淺析發(fā)動機修補劑在內(nèi)燃機車上的節(jié)能應(yīng)用效果

吳朋進，李景，胡健暉，梁維古

(1. 南寧鐵路局柳州機務(wù)段，廣西 柳州 545007；2. 南寧鐵路局計劃統(tǒng)計處，廣西 南寧 530029)

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淺析發(fā)動機修補劑在內(nèi)燃機車上的節(jié)能應(yīng)用效果

吳朋進1，李景2，胡健暉1，梁維古1

(1. 南寧鐵路局柳州機務(wù)段，廣西 柳州 545007；2. 南寧鐵路局計劃統(tǒng)計處，廣西 南寧 530029)

鐵路企業(yè)能源消耗結(jié)構(gòu)中，內(nèi)燃機車燃油消耗比重占90%左右，如何降低內(nèi)燃機車燃油消耗是節(jié)能工作的重點。本文通過發(fā)動機修補劑在柳州機務(wù)段的試驗研究，驗證了發(fā)動機修補劑在內(nèi)燃機車上應(yīng)用的節(jié)能效果。選擇在全路普遍運用的DF4D型及DF8B型內(nèi)燃機車，進行機車水阻試驗和上線運用試驗。試驗證明該發(fā)動機修補劑適用于DF8B型機車，不適用于DF4D型機車；添加發(fā)動機修補劑的DF8B型機車有減少燃油單耗、機油單耗的效果。

內(nèi)燃機車；發(fā)動機修補劑；節(jié)能效果

1 概述

為減輕摩擦磨損對發(fā)動機造成的損壞，減摩自修復(fù)技術(shù)得到發(fā)展。目前的摩擦自修復(fù)技術(shù)主要包括摩擦成膜自修復(fù)、原位摩擦化學(xué)自修復(fù)、摩擦自適應(yīng)修復(fù)。

自上世紀(jì)末，英、美、日等工業(yè)發(fā)達國家都致力在產(chǎn)品開發(fā)和機理研究兩個方向上立項研發(fā)具有修復(fù)功能的減摩劑，技術(shù)方向各有不同。俄羅斯自1995年始，采用以天然礦粉為主要成分的減摩劑技術(shù)研究取得成功，并1998年形成產(chǎn)品，先后投入到軍工、鐵路、航運、采礦等行業(yè)應(yīng)用。

我國是在1999年首次在鐵路內(nèi)燃機車柴油機上試用了俄羅斯的減摩劑產(chǎn)品，在北京鐵路局開始試用。2003年開始研究開發(fā)國產(chǎn)發(fā)動機修補劑技術(shù)，并在北京、廣州、鄭州、呼和浩特等鐵路局開始小批量試用，2009年國產(chǎn)技術(shù)通過了鑒定，驗證柴油機技術(shù)狀態(tài)、潤滑油理化性能、光譜鐵譜監(jiān)測等項考核指標(biāo)在試驗期內(nèi)全部正常。近些年來，國內(nèi)不同的廠家相繼研制了發(fā)動機修補劑，但其在鐵路機車上的節(jié)能效果尚未得到充分研究和認(rèn)定。因此，有必要在內(nèi)燃機車上開展發(fā)動機修補劑的節(jié)能應(yīng)用研究。

2 發(fā)動機修補劑試驗情況

2.1 機車水阻試驗

2.1.1 機車水阻試驗概況

在柳州機務(wù)段選擇2臺內(nèi)燃機車(DF4D型0577機車及DF8B型0114機車，這2臺機車均在中修后走行了20萬km，柴油機零部件有一定的磨損)，在相同的環(huán)境溫度，相同的機車油、水溫度下，進行了添加發(fā)動機修補劑前、后的機車水阻試驗。監(jiān)測機車在加入發(fā)動機修補劑前、后的柴油機氣缸壓縮壓力、燃油消耗率等參數(shù)變化情況。

