DF10D型調(diào)車內(nèi)燃機(jī)車水溫度過高的原因分析及處理

鄒家龍

DF10D型調(diào)車內(nèi)燃機(jī)車水溫度過高的原因分析及處理

鄒家龍

鄒家龍

洛陽機(jī)車有限公司襄陽分公司

鄒家龍，男，1986年畢業(yè)于西南交通大學(xué)內(nèi)燃機(jī)車專業(yè)，現(xiàn)為南車洛陽機(jī)車有限公司襄陽分公司柴油機(jī)車間教授級高工。

針對DF10D型調(diào)車內(nèi)燃機(jī)車在長大坡道上運(yùn)行時常發(fā)生水溫高的故障現(xiàn)象，分析了產(chǎn)生的原因，提出了合理的解決措施。

前言

東風(fēng)（DF）10D型調(diào)車內(nèi)燃機(jī)車主要在編組站承擔(dān)調(diào)車任務(wù)和煤礦等地方鐵路牽引貨物列車用。龍煤礦業(yè)集團(tuán)股份有限公司雙鴨山分公司配屬20多臺DF10D（東風(fēng)10D）型調(diào)車內(nèi)燃機(jī)車，用于拉煤。由于運(yùn)用環(huán)境條件特殊（線路彎曲半徑小，坡度大，牽引噸位大），在運(yùn)用過程中經(jīng)常發(fā)生高溫冷卻水溫度過高故障（超過設(shè)計最高使用溫度88℃），經(jīng)常造成卸載、停車故障；但油溫正常（在80℃左右），直接影響了機(jī)車供應(yīng)及安全運(yùn)輸生產(chǎn)。

原因分析

DF10D型調(diào)車內(nèi)燃機(jī)車的高溫冷卻水系統(tǒng)由高溫冷卻水泵、氣缸套、氣缸蓋、增壓器、膨脹水箱、逆止閥、排氣閥、高溫冷卻裝置（高溫靜液壓泵、液壓馬達(dá)、冷卻風(fēng)扇、冷卻器構(gòu)架、散熱器單節(jié)、百頁窗、溫度控制閥、安全閥）等組成。引起內(nèi)燃機(jī)車高溫冷卻水溫度高的原因很多，主要有：散熱器單節(jié)數(shù)量不夠、散熱器單節(jié)散熱效果差，冷卻風(fēng)扇風(fēng)量不足，冷卻風(fēng)扇開啟晚，百頁窗開度不夠，水系統(tǒng)內(nèi)氣體多，水泵流量不夠，柴油機(jī)燃燒不良等。當(dāng)高溫冷卻水溫度達(dá)到88℃時，水溫繼電器動作使柴油機(jī)卸載，機(jī)車不能牽引列車前進(jìn)。

冷卻風(fēng)扇風(fēng)量不足

為保證DF10D型內(nèi)燃機(jī)車柴油機(jī)經(jīng)常工作在最佳油水溫度范圍內(nèi)，機(jī)車設(shè)計了靜液壓系統(tǒng)，來驅(qū)動風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)使空氣高速運(yùn)動來對散熱器進(jìn)行散熱，通過散熱器將水的熱量帶走，達(dá)到降低柴油機(jī)冷卻水溫度的目的?？諝鈴臋C(jī)車兩側(cè)面進(jìn)入到散熱器單節(jié)，再到冷卻風(fēng)扇，最后經(jīng)車頂百頁窗排出車外。影響冷卻風(fēng)扇風(fēng)量的因素有：冷卻風(fēng)扇的的葉片形狀，冷卻風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速，百頁窗的開度，散熱器單節(jié)的空氣流通面積。DF10D型調(diào)車內(nèi)燃機(jī)車?yán)鋮s風(fēng)扇的的葉片是鑄造的一個薄壁空腔結(jié)構(gòu)，經(jīng)設(shè)計制作后形狀通常沒法改變。冷卻風(fēng)扇是由靜液壓馬達(dá)驅(qū)動的，如果靜液壓馬達(dá)的油壓或油量不足，冷卻風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速達(dá)不到設(shè)計要求，吸入的風(fēng)量就會不夠；靜液壓馬達(dá)是由靜液壓泵輸出的液壓油驅(qū)動的，同時在靜液壓泵與靜液壓馬達(dá)之間安裝有可調(diào)整壓力的安全閥，如果安全閥的整定壓力值低或靜液壓泵工作不正常，可造成靜液壓馬達(dá)轉(zhuǎn)速低。機(jī)車兩側(cè)面百頁窗在機(jī)車滿負(fù)荷狀態(tài)時應(yīng)全開（與機(jī)車側(cè)面呈垂直狀態(tài)），如果因?yàn)榘惭b的原因不能全開，空氣進(jìn)入的流通截面積就不夠，會影響風(fēng)量。

