HXD3C通風(fēng)冷卻系統(tǒng)過(guò)濾器自清潔功能研究

劉真　李瑜

摘 要：文章介紹了HXD3C機(jī)車通風(fēng)冷卻系統(tǒng)的風(fēng)路及空氣過(guò)濾裝置的工作原理。分析了機(jī)車實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中空氣過(guò)濾裝置堵塞造成大功率設(shè)備熱保護(hù)而產(chǎn)生機(jī)車運(yùn)用故障的原因，提出了解決大功率設(shè)備冷卻不良的方法和機(jī)車改造方案。

關(guān)鍵詞：HXD3C；通風(fēng)冷卻系統(tǒng)；空氣過(guò)濾器；自清潔

引言

HXD3C 型是在HXD3 型和HXD3B 型電力機(jī)車基礎(chǔ)上研制的交流傳動(dòng)六軸7200kW 干線客運(yùn)電力機(jī)車。為降低車載大功率設(shè)備的溫升及實(shí)現(xiàn)機(jī)械間微正壓，機(jī)車配備了通風(fēng)系統(tǒng)。但是，春秋季節(jié)植物產(chǎn)生的各種絮狀物體漂浮在空氣中，在通風(fēng)系統(tǒng)作用下進(jìn)入氣道過(guò)濾裝置和風(fēng)道，嚴(yán)重影響冷卻系統(tǒng)的冷卻效果。文章針對(duì)上述問(wèn)題進(jìn)行了研究，提出了通風(fēng)系統(tǒng)過(guò)濾器自清潔功能的實(shí)現(xiàn)方案。

1 HXD3C機(jī)車通風(fēng)系統(tǒng)簡(jiǎn)述

HXD3C機(jī)車通風(fēng)系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)牽引電動(dòng)機(jī)、主變壓器、牽引變流器復(fù)合冷卻塔、輔助變流器、列車供電柜、司機(jī)室、空氣壓縮機(jī)和機(jī)械間等系統(tǒng)的供風(fēng)和冷卻，保證大功率電器設(shè)備和空氣制動(dòng)系統(tǒng)正常、可靠工作。

該系統(tǒng)有三條主通風(fēng)路徑，各通風(fēng)路徑有相對(duì)獨(dú)立的通風(fēng)管道[1]。三條主要通風(fēng)系統(tǒng)的通風(fēng)路徑為：

（1）牽引電機(jī)通風(fēng)冷卻系統(tǒng)。該通風(fēng)系統(tǒng)由兩臺(tái)軸流通風(fēng)機(jī)提供風(fēng)源，從機(jī)車頂蓋夾層進(jìn)風(fēng)。每臺(tái)通風(fēng)機(jī)冷卻三臺(tái)牽引電機(jī)。每組牽引電機(jī)通風(fēng)支路空氣走向如下：車外大氣→離心沉降式過(guò)濾器→棕纖維過(guò)濾器→車頂進(jìn)氣間→通風(fēng)機(jī)→風(fēng)機(jī)底座→車體風(fēng)道→連接軟管→牽引電機(jī)→大氣。

（2）復(fù)合冷卻器通風(fēng)冷卻系統(tǒng)。兩臺(tái)安裝軸流通風(fēng)機(jī)的復(fù)合冷卻通風(fēng)機(jī)組分別對(duì)兩臺(tái)復(fù)合冷卻器進(jìn)行冷卻，每臺(tái)復(fù)合冷卻通風(fēng)支路的空氣走向如下：車外空氣→離心沉降式過(guò)濾器→側(cè)墻板式粗濾器→車頂進(jìn)氣間→復(fù)合冷卻器風(fēng)機(jī)組→異徑風(fēng)道→復(fù)合冷卻器→車底大氣。

（3）輔助變流器通風(fēng)冷卻系統(tǒng)

每臺(tái)牽引變流器內(nèi)部安裝有一臺(tái)輔助變流器，其具有獨(dú)立的通風(fēng)冷卻系統(tǒng)，輔助變流器通風(fēng)支路的空氣走向如下：車外空氣→離心沉降式過(guò)濾器→棕纖維過(guò)濾器→車頂進(jìn)氣間→輔助變流器裝置柜進(jìn)風(fēng)口→通道→離心通風(fēng)機(jī)→各散熱元件→風(fēng)道→柜出風(fēng)口→車底大氣。

2 HXD3C機(jī)車空氣過(guò)濾裝置工作原理及存在的問(wèn)題

牽引電機(jī)和輔助變流器冷卻通風(fēng)支路，采用離心沉降式過(guò)濾器+棕纖維過(guò)濾器的二級(jí)過(guò)濾空氣[2]。機(jī)械間進(jìn)氣支路和復(fù)合冷卻器進(jìn)氣支路采用離心沉降式過(guò)濾器+側(cè)墻板式粗濾器過(guò)濾空氣[2]。

2.1 離心沉降式過(guò)濾器

空氣在進(jìn)風(fēng)件的風(fēng)口處加速，加速后的灰塵和水滴因含有較高的質(zhì)量而進(jìn)入過(guò)濾件1和過(guò)濾件2并減速，由于自身的重力而下墜并匯集到下部排塵槽中排出車外。離心沉降式過(guò)濾器斷面結(jié)構(gòu)如圖1所示。