2.1.2 機車水阻試驗結(jié)果

機車添加發(fā)動機修補劑前、后水阻試驗數(shù)據(jù)見表1、表2。

機車水阻試驗結(jié)果表明，添加發(fā)動機修補劑后的2臺機車，氣缸平均壓縮壓力略有上升、燃油消耗率略有下降。

2.2 機車運用試驗

2.2.1 機車運用試驗概況

選擇15臺技術(shù)狀態(tài)相近，機車中修后走行20萬km的內(nèi)燃機車進行試驗，其中對9臺機車加入發(fā)動機修補劑，6臺機車未加入發(fā)動機修補劑。在相同運用條件下(即機型、線路、牽引重量、時間相同)進行機車運用考核。機車運用試驗期間為從機車添加發(fā)動機修補劑后上線運用開始，到機車更換機油或者機車中修時結(jié)束。研究添加發(fā)動機修補劑對機車燃油、機油的節(jié)油效果。

表1 DF4D型0577機車水阻試驗數(shù)據(jù)表

表2 DF8B型0114機車水阻試驗數(shù)據(jù)表

DF8B型機車運用考核：在湘桂南線，安排3臺添加發(fā)動機修補劑的機車與2臺未添加的機車同時進行運用；在焦柳線，安排3臺添加發(fā)動機修補劑的機車與2臺未添加的機車同時在焦柳線柳州至懷化區(qū)段運用。運用試驗時間為2014年9月至2015年4月，為期8個月。試驗數(shù)據(jù)見表3、4。

表3 DF8B型機車運用試驗燃油單耗數(shù)據(jù)

表4 DF8B型機車運用試驗機油單耗數(shù)據(jù)

DF8B型機車添加發(fā)動機修補劑后，機油品質(zhì)穩(wěn)定，未發(fā)生更換機油現(xiàn)象。由表3、表4可知，添加發(fā)動機修補劑的機車與未添加的機車相比，燃油單耗、機油單耗均有所下降。在湘桂線與焦柳線運用的機車由于線路環(huán)境、機車的牽引重量不同，所以機車的燃油單耗、機油單耗也不同。

DF4D型機車運用考核：在湘桂南線，安排3臺機車添加發(fā)動機修補劑與2臺機車未添加的機車同時運用。運用試驗時間為2014年9月至2014年12月，為期4個月。添加發(fā)動機修補劑的機車的燃油單耗為33.22kg/萬t·km，未添加的機車燃油單耗為33.56 kg/萬t·km，相比減少0.34 kg/萬t·km，減幅1%。由于DF4D型機車在運用中機油老化快，機油的運動粘度、石油醚超標(biāo)，添加發(fā)動機修補劑的機車和未添加的機車在2014年12月前都更換了機油。更換機油后，機車運用試驗結(jié)束。

2.2.2 機車運用試驗總結(jié)

2.2.2.1 經(jīng)過在柳州機務(wù)段的機車運用試驗，這種發(fā)動機修補劑添加在DF8B型機車上有一定節(jié)能效果，可節(jié)燃油1.2%～3.1%，可節(jié)機油16.4%～18.2%；這種發(fā)動機修補劑添加在DF4D型機車上，由于機油正常換油周期短，節(jié)油效果不明顯，更換機油后需重新添加修補劑，修補劑成本大。

2.2.2.2 發(fā)動機修補劑的適用范圍、機型、地域、添加時機。

適用范圍：適用于正常運用不用更換機油的機車，不適用于正常運用需定期更換機油的機車。

適用機型：該發(fā)動機修補劑適用于DF8B型機車，不適用于DF4D型機車。

適用地域：該發(fā)動機修補劑添加到DF8B型機車后，機油品質(zhì)穩(wěn)定，能長期使用，適用地域為環(huán)境溫度在-5～40℃的地區(qū)。

添加時機：該發(fā)動機修補劑添加的最佳時機為機車大、中修柴油機加入新機油時，修補劑添加量為機油總量的5%，如機車更換機油或者補機油時，按機油總量的5%添加發(fā)動機修補劑。

