型內(nèi)燃機車的空氣濾清器作為除塵設備的設計依據(jù)。

空氣濾清器的組成結(jié)構(gòu)（如圖1所示）：波紋鋼板濾網(wǎng)、旋風濾清器及紙濾芯組成。 紙濾芯起到最后的精濾作用，因此對其進行除塵至關重要。

圖1 空氣濾清器結(jié)構(gòu)

2.3方案設計

方案的設計關系到最終性能能否滿足使用要求。通過搜集大量的文獻和書籍資料，在借鑒其他工況企業(yè)使用經(jīng)驗的基礎上，并積極于國內(nèi)的制造商家進行交流和溝通的基礎上設計出能滿足實際運用的除塵方案。

根據(jù)設計依據(jù)和原始方案設計要求，設計了兩套方案進行對比，最終選出更加符合本段實際的除塵設備方案。

（1）方案比選

方案1：機車空氣濾清器除塵裝置（如圖2所示）的結(jié)構(gòu)是：在機車側(cè)壁2設有可以使氣流通過的通道6，排塵孔5將機車側(cè)壁內(nèi)側(cè)的集塵箱和外側(cè)的氣流通道6聯(lián)通起來。氣流通道的結(jié)構(gòu)為兩邊直徑大，中間直徑小的喇叭口形狀。排塵孔位于位于中間直徑小的位置（如圖2中的A-A所示）。

圖2 機車空氣濾清器除塵裝置（方案1）

空氣濾清器除塵裝置的工作原理：空氣經(jīng)過旋風粗濾器和紙質(zhì)濾清器兩級過濾給柴油機，如圖2中的箭頭方向所示。當內(nèi)燃機車在鐵路上運行時，車體外部的氣流從氣流通道6的一度流入后，又快速地從另一端流出，由于氣流通道6內(nèi)氣流產(chǎn)生的負壓效應，使集塵室4內(nèi)的灰塵顆粒通過排塵通孔5吸出，被氣流帶走。

方案2：此種除塵裝置的結(jié)構(gòu)（如圖3所示）：在機車車體側(cè)壁上安裝專用的高壓風機5和煙囪6，采用的專用高壓風機5與集塵箱4相連，煙囪7與高壓風機5相連。

此種空氣濾清器除塵裝置的工作原理：空氣的流動方向如圖3中箭頭方向所示，在內(nèi)燃機車運行時，高壓風機6轉(zhuǎn)速恒定，向外抽吸集塵室內(nèi)的灰塵，經(jīng)過煙囪7排出。

圖3 機車空氣濾清器除塵裝置（方案2）

高壓風機（如圖4所示）在葉輪2轉(zhuǎn)動時，由于離心力的作用，風向標促使氣體向前向外運動，從而形成一系列螺旋狀的運動。葉輪刀片之間的空氣呈螺旋狀加速旋轉(zhuǎn)并將泵體之外的氣體擠入（由吸氣口4吸入）側(cè)槽，當它進入側(cè)通道1以后，氣體被壓縮，然后又回復到葉輪刀片間再次加速旋轉(zhuǎn)。當空氣沿著一條螺旋形軌道穿過葉輪和側(cè)槽時，每個葉輪片增加了壓縮和加速的程度，隨著旋轉(zhuǎn)的進行，氣體的動能增加，使得沿側(cè)通道通過的氣體壓力進一步增加。當空氣到達側(cè)槽與排放法蘭的連接點（側(cè)通道在出口處變窄），氣體即被擠出葉片并通過出口3排出泵體。

圖4 高壓風機結(jié)構(gòu)

（2）方案比較

方案1利用機車運行時產(chǎn)生的氣流除塵，省去了專用的動力設備，結(jié)構(gòu)大大簡化，成本大幅度的降低，并且不用人工維護，集塵箱內(nèi)的灰塵隨積隨清，沒有反吹現(xiàn)象，避免了高溫煙氣進入紙質(zhì)空氣濾清器的現(xiàn)象。由于氣流通道的氣流流速與機車的運行速度成正比例狀態(tài)，所以不會影響對柴油機的供氣。

方案2需要消耗動力能源，結(jié)構(gòu)復雜，成本較高，高壓風機的馬達直連葉輪且屬于高轉(zhuǎn)速，軸承需要添加黃油定期維護， 高壓風機轉(zhuǎn)速恒定時，當柴油機處于低轉(zhuǎn)速狀態(tài)時，高壓風機的吸力還會相對過大，造成對柴油的供氣不足。

去年機車段的年機車檢修量高達80多輛，車型繁多，應盡量減少人工的勞動量，對以上兩種方案進行深入分析和比較，認為方案1更能滿足使用要求。

3.結(jié)論

該柴油機空氣濾清器的除塵裝置功能性強，除塵方便，無須維護，適用范圍寬，無須提供能源?？蛇m用于多種型號的柴油機空氣濾清器的除塵，經(jīng)試驗除塵度可以達到清潔標準，能夠滿足我段的檢修要求，提高檢修質(zhì)量，將為我段帶來可觀的經(jīng)濟效益。

參考文獻：

[1]況作堯.內(nèi)燃機車檢修[M].北京：中國鐵道出版社，2013.

[2]姜仁強，葉淑霞.提高柴油機空氣進氣質(zhì)量的措施[J].內(nèi)燃機車，2005（10）：47-48.