淺談高海拔地區(qū)氣候?qū)κ┕ぴO(shè)備的影響與應(yīng)對(duì)

于光華，張?jiān)苿?，?歷，王麗媛，何 偉，劉祖云，王樹生

(中國水電基礎(chǔ)局有限公司西藏分公司，拉薩，850000)

1 高海拔的環(huán)境特點(diǎn)

西藏自治區(qū)位于中國西南部，平均海拔4000m以上，氣候干燥，日照時(shí)間長(zhǎng)，空氣稀薄，氣壓低，含氧量少是其主要的氣候特點(diǎn)。據(jù)相關(guān)資料顯示，海拔每增高1000m，大氣中的含氧量約降低10%，高海拔地區(qū)對(duì)人類、動(dòng)植物的生存造成很大影響。同時(shí)，西藏地區(qū)晝夜溫差極大，一天內(nèi)最高溫度可達(dá)20℃，最低溫度可降至0℃以下，冬季溫差更加明顯，最低氣溫可達(dá)-20℃以下，最大溫差近30℃，草場(chǎng)植被難以存活，土地沙化嚴(yán)重。近年來，隨著國家對(duì)西藏地區(qū)建設(shè)的進(jìn)一步規(guī)劃，大批量施工設(shè)備的涌入，也讓筆者發(fā)現(xiàn)了氣候?qū)κ┕ぴO(shè)備的影響不容小覷。

2 高海拔地區(qū)對(duì)施工設(shè)備造成的影響

2.1 對(duì)動(dòng)力系統(tǒng)的影響

2.1.1 啟動(dòng)問題

由于高原地區(qū)冬季溫度低，含氧量少，使得點(diǎn)火要求較高的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)難以正常啟動(dòng)，一般會(huì)采用外部預(yù)熱或向進(jìn)氣口噴射啟動(dòng)液的方式進(jìn)行強(qiáng)制啟動(dòng)，導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體在只有少量潤(rùn)滑液，整體低溫狀態(tài)下進(jìn)行強(qiáng)制啟動(dòng)，造成缸體金屬結(jié)構(gòu)摩擦磨損增大，長(zhǎng)期如此，容易出現(xiàn)缸套與活塞間的間隙增大，活塞環(huán)容易斷裂，造成缸體壓力降低，最終導(dǎo)致動(dòng)能損失。

要解決此問題，一是要從預(yù)熱啟動(dòng)入手，在啟動(dòng)前對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行外部預(yù)熱，熱能通過缸體傳進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部，軟化潤(rùn)滑液，加強(qiáng)發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部潤(rùn)滑液的流動(dòng)性，減少強(qiáng)制啟動(dòng)對(duì)發(fā)動(dòng)內(nèi)部造成的磨損，增加發(fā)動(dòng)機(jī)使用壽命。二是要采用低溫性好、品質(zhì)優(yōu)秀、質(zhì)量穩(wěn)定的潤(rùn)滑液，在藏區(qū)比較常用的是5W-40的高端機(jī)油，機(jī)油型號(hào)中字母“W”就是代表winter(冬季)的意思，而“5”表示機(jī)油冷起動(dòng)的性能，數(shù)字越小的話，機(jī)油的耐寒能力就越強(qiáng)，那么在溫度過低的時(shí)候也能很輕易地啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)。而最后一個(gè)“40”數(shù)字標(biāo)識(shí)，則是代表100℃時(shí)運(yùn)動(dòng)粘度標(biāo)準(zhǔn)。三是發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后，需進(jìn)行熱機(jī)，當(dāng)機(jī)油軟化，潤(rùn)滑充分后，發(fā)動(dòng)機(jī)怠速會(huì)降低，此時(shí)再進(jìn)行工作。

2.1.2 燃燒問題

西藏地區(qū)平均海拔4000m，大氣中含氧量低，促使發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸內(nèi)燃油燃燒不充分，無法燃盡的燃油一部分隨排氣排出，尾氣會(huì)產(chǎn)生濃重黑煙，殘留在缸體內(nèi)無法燃盡的燃油形成了積碳，積碳對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的傷害是慢性的。一是它會(huì)使發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣門堵塞，而噴油量不變，導(dǎo)致燃燒不充分現(xiàn)象愈加嚴(yán)重，促使發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力減弱油耗增加。二是積碳在氣缸的高溫高壓下急速升溫，甚至發(fā)生自燃，在火花塞點(diǎn)火之前就引燃了混合氣，導(dǎo)致提前點(diǎn)火使發(fā)動(dòng)機(jī)震動(dòng)增大，加速發(fā)動(dòng)機(jī)老化。三是由于積碳導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力變?nèi)酰胍l(fā)揮相同動(dòng)力就需要加大供油量，提高發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速增加，發(fā)動(dòng)機(jī)噪音也會(huì)隨之變大，另外發(fā)動(dòng)機(jī)震動(dòng)也會(huì)導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)噪音變大。

要解決此問題，一是要對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行調(diào)試，調(diào)整發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)噴油狀態(tài)，使其盡量適應(yīng)當(dāng)?shù)丨h(huán)境的進(jìn)氣情況，讓缸內(nèi)燃燒充分；二是要定期清理發(fā)動(dòng)機(jī)積碳，確保發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部潔凈。