2.2.2.3 添加發(fā)動機修補劑后，對機車柴油機氣缸套、活塞環(huán)、軸瓦等零部件有一定減磨作用。與未添加修補劑的機車柴油機零部件磨損量相比，添加修補劑的機車可延長柴油機多運用一個小修期，即延長機車走行6萬km。

2.2.2.4 發(fā)動機修補劑在機車上運用既節(jié)能又環(huán)保。發(fā)動機修補劑無腐蝕、無損傷零部件，發(fā)動機修補劑對零部件有改善潤滑，減少摩擦幅的運動阻力的作用，有減少磨損，提高氣缸的氣密性的作用，即可以提高氣缸的壓縮壓力使燃油充分燃燒，從而提高氣缸的爆發(fā)壓力并減少燃?xì)庑孤?，從而改善柴油機廢氣排放。

3 經(jīng)濟效益初步分析

3.1 DF4D型機車效益分析

試驗的DF4D型機車于2014年12月前因機油正常老化，機油不合格全部換油，試驗期間僅為4個月。由于DF4D型機車正常運用3個月左右，機油老化，機油的運動粘度及石油醚超標(biāo)，需更換機油。繼續(xù)試驗需要重新添加發(fā)動機修補劑，因此在較短時間內(nèi)投入成本大，難以獲得經(jīng)濟效益。

3.2 DF8B型機車效益分析

配屬南寧鐵路局柳州機務(wù)段的DF8B型機車有123臺，根據(jù)發(fā)動機修補劑試驗結(jié)果得出的燃油單耗、機油單耗減幅，以及根據(jù)柳州機務(wù)段2014年DF8B型機車的燃油總消耗量、機油總消耗量進行測算。測算燃油效益見表5，機油效益見表6。

表5 DF8B型機車燃油效益表

添加發(fā)動機修補劑的DF8B型機車與未添加的機車機油單耗相比，在湘桂線、焦柳線運用的機油單耗分別下降16.4%、18.2%，按機油單耗下降16.4%計，機油效益見表6。

表6 DF8B型機車機油效益表

DF8B型機車添加發(fā)動機修補劑可以正常使用一個中修期(按2年計)。配屬南寧鐵路局柳州機務(wù)段的DF8B型機車有123臺，每臺機車添加發(fā)動機修補劑按成本5萬元計。如果每臺機車都添加發(fā)動機修補劑，則投入成本為：

5×123=615(萬元)

機車一個中修期(按2年計)節(jié)油經(jīng)濟效益為:

節(jié)油經(jīng)濟效益=燃油效益+機油效益-修補劑成本

1282.2+152.6-615=819.8(萬元)

每年每臺DF8B型機車的節(jié)油經(jīng)濟效益為:

819.8÷2÷123=3.3(萬元)

4 結(jié)束語

添加發(fā)動機修補劑的機車可以改善柴油機的潤滑，在摩擦表面修復(fù)成膜，減少磨損，提高活塞與氣缸的氣密性，從而提高了氣缸的壓縮壓力，使燃油充分燃燒并減少燃?xì)庑孤?，降低燃油消耗率，改善廢氣排放。因此發(fā)動機修補劑在內(nèi)燃機車上使用不僅節(jié)能而且環(huán)保。

我國的能源資源緊張，而鐵路內(nèi)燃機車的燃油消耗量大(全路每年消耗燃油400萬t， 2014年柳州機務(wù)段內(nèi)燃機車燃油總消耗15.6萬t，平均每臺機車年消耗燃油650 t)。因此，內(nèi)燃機車的節(jié)能有非常重要的意義。通過合理使用發(fā)動機修補劑，是可以產(chǎn)生明顯的經(jīng)濟、社會效益的，有著廣闊的應(yīng)用前景。

2095-1671(2015)06-0280-04

2015-11-25；

2015-12-01

中國鐵路總公司科技研究開發(fā)技術(shù)項目(編號：2014Z004-B)

吳朋進(1980—)，男，廣西羅城人，助理工程師，主要從事機車技術(shù)管理工作。

U269

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