散熱器單節(jié)散熱效果差

散熱器單節(jié)的水腔結(jié)垢多，增大了水流動的阻力，同時也減小了水流通的截面積，散熱效果差；或堵焊的管子多，減小了水流通的截面積，造成散熱效果差。散熱器單節(jié)的散熱單節(jié)間如果有雜物（灰塵、楊絮、柳絮等）或散熱片倒伏太多，會影響空氣進(jìn)入的流通截面積 。

冷卻水泵流量不足

DF10D型調(diào)車內(nèi)燃機(jī)車的高溫冷卻水泵在柴油機(jī)額定轉(zhuǎn)速下的流量應(yīng)大于或等于105m3/h，出口水壓力應(yīng)大于或等于 0.35Mpa，當(dāng)水泵流量小時，單位時間內(nèi)帶走柴油機(jī)（氣缸套、氣缸蓋和增壓器等）的熱量少，柴油機(jī)與水接觸的部件溫度會越來越高，導(dǎo)致水溫會越來越高。

水系統(tǒng)內(nèi)空氣多

如果水管路系統(tǒng)的法蘭或接頭處安裝不良，在柴油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時，水腔不斷吸入空氣，空氣又不能及時排出，空氣占用了水的容積，使循環(huán)過程中水的流量減少，不足以帶走柴油機(jī)的相關(guān)熱量，導(dǎo)致水溫越來越高。

柴油機(jī)燃燒不良

DF10D型調(diào)車內(nèi)燃機(jī)車柴油機(jī)為12V240ZJD型柴油機(jī)，最大運(yùn)用功率為2210kW，有12個氣缸，如果各缸之間溫度差值過大（大于80℃），有部分氣缸冷卻水帶走的熱量與燃燒產(chǎn)生之間的熱量不能達(dá)到平衡，水溫會越來越高。引起燃燒不良的因素主要有噴油器霧化不良，噴油量過大，噴油提前角不合適，氣門間隙調(diào)整不當(dāng)、增壓器效率低等。

冷卻風(fēng)扇開始運(yùn)轉(zhuǎn)時刻晚

目前，國產(chǎn)內(nèi)燃機(jī)車大多采用靜液壓系統(tǒng)對冷卻水進(jìn)行冷卻。冷卻水從高溫冷卻水泵吸入后，依次進(jìn)入進(jìn)水總管、氣缸套水腔、氣缸蓋（增壓器）、出水總管、散熱器、逆止閥，在水管和靜液壓管路之間裝有溫度控制閥。當(dāng)水溫達(dá)到74℃，溫度控制閥動作，靜液壓油進(jìn)入靜液壓馬達(dá)，靜液壓馬達(dá)旋轉(zhuǎn)，帶動冷卻風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)，利用空氣對水進(jìn)行冷卻。如果溫度控制閥的動作值高，冷卻風(fēng)扇開始運(yùn)轉(zhuǎn)的時機(jī)晚，由空氣帶走的熱量與水中的熱量不能達(dá)到平衡，水溫就會不斷上升。

散熱器單節(jié)數(shù)量不夠

為保證DF10D型調(diào)車內(nèi)燃機(jī)車柴油機(jī)有較高的熱效率，設(shè)計時將水溫最高允許溫度設(shè)定為88℃，由于機(jī)車空間的限制，散熱器單節(jié)數(shù)量較少。該型機(jī)車如只用作編組站等地調(diào)車，因持續(xù)滿負(fù)載運(yùn)行時間短，高溫冷卻水系統(tǒng)的冷卻能力能滿足使用要求。龍煤礦業(yè)集團(tuán)股份有限公司雙鴨山分公司配屬的該型機(jī)車主要承擔(dān)運(yùn)煤任務(wù)，牽引噸位重，線路坡度大，滿負(fù)荷運(yùn)行時持續(xù)時間長，原設(shè)計的散熱器的高溫（水溫）散熱效果滿足不了運(yùn)用要求，但低溫（油溫）散熱能力還有一定富余，油溫能穩(wěn)定在80℃左右。