2.1.3 進(jìn)氣問題

藏區(qū)氣候干燥，風(fēng)沙大，施工設(shè)備進(jìn)氣濾芯極易堵塞，造成發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣不足，導(dǎo)致動(dòng)力下降，異物容易進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部，造成發(fā)動(dòng)機(jī)磨損加大。在藏區(qū)施工的機(jī)械設(shè)備，需經(jīng)常清理或更換進(jìn)氣濾芯，盡量選用發(fā)動(dòng)機(jī)原廠或質(zhì)量較好的進(jìn)氣濾芯，防止進(jìn)入異物給發(fā)動(dòng)機(jī)造成傷害。

2.1.4 散熱問題

高海拔地區(qū)由于氣壓低，導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液沸點(diǎn)降低，很容易在高功率下出現(xiàn)熱失衡，導(dǎo)致“開鍋”現(xiàn)象發(fā)生。

解決這一問題，一是要經(jīng)常清理水箱散熱片，讓其保持良好的通風(fēng)散熱狀態(tài)；二是加強(qiáng)送風(fēng)量；三是加大水箱容量，使水箱自身散熱能力加強(qiáng)，避免“開鍋”給發(fā)動(dòng)機(jī)造成損傷。

2.2 對(duì)液壓系統(tǒng)的影響

(1)高原地區(qū)超長(zhǎng)的日照時(shí)間，強(qiáng)烈的紫外線照射，大跨度的晝夜溫差，使以橡膠為主要材料的密封及管件極易老化，加速了其龜裂、破損及變質(zhì)的周期，降低了橡膠管件和密封件的強(qiáng)度，增加施工設(shè)備的故障率。為使設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)，在使用過程中需增加檢查頻次，如有發(fā)現(xiàn)漏油現(xiàn)象，應(yīng)立即更換。

(2)當(dāng)溫度過低時(shí)，會(huì)降低液壓油的流動(dòng)性，降低其傳感器的響應(yīng)速度及精度，液壓油的流動(dòng)性差也會(huì)加大液壓馬達(dá)或油泵的負(fù)荷，導(dǎo)致設(shè)備容易出現(xiàn)故障。解決此問題需縮短液壓油更換時(shí)間，并選用低溫下流動(dòng)性好且質(zhì)量穩(wěn)定的液壓油品進(jìn)行更換，并定期對(duì)液壓管路及水箱進(jìn)行清理。

(3)高原環(huán)境下，發(fā)動(dòng)機(jī)功率下降也會(huì)降低液壓系統(tǒng)的傳遞效果，使液壓轉(zhuǎn)動(dòng)失衡，導(dǎo)致施工設(shè)備產(chǎn)生動(dòng)作遲緩的現(xiàn)象。

2.3 對(duì)電器及蓄電池的影響

紫外線長(zhǎng)時(shí)間的高強(qiáng)度照射會(huì)使施工設(shè)備過熱，導(dǎo)致電路穩(wěn)定性下降、元器件損壞、熔點(diǎn)低的焊錫斷裂、焊點(diǎn)脫落、加速線路老化。

晝夜間的大幅度溫差變化導(dǎo)致密封及塑料原件容易開裂變形，從而影響用電器正常工作，縮短蓄電池的使用壽命。

長(zhǎng)期的干燥風(fēng)沙氣候，一是會(huì)造成設(shè)備設(shè)施電器線路的老化。二是容易使電器設(shè)備連接處(插頭)變形或沾染灰塵，導(dǎo)致連接不牢，易發(fā)生虛連或短路現(xiàn)象，嚴(yán)重的可引起自燃。

長(zhǎng)時(shí)間處在紫外線照射條件下的設(shè)備最好在線路及電器元件老化前對(duì)設(shè)備整體的線路及元器件做好維護(hù)或更換，確保設(shè)備的運(yùn)行穩(wěn)定和安全。

3 嘗試過的錯(cuò)誤方法

某公路施工單位，曾經(jīng)嘗試使用外接氧氣的方式，幫助發(fā)動(dòng)機(jī)恢復(fù)動(dòng)力。方法是將氧氣瓶固定在施工設(shè)備上，將出氣口送入設(shè)備進(jìn)氣口內(nèi)，進(jìn)行定量送氧，增加發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣量及含氧量，可解決設(shè)備進(jìn)氣不足造成的啟動(dòng)困難及動(dòng)能降低的問題。難點(diǎn)是無法準(zhǔn)確掌握送氧量。后果是，發(fā)動(dòng)機(jī)缸內(nèi)進(jìn)入大量氧氣后，缸室內(nèi)燃料燃燒加速或爆燃，導(dǎo)致缸體內(nèi)壓力會(huì)不同程度的增大，導(dǎo)致缸壓失衡，發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部元件加速磨損，發(fā)動(dòng)機(jī)極易損壞。目前在無法解決為每臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)送出合適氧氣量的情況下，盡量不要采取此辦法。

4 總結(jié)

高原的極端自然環(huán)境，會(huì)給施工設(shè)備使用帶來諸多不便，其中動(dòng)能的下降，設(shè)備服役周期的縮短，維修成本的增加，零部件采購的困難都是影響施工進(jìn)度的主要原因。為減少設(shè)備停等時(shí)間，增加設(shè)備使用率，需縮短設(shè)備的保養(yǎng)時(shí)間，增加檢查頻次，做好操作手的教育培訓(xùn)，科學(xué)地使用設(shè)備，詳細(xì)地記錄使用過程中的資料，對(duì)其中的各項(xiàng)數(shù)據(jù)加以分析，找到最優(yōu)的解決方案，方能達(dá)到固定資產(chǎn)保值增值的設(shè)備管理最終目的。