淺析新型熱電保障系統(tǒng)在內(nèi)燃機(jī)車上的應(yīng)用

【摘 要】熱電保障系統(tǒng)是內(nèi)燃機(jī)車上重要的部件之一，主要是給內(nèi)燃機(jī)車在寒冷的季節(jié)提供預(yù)熱，供電等功用，具備良好的經(jīng)濟(jì)性，環(huán)保性，可靠性。本文主要介紹了熱電保障系統(tǒng)的工作原理，技術(shù)參數(shù)，應(yīng)用特性等。

【關(guān)鍵詞】熱電保障；預(yù)熱；供電；節(jié)能

一、概述

內(nèi)燃機(jī)車在運(yùn)用中為了保證內(nèi)燃機(jī)車柴油機(jī)的正常工作，因此，需要對內(nèi)燃機(jī)車柴油機(jī)的冷卻水、機(jī)油和燃油的溫度有一定的要求。特別是在寒冷地區(qū)，為了保證冬季運(yùn)用中處于待機(jī)狀態(tài)的內(nèi)燃機(jī)車，能夠隨時起動投入運(yùn)行；因此，必須防止此內(nèi)燃機(jī)車的冷卻水、機(jī)油和燃油因溫度降低而導(dǎo)致柴油機(jī)冷卻水的凍結(jié)、機(jī)油粘度過高及燃油泄蠟等現(xiàn)象的產(chǎn)生。所以，為保證在冬季運(yùn)用中，內(nèi)燃機(jī)車的冷卻水和機(jī)油的溫度都在柴油機(jī)起動時所需的要求范圍內(nèi)（國產(chǎn)內(nèi)燃機(jī)車240、280系列柴油機(jī)對機(jī)油和冷卻水的溫度均要求在20℃以上）。為此，在國產(chǎn)的內(nèi)燃機(jī)車上均設(shè)置了預(yù)熱系統(tǒng)，傳統(tǒng)的預(yù)熱系統(tǒng)以預(yù)熱鍋爐為主導(dǎo)，而新一代的熱電保障系統(tǒng)正是預(yù)熱鍋爐的更新?lián)Q代產(chǎn)品，相對有更好的經(jīng)濟(jì)性、環(huán)保性、可靠性。

二、新型熱電保障系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理

基本結(jié)構(gòu)參考圖1及圖2，系統(tǒng)由一臺獨(dú)立的輔助柴油發(fā)電機(jī)組、熱交換器、電加熱器、循環(huán)泵、變電與控制系統(tǒng)等組成。其中柴電機(jī)組產(chǎn)生熱能及電能，是系統(tǒng)的能量來源；熱交換器負(fù)責(zé)回收柴油機(jī)的“廢”熱，以及將熱量在不同流體之間相互轉(zhuǎn)移；循環(huán)泵用于實現(xiàn)機(jī)車?yán)鋮s水與輔助柴油機(jī)廢氣、機(jī)車燃油、機(jī)油之間的強(qiáng)迫對流換熱；電加熱器負(fù)責(zé)將發(fā)電機(jī)的電能轉(zhuǎn)變?yōu)橄到y(tǒng)所需的熱能；變電系統(tǒng)負(fù)責(zé)提供熱電預(yù)熱系統(tǒng)及機(jī)車所需的各種制式電源；控制系統(tǒng)使整個系統(tǒng)協(xié)調(diào)一致進(jìn)行工作。

三、新型熱電保障裝置的特性

新型熱電保障系統(tǒng)較傳統(tǒng)的裝置主要具備以下特點(diǎn)：

（一）先進(jìn)性

1.系統(tǒng)熱效率高。系統(tǒng)總的熱效率≥88%，這是因為系統(tǒng)充分利用輔助柴油機(jī)工作時排出廢氣的余熱熱能、循環(huán)水熱能、循環(huán)機(jī)油熱能及發(fā)電機(jī)發(fā)出的電供電加熱器產(chǎn)生的熱能，使系統(tǒng)總熱效率提高到≥88%。