預(yù)防或處理措施

要預(yù)防水溫高，首先要保證柴油機(jī)在正常工作狀態(tài)。冷卻系統(tǒng)的冷卻能力是根據(jù)柴油機(jī)在正常工作狀態(tài)下設(shè)計的，如果柴油機(jī)燃燒狀態(tài)不良，則很難使冷卻水溫度控制在要求的范圍內(nèi)。柴油機(jī)的各部件如噴油泵、噴油器、增壓器、冷卻水泵等應(yīng)經(jīng)專門試驗(yàn)，狀態(tài)應(yīng)良好，各項(xiàng)特性參數(shù)符合相關(guān)規(guī)定要求。柴油機(jī)總成試驗(yàn)時，應(yīng)調(diào)整好，使各缸之間的參數(shù)差值在規(guī)范要求的范圍內(nèi)，如通過更換噴油器或增減噴油泵調(diào)整墊片厚度，使12V240ZJD型柴油機(jī)在最大運(yùn)用功率時，各缸排氣支管內(nèi)的溫度差應(yīng)不大于80℃，同時應(yīng)使每個缸的排氣溫度不高于510℃，排氣總管溫度不應(yīng)高于600℃。

使用去離子水或軟化水

如果使用未經(jīng)處理的自來水，則在水系統(tǒng)中會不斷地產(chǎn)生水垢，水垢堆積在散熱器的水腔內(nèi)壁，影響散熱。

保證靜液壓油系統(tǒng)的清潔度

靜液壓油中有機(jī)械雜質(zhì)或管路、靜液壓泵、靜液壓馬達(dá)、靜液壓油箱中有機(jī)械雜質(zhì)，容易造成靜液壓泵、靜液壓馬達(dá)、溫度控制閥、安全閥中的運(yùn)動件拉傷，從而使靜液壓馬達(dá)轉(zhuǎn)速低，引起風(fēng)扇轉(zhuǎn)速低。

如果已發(fā)生水溫高故障，可采取以下措施

首先觀察冷卻風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)是否正常（如有便攜式轉(zhuǎn)速測量裝置測量風(fēng)扇轉(zhuǎn)速則更好）、頂百頁窗的百頁片是否全開，否則，將溫度控制閥頂死，讓靜液壓油在柴油機(jī)啟機(jī)時即進(jìn)入靜液壓馬達(dá)，靜液壓馬達(dá)旋轉(zhuǎn)帶動冷卻風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)，如機(jī)車運(yùn)用時正常，則水溫高的原因在靜液壓系統(tǒng)內(nèi)?？刹扇「鼡Q安全閥或靜液壓泵進(jìn)行處理。

如果高溫冷卻風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)正常，其轉(zhuǎn)速與低溫冷卻風(fēng)扇相差很?。?0r/min以內(nèi)），則故障原因不在靜液壓系統(tǒng)（靜液壓泵、靜液壓馬達(dá)、安全閥、溫度控制閥和冷卻風(fēng)扇）內(nèi)。外觀檢查散熱器散熱單節(jié)是否有散熱片大量倒伏現(xiàn)象，散熱片間是否有楊絮等雜物；檢查左右百頁窗的百頁片是否處于全開狀態(tài)；用手動將高溫水系統(tǒng)的放氣閥打開，看是否有較多的空氣排出，或在高溫水管路中裝一臨時性壓力檢測裝置，測量水壓力，如壓力大幅波動，則可能有空氣，應(yīng)檢查水管的各連接法蘭、接頭處；同時看壓力值是否滿足要求，如壓力偏低，則應(yīng)更換高溫冷卻水泵。如按上述方法還未查出原因，考慮更換部分散熱單節(jié)的方法。

如果采用上述相對容易的方法還是處理不好，則將高溫水系統(tǒng)的散熱器單節(jié)數(shù)量增加（對于DF10D型調(diào)車機(jī)車，散熱器單節(jié)由10節(jié)增加到12節(jié)），提高冷卻能力；低溫水系統(tǒng)的散熱器單節(jié)減少2節(jié)（由28節(jié)減為26節(jié)）。將連接散熱器單節(jié)的集流管沿?fù)醢逄幥虚_，同時將低溫側(cè)的冷卻器構(gòu)架（集流管）切開（與原擋板處錯一個連接散熱器單節(jié)的位置），將原擋板焊接在此處，將切開的集流管處焊好，經(jīng)水壓試驗(yàn)不漏才合格。

結(jié)束語

內(nèi)燃機(jī)車水溫高的故障原因較多，只要處理方法得當(dāng)，解決起來也不難。雙鴨山分公司的DF10D型機(jī)車在散熱器進(jìn)行了改造后，高溫水溫度高的故障徹底解決了。

10.3969/j.issn.1001-8972.2015.01.078