2.2 棕纖維過(guò)濾器

棕纖維過(guò)濾器作為通風(fēng)系統(tǒng)中的精濾器，其過(guò)濾精度在灰塵顆粒大小為2～40？滋m之間效率可達(dá)到80%（迎面風(fēng)速：1m/s）以上，并且阻力小，容塵量大。濾器采用板狀結(jié)構(gòu)，其主要過(guò)濾材料為噴涂乳膠的棕纖維，噴涂乳膠主要是使松散的棕纖維更加緊密，密度、孔隙均勻，并且乳膠還具有一定的粘接能力，使過(guò)濾精度更高。

2.3 側(cè)墻板式粗濾器

側(cè)墻板式粗濾器安裝在復(fù)合冷卻器通風(fēng)支路中，其主要作用是夏季可以有效地過(guò)濾空氣中的柳絮及漂浮物。

2.4 HXD3C空氣過(guò)濾裝置運(yùn)用中存在的問(wèn)題

HXD3C機(jī)車在春夏交替季節(jié)，經(jīng)常出現(xiàn)因主變流器、主變壓器溫度高而造成的報(bào)警，甚至跳主斷路器保護(hù)而造成機(jī)破事故的發(fā)生。故障機(jī)車經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)其主要原因是綜纖維過(guò)濾器及側(cè)墻板式粗過(guò)濾器表面吸附的柳絮、粉塵、絨毛類的雜物和雨水混合后板結(jié)，大大降低了進(jìn)風(fēng)量，影響冷卻效果。在檢修過(guò)程中，拆除過(guò)濾器并用高壓水槍沖洗后，上述故障得以排除。分析故障原因認(rèn)為，雜物堵塞空氣過(guò)濾裝置，導(dǎo)致進(jìn)風(fēng)量下降，大功率設(shè)備不能有效降溫，溫度過(guò)高引起故障。為此，在柳絮較多的季節(jié)機(jī)務(wù)段成立專門的清洗隊(duì)，對(duì)入庫(kù)機(jī)車過(guò)濾裝置進(jìn)行清洗。但隨著機(jī)車交路不斷延長(zhǎng)，使得機(jī)車不能及時(shí)入庫(kù)清洗而造成大功率設(shè)備高溫報(bào)警的事故時(shí)有發(fā)生，嚴(yán)重影響鐵路運(yùn)輸安全。

3 HXD3C通風(fēng)冷卻系統(tǒng)過(guò)濾器自潔功能原理及改造方案

3.1 空氣過(guò)濾器自清潔原理

針對(duì)上述空氣過(guò)濾裝置在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題，考慮為HXD3C機(jī)車通風(fēng)系統(tǒng)增加自清潔功能。如果讓牽引電機(jī)通風(fēng)機(jī)和復(fù)合冷卻器通風(fēng)機(jī)反轉(zhuǎn)，綜纖維過(guò)濾器及側(cè)墻板式粗過(guò)濾器變成出風(fēng)口，高壓風(fēng)由內(nèi)向外對(duì)過(guò)濾網(wǎng)進(jìn)行吹掃，實(shí)現(xiàn)過(guò)濾器的自清潔。

牽引電機(jī)通風(fēng)機(jī)和復(fù)合冷卻器通風(fēng)機(jī)均采用軸流式通風(fēng)機(jī)。實(shí)現(xiàn)軸流式通風(fēng)機(jī)反轉(zhuǎn)只需要改變?nèi)喈惒诫姍C(jī)的的相序即可。通過(guò)改變軸流風(fēng)機(jī)葉片傾斜角及安裝角度，軸流風(fēng)機(jī)反風(fēng)風(fēng)量可達(dá)到正風(fēng)風(fēng)量的70%，且車頂進(jìn)氣間的容積很小，產(chǎn)生的風(fēng)壓足夠吹落過(guò)濾器上的臟物。因此，該方案切實(shí)可行。

3.2 HXD3C通風(fēng)冷卻系統(tǒng)過(guò)濾器改造方案

第一、改進(jìn)軸流風(fēng)機(jī)風(fēng)葉及安裝角度，使軸流風(fēng)機(jī)正向旋轉(zhuǎn)達(dá)到規(guī)定的風(fēng)量，反向風(fēng)量不得低于正向風(fēng)量的50%。

第二、為了將過(guò)濾網(wǎng)表面吹落的灰塵、羽毛和柳絮排到離心沉降式過(guò)濾器外，去掉離心沉降式過(guò)濾器上的鎖，用風(fēng)缸對(duì)其進(jìn)行控制，自潔吹掃時(shí)打開，吸風(fēng)冷卻時(shí)關(guān)閉。同時(shí)要加強(qiáng)過(guò)濾網(wǎng)的固定及四周的密封。

第三、在操縱臺(tái)上加裝過(guò)濾器自潔開關(guān)，自潔開關(guān)接通后向TCMS發(fā)送自潔指令，TCMS輸出指令完成封鎖主變流器輸出、隔離空壓機(jī)、打開離心沉降式過(guò)濾器、改變牽引電機(jī)通風(fēng)機(jī)和復(fù)合冷卻器通風(fēng)機(jī)三相電源相序等控制功能。

4 結(jié)束語(yǔ)

空氣過(guò)濾器自潔功能不受場(chǎng)地條件的限制，在發(fā)生冷卻設(shè)備送風(fēng)量不足而高溫報(bào)警故障時(shí)，司乘人員可迅速停車，啟動(dòng)空氣過(guò)濾器自潔功能，減少機(jī)破事故發(fā)生，保障行車安全。

參考文獻(xiàn)

[1]鐵道部運(yùn)輸局機(jī)務(wù)部.HXD3C型電力機(jī)車[M].中國(guó)鐵道出版社.

[2]北京鐵路局.HXD3C型電力機(jī)車原理與操作[M].中國(guó)鐵道出版社.