2.系統(tǒng)功能多樣：①加熱功能：系統(tǒng)對內(nèi)燃機(jī)車的冷卻水、機(jī)油、燃油及司機(jī)室進(jìn)行預(yù)熱保溫，使冷卻水、機(jī)油的溫度保持在柴油機(jī)啟動所需溫度范圍；系統(tǒng)對內(nèi)燃機(jī)車高、低溫冷卻水系統(tǒng)同時預(yù)熱保溫，確保機(jī)車整個循環(huán)水系統(tǒng)不發(fā)生凍機(jī)事故；采用高效的板翅式熱交換器代替原有的燃油預(yù)熱器，這樣不僅可保證要求的燃油溫度，而且在寒冷地區(qū)可實現(xiàn)低燒工程，有很大的經(jīng)濟(jì)效益。②供電功能：系統(tǒng)可提供380V（AC）、220V（AC）、110V（DC）的交直流電源，以滿足下列用電需要：循環(huán)冷卻水、機(jī)油、燃油加熱的用電；110V直流、蓄電池充電；380V交流空調(diào)機(jī)供電，從而可省去價格貴、可靠性差的空調(diào)逆變器；220V交流電，用于冰箱、微波爐、取暖器、飲水器等電氣設(shè)備；及循環(huán)水泵、機(jī)車燃油泵和輔助機(jī)油泵、機(jī)車照明的用電。

3.系統(tǒng)除對內(nèi)燃機(jī)車?yán)鋮s水進(jìn)行電加熱外，好可以根據(jù)用戶需要設(shè)置燃油、機(jī)油的電加熱或油-水換熱加熱方式

4.系統(tǒng)操作全自動控制：按設(shè)定的順序先后加熱水、機(jī)油、燃油，使其保持在設(shè)定的溫度范圍。

5.系統(tǒng)保護(hù)裝置功能完善，確保了系統(tǒng)工作安全、可靠、長效。

（二）經(jīng)濟(jì)性

1.節(jié)約燃油。采用小功率柴油發(fā)電機(jī)組替代內(nèi)燃機(jī)車柴油惰轉(zhuǎn)打溫，小功率柴油發(fā)電機(jī)組每馬力小時油耗為5-6kg ，僅為機(jī)車柴油機(jī)空載油耗的28%-38%。

2.降低燃油標(biāo)號，減少燃油成本支出。系統(tǒng)設(shè)置有燃油電加熱器，系統(tǒng)工作對燃油進(jìn)行循環(huán)加熱，保證機(jī)車燃油輸送泵出口的油溫始終報考在要求溫度范圍。這樣可以用0#柴油代替-10#、-20#、-30#柴油，僅此一項，一年節(jié)約的燃油費(fèi)用就十分可觀。

3.改善內(nèi)燃機(jī)車柴油機(jī)的燃燒狀態(tài)，減少環(huán)境污染。用本系統(tǒng)替代機(jī)車柴油機(jī)惰轉(zhuǎn)打溫，不僅消除了內(nèi)燃機(jī)車空轉(zhuǎn)打溫時，因柴油機(jī)燃燒不良對環(huán)境所造成的污染，同時，由于本系統(tǒng)能使內(nèi)燃機(jī)車柴油機(jī)一直處于熱機(jī)狀態(tài)，柴油機(jī)燃油系統(tǒng)處于正常的工作狀態(tài)，從而徹底消除運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)車柴油機(jī)因冷態(tài)啟動而燃燒不良，所造成的對環(huán)境的污染。

（三）安全可靠性。首先，該系統(tǒng)采用了各種機(jī)、電、液保護(hù)措施，以確保系統(tǒng)本身工作安全可靠；其次，改系統(tǒng)為相對于機(jī)車的獨(dú)立裝置，即使出現(xiàn)故障也不會影響機(jī)車運(yùn)行安全。

（四）成熟性。本裝置已經(jīng)在部分鐵路局進(jìn)行了大面積推廣應(yīng)用，改進(jìn)型也已經(jīng)在部分機(jī)務(wù)部門進(jìn)行了裝車試用，并已經(jīng)完成了在北京鐵路局的立項試驗。各項運(yùn)用和試驗都表明，這是一項十分成熟的實用節(jié)能環(huán)保新技術(shù)，為機(jī)車運(yùn)用部門節(jié)能減排作出了積極的貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]戚墅堰機(jī)車車輛廠.東風(fēng)11型內(nèi)燃機(jī)車.中國鐵道出版社，1997.

[2]戚墅堰機(jī)車車輛廠.東風(fēng)8B型內(nèi)燃機(jī)車。中國鐵道出版社，